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摘要：作业铁路系统运行组成关键内容，信号设备拥有良好运行效果，对于铁路安全运营，预防事故发生等具有重要意义。但是，在长期应用中信号设备会受到环境因素影响，造成故障问题。本文以此为研究切入点，对其展开全方位详细研究，只有强化故障诊断工作，在作业遇到时才能保证于最短时间内选择合适解决方案，做到及时处理，进而保证铁路运行安全。
关键词：铁路;信号设备;故障诊断
前言：利用信号设备对列车运营调度，并梳理铁路当前交通状况，确保铁路安全运行，进而提高铁路运输效率。在我国经济逐渐发展的今天，对于包括铁路在内各种运输系统都有较大需求，这对信号设备提出更高标准。但是信号设备长期在户外作业，极易受到环境或人为因素影响，在作业中极易出现故障。仍采用传统诊断，不仅无法提升工作效率，对于故障也难以做到有效评估，急需新兴技术处理故障诊断问题。
1铁路信号设备应用现状
我国铁路行业在建设之初，就充分借鉴发达国家铁路运行情况，设置相应信号设备引导铁路健康运营。在多年发展中，我国在实践中总结，现在已经可以借助信号设备以特定体颜色，以及相应信号形状等信息，准确反映当前行车状态，高效处理指令信息，协助行车人员全面掌控列车运行情况，达到安全形成目的。从宏观角度分析，铁路信号就是为提升铁路行车质量所用技术，以及投入运营设备总称，而从微观层面分析，铁路信号即为表示行车基本条件一类指示用符号信息。我国经济快速发展，推动铁路事业也在不断更新迭代中快速发展，让信号设备以复杂化趋势不断发展，推动性能进一步增强[1]。而信号设备多在户外作业，多种因素影响下，极易造成运行故障，对于信号设备健康运行造成严重影响。而在我国当前铁路信息调度作业中，枢纽调度的铁路运行监督设备对于铁路运行具有重要意义，一旦出现信号设备故障，将会对铁路运行效率造成负面影响。
2铁路信号设备故障类型划分
从故障发生角度划分，一种是由现场工作人员带来设备故障，例如工作人员在对设备进行操作时，没有以相关规定严格规范作业，造成信号设备出现人为性故障。另一种则为信号设备因质量问题造成运行故障，维修不到位也会造成在后续应用中出现故障;从故障性质划分，一种是来自机械设备的故障问题，多是因为在日常检修维护方面工作不到位，或者设备使用时间过长，部分零件出现老化问题，让设备运行效果不佳，造成故障[2]。例如典型设备故障，螺丝松动造成继电器的开关失灵。另一种则是常规电气故障。虽然电子元件具有较为强大功能，但是其自身构成复杂，极容易被外界因素影响，缩短实际应用寿命。电子元件缺少定期更换，让电子元件超负荷使用，极易造成电气故障，甚至引发线路断路、着火等情况，如图1所示;从故障范围划分，同样可以划分为两种情况，一种是于室内发生故障，多为电路故障，或显示器无法显示内容，电源因故障无法提供系统运行动力。另一种则为室外故障，例如道岔转辙设备发生故障，如图2所示。常见故障则有信号机无法正常运行。
3铁路信号设备故障诊断应用类型
3.1传统诊断
借助传统诊断对铁路的信号设备诊断故障，需要工作人员具备较强从业经验，对于各类故障问题均有涉及，主要依靠采用人工方式，全面排查设备故障问题，做好处理工作。将待诊断设备与正常设备运行情况相互比较，对设备运行情况观察等，传统诊断常见方法，并在诊断结束后配合技术处理，达到恢复信号设备正常运行目的。使用计算机技术对信号设备连锁排除故障，是传统诊断的较大突破，对于诊断故障具有较强效果，做好及时发现问题，高效处理故障，降低信号设备故障持续时间[3]。同时，传统诊断可以针对设备故障具体发生位置做好精准定位，并对故障产生层次与深度准确分析，有效提升故障解决效率。但是传统诊断需要丰富经验这一硬性条件，所以在未来使用中仍需要对其他方法开展研究，降低传统诊断应用门槛。
3.2信号处理与模型解析
构建完整数学函数，对设备信号展开相应分析，从而高效提出信号特征值，做到高效诊断故障，精准处理问题。信号处理不仅在多种问题中具有较强适应性，也不需要构建太多负责障模型，所以应用与操作相对简单，有效提升诊断效率。但是信号处理方法会被噪声所干扰，严重依赖信号前期检测与后续处理工作，无法做好覆盖全部故障，使用存在局限性，在未来应用中，仍需要对信号处理方法进一步改进，进而提升信号检测强度与准确度;而模型解析与信号处理类似，都是构建相应数学模型，但是模型解析却涉及到数理统计等复杂数学内容，以信号设备实际运行情况建设精确模型，保证其具有实用性，可以有效反映设备当前故障问题。在信号设备出现故障时，模型输入与输出会发生相应改变，通过观察数学模型输出即可对设备变化情况准确分析，并对其具体故障类型明确，高效掌握故障位置，选择合适处理方式。在解决设备故障的同时，精准预测故障未来发展趋势，为技术人员提供预防手段与处理时间。虽然模型解析仍需要较强专业能力，但是相较于传统诊断，专业能力集中于技术操作与模型构建，所以适用性较强。
3.3人工智能诊断
以事物具有模糊性的特点，衍生的模糊逻辑法，对于铁路的信号设备具有较强故障诊断应用范围。其基本特征为对设备结构分解，并使用知识表达与陈述，借助编码处理结构之间关联性，达到追踪故障并处理目的，对于故障诊断具有较强效果。特备是对于道岔继电器检验闭合情况，或诊断信号灯是否具有良好点亮情况应用效果明显。借助事例与规则的双重推理，高效定位设备故障，保证诊断结果具有实际参考价值。使用模糊逻辑诊断故障行时，要确保逻辑具有严谨性。实际应用时，会对设备故障征兆确定，以及建立故障模糊結构时遇到阻碍，模糊逻辑知识库是否具有当前故障相似内容决定其诊断质量，误诊问题时常出现。所以，多会将人工神经网络与模糊逻辑搭配使用;借助模拟人脑对于信息处理能力与忒单构成的人工神经网络，已经在包括铁路的信号设备故障检测等多个领域具有较强应用效果。其最大优点是进行故障识别时，利用分类器与动态预测数学模型相互融合，做好针对故障全面评估[4]。而其知识库组建目前是科学界发展局限，是未来人工神经网络发展主要研究方向。因为这种方法可以做好快速推理设备结构逻辑，有效提升系统应用范围，提高容错能力。而且在当前技术应用逐渐扩大的当下，神经元独立处理信息能力被进一步发展，从而有效提升故障诊断质量与效率，但是在成本投入方面具有较高要求。 4铁路信号设备施工
为保证铁路信号在正式投入使用仍可以保持良好状态，就要重点关注其施工质量。
4.1信号机
对于信号机中的矮型信号机施工，要从信号机构现有数量出发，合理预制混凝土尺寸，并将基坑科学开挖，将预制混凝土放入基坑中。借助水平仪检测顶面是否保持水平，做好回填与夯实工作，利用螺栓对信号机紧固到预制混凝土顶面;而高柱型要比矮型略微复杂。重点关注机柱立起，要保证立起可以保持持久稳定、不发生晃动，不会产生倾斜问题。开挖圆柱基坑，保证其规格为直径0.5米，其深度要以机柱高度进行调整。并在基坑洞口位置开挖斜坡，方便在机柱拖吊时，充当引导槽作用。机柱立起可以借助汽车式起重机来完成，施工现场缺少良好路况条件，也可以通过抱杆方式完成机柱立起。因为该行为存在危险性，所以要重点关注人身安全，以及设备安全。机柱在进入基坑，要额外注意洞口砂石是否会被操作影响，滑入洞中，造成洞深降低，无法保证机柱稳固。在机柱彻底进入基坑，则要通过铅锤保证机柱和地面保持垂直状态，并将基坑回填与夯实。
4.2电缆
以施工图为标准，于现场施工严格确定电缆实际走向，并对电缆沟科学开挖。在对电缆走向核定时，以图纸为主，并对地下设施充分考虑，分析土壤状况。要在施工时避开管道、线缆等。可以借助挖掘机完成开挖。如果地下情况较为复杂，则要利用人工开挖，注意地下隐蔽设施。开挖结束后，要让沟底保持平整，而沟壁则要保持垂直。对于电缆沟和铁路线路交界位置，需要考虑到线路损坏问题，所以要在施工阶段做好特殊处理。通常情况下，会将线路下方采用钻洞方式，对电缆沟连通，在洞中增设负责保护线路的防护套管。同时，也要让开道岔，从而做到降低施工所需成本。回填要将电缆沟一并填平，在特定位置将电缆埋设树立相关标志。并在竣工结束后，将电缆位置标注于竣工图上，避免出现电缆损毁问题。
4.3绝缘设备
用于电气隔离的绝缘设备，分为机械与电气两类。前者多出现在站内的轨道电路。在实际施工时，要绝缘轨端片插进轨缝中，在将事先拆卸的接头夹板放回原位，增加槽形绝缘，将钢轨和接头夹板彻底隔离。负责固定螺栓还要增加垫圈，视情况增设绝缘垫圈，从而避免螺栓与轨缝导通情况发生;后者主要针对无缝钢轨，借助电磁谐振工作原理，负责无绝缘轨道电路相关绝缘设备。在施工时，要将防护盒埋入调谐区相应位置预先挖坑中，从而提高稳固性，并对地面充分夯实，保持防护盒与地面呈垂直状态。防护盒设置在调谐区两侧，则增加调谐匹配单元，在中部则要设置空心线圈。
结论：在铁路系统中，加強对信号设备故障的诊断工作，对于铁路系统高效运行具有重要意义，可以有效预防交通事故，保证铁路健康运行。本文提到诊断方法虽然可以作为初步技术指导使用，但在实际应用仍需要在充分分析故障类型后，选择合适方法针对，为后续故障处理奠定良好基础。要理解不同方法存在差异，避免对本文内容全部照搬套用，造成其他安全隐患。
参考文献
[1]张省伟，刘瑶.铁路机车车辆运行故障诊断技术的应用研究[J].粘接，2020，43;319（09）：183-185+190.
[2]彭文祥.中国铁路信号系统智能监测技术研究[J].四川水泥，2020，284（04）：354-354.
[3]刘磊.铁路信号非线性系统故障诊断方法研究[J].铁道通信信号，2020，056（003）：30-34.
[4]蔡文伟、黄键、李伟光，等.基于声音信号的微型电机故障诊断方法研究[J].机床与液压，2020，48（23）：6.
关键词：铁路;信号设备;故障诊断
前言：利用信号设备对列车运营调度，并梳理铁路当前交通状况，确保铁路安全运行，进而提高铁路运输效率。在我国经济逐渐发展的今天，对于包括铁路在内各种运输系统都有较大需求，这对信号设备提出更高标准。但是信号设备长期在户外作业，极易受到环境或人为因素影响，在作业中极易出现故障。仍采用传统诊断，不仅无法提升工作效率，对于故障也难以做到有效评估，急需新兴技术处理故障诊断问题。
1铁路信号设备应用现状
我国铁路行业在建设之初，就充分借鉴发达国家铁路运行情况，设置相应信号设备引导铁路健康运营。在多年发展中，我国在实践中总结，现在已经可以借助信号设备以特定体颜色，以及相应信号形状等信息，准确反映当前行车状态，高效处理指令信息，协助行车人员全面掌控列车运行情况，达到安全形成目的。从宏观角度分析，铁路信号就是为提升铁路行车质量所用技术，以及投入运营设备总称，而从微观层面分析，铁路信号即为表示行车基本条件一类指示用符号信息。我国经济快速发展，推动铁路事业也在不断更新迭代中快速发展，让信号设备以复杂化趋势不断发展，推动性能进一步增强[1]。而信号设备多在户外作业，多种因素影响下，极易造成运行故障，对于信号设备健康运行造成严重影响。而在我国当前铁路信息调度作业中，枢纽调度的铁路运行监督设备对于铁路运行具有重要意义，一旦出现信号设备故障，将会对铁路运行效率造成负面影响。
2铁路信号设备故障类型划分
从故障发生角度划分，一种是由现场工作人员带来设备故障，例如工作人员在对设备进行操作时，没有以相关规定严格规范作业，造成信号设备出现人为性故障。另一种则为信号设备因质量问题造成运行故障，维修不到位也会造成在后续应用中出现故障;从故障性质划分，一种是来自机械设备的故障问题，多是因为在日常检修维护方面工作不到位，或者设备使用时间过长，部分零件出现老化问题，让设备运行效果不佳，造成故障[2]。例如典型设备故障，螺丝松动造成继电器的开关失灵。另一种则是常规电气故障。虽然电子元件具有较为强大功能，但是其自身构成复杂，极容易被外界因素影响，缩短实际应用寿命。电子元件缺少定期更换，让电子元件超负荷使用，极易造成电气故障，甚至引发线路断路、着火等情况，如图1所示;从故障范围划分，同样可以划分为两种情况，一种是于室内发生故障，多为电路故障，或显示器无法显示内容，电源因故障无法提供系统运行动力。另一种则为室外故障，例如道岔转辙设备发生故障，如图2所示。常见故障则有信号机无法正常运行。
3铁路信号设备故障诊断应用类型
3.1传统诊断
借助传统诊断对铁路的信号设备诊断故障，需要工作人员具备较强从业经验，对于各类故障问题均有涉及，主要依靠采用人工方式，全面排查设备故障问题，做好处理工作。将待诊断设备与正常设备运行情况相互比较，对设备运行情况观察等，传统诊断常见方法，并在诊断结束后配合技术处理，达到恢复信号设备正常运行目的。使用计算机技术对信号设备连锁排除故障，是传统诊断的较大突破，对于诊断故障具有较强效果，做好及时发现问题，高效处理故障，降低信号设备故障持续时间[3]。同时，传统诊断可以针对设备故障具体发生位置做好精准定位，并对故障产生层次与深度准确分析，有效提升故障解决效率。但是传统诊断需要丰富经验这一硬性条件，所以在未来使用中仍需要对其他方法开展研究，降低传统诊断应用门槛。
3.2信号处理与模型解析
构建完整数学函数，对设备信号展开相应分析，从而高效提出信号特征值，做到高效诊断故障，精准处理问题。信号处理不仅在多种问题中具有较强适应性，也不需要构建太多负责障模型，所以应用与操作相对简单，有效提升诊断效率。但是信号处理方法会被噪声所干扰，严重依赖信号前期检测与后续处理工作，无法做好覆盖全部故障，使用存在局限性，在未来应用中，仍需要对信号处理方法进一步改进，进而提升信号检测强度与准确度;而模型解析与信号处理类似，都是构建相应数学模型，但是模型解析却涉及到数理统计等复杂数学内容，以信号设备实际运行情况建设精确模型，保证其具有实用性，可以有效反映设备当前故障问题。在信号设备出现故障时，模型输入与输出会发生相应改变，通过观察数学模型输出即可对设备变化情况准确分析，并对其具体故障类型明确，高效掌握故障位置，选择合适处理方式。在解决设备故障的同时，精准预测故障未来发展趋势，为技术人员提供预防手段与处理时间。虽然模型解析仍需要较强专业能力，但是相较于传统诊断，专业能力集中于技术操作与模型构建，所以适用性较强。
3.3人工智能诊断
以事物具有模糊性的特点，衍生的模糊逻辑法，对于铁路的信号设备具有较强故障诊断应用范围。其基本特征为对设备结构分解，并使用知识表达与陈述，借助编码处理结构之间关联性，达到追踪故障并处理目的，对于故障诊断具有较强效果。特备是对于道岔继电器检验闭合情况，或诊断信号灯是否具有良好点亮情况应用效果明显。借助事例与规则的双重推理，高效定位设备故障，保证诊断结果具有实际参考价值。使用模糊逻辑诊断故障行时，要确保逻辑具有严谨性。实际应用时，会对设备故障征兆确定，以及建立故障模糊結构时遇到阻碍，模糊逻辑知识库是否具有当前故障相似内容决定其诊断质量，误诊问题时常出现。所以，多会将人工神经网络与模糊逻辑搭配使用;借助模拟人脑对于信息处理能力与忒单构成的人工神经网络，已经在包括铁路的信号设备故障检测等多个领域具有较强应用效果。其最大优点是进行故障识别时，利用分类器与动态预测数学模型相互融合，做好针对故障全面评估[4]。而其知识库组建目前是科学界发展局限，是未来人工神经网络发展主要研究方向。因为这种方法可以做好快速推理设备结构逻辑，有效提升系统应用范围，提高容错能力。而且在当前技术应用逐渐扩大的当下，神经元独立处理信息能力被进一步发展，从而有效提升故障诊断质量与效率，但是在成本投入方面具有较高要求。 4铁路信号设备施工
为保证铁路信号在正式投入使用仍可以保持良好状态，就要重点关注其施工质量。
4.1信号机
对于信号机中的矮型信号机施工，要从信号机构现有数量出发，合理预制混凝土尺寸，并将基坑科学开挖，将预制混凝土放入基坑中。借助水平仪检测顶面是否保持水平，做好回填与夯实工作，利用螺栓对信号机紧固到预制混凝土顶面;而高柱型要比矮型略微复杂。重点关注机柱立起，要保证立起可以保持持久稳定、不发生晃动，不会产生倾斜问题。开挖圆柱基坑，保证其规格为直径0.5米，其深度要以机柱高度进行调整。并在基坑洞口位置开挖斜坡，方便在机柱拖吊时，充当引导槽作用。机柱立起可以借助汽车式起重机来完成，施工现场缺少良好路况条件，也可以通过抱杆方式完成机柱立起。因为该行为存在危险性，所以要重点关注人身安全，以及设备安全。机柱在进入基坑，要额外注意洞口砂石是否会被操作影响，滑入洞中，造成洞深降低，无法保证机柱稳固。在机柱彻底进入基坑，则要通过铅锤保证机柱和地面保持垂直状态，并将基坑回填与夯实。
4.2电缆
以施工图为标准，于现场施工严格确定电缆实际走向，并对电缆沟科学开挖。在对电缆走向核定时，以图纸为主，并对地下设施充分考虑，分析土壤状况。要在施工时避开管道、线缆等。可以借助挖掘机完成开挖。如果地下情况较为复杂，则要利用人工开挖，注意地下隐蔽设施。开挖结束后，要让沟底保持平整，而沟壁则要保持垂直。对于电缆沟和铁路线路交界位置，需要考虑到线路损坏问题，所以要在施工阶段做好特殊处理。通常情况下，会将线路下方采用钻洞方式，对电缆沟连通，在洞中增设负责保护线路的防护套管。同时，也要让开道岔，从而做到降低施工所需成本。回填要将电缆沟一并填平，在特定位置将电缆埋设树立相关标志。并在竣工结束后，将电缆位置标注于竣工图上，避免出现电缆损毁问题。
4.3绝缘设备
用于电气隔离的绝缘设备，分为机械与电气两类。前者多出现在站内的轨道电路。在实际施工时，要绝缘轨端片插进轨缝中，在将事先拆卸的接头夹板放回原位，增加槽形绝缘，将钢轨和接头夹板彻底隔离。负责固定螺栓还要增加垫圈，视情况增设绝缘垫圈，从而避免螺栓与轨缝导通情况发生;后者主要针对无缝钢轨，借助电磁谐振工作原理，负责无绝缘轨道电路相关绝缘设备。在施工时，要将防护盒埋入调谐区相应位置预先挖坑中，从而提高稳固性，并对地面充分夯实，保持防护盒与地面呈垂直状态。防护盒设置在调谐区两侧，则增加调谐匹配单元，在中部则要设置空心线圈。
结论：在铁路系统中，加強对信号设备故障的诊断工作，对于铁路系统高效运行具有重要意义，可以有效预防交通事故，保证铁路健康运行。本文提到诊断方法虽然可以作为初步技术指导使用，但在实际应用仍需要在充分分析故障类型后，选择合适方法针对，为后续故障处理奠定良好基础。要理解不同方法存在差异，避免对本文内容全部照搬套用，造成其他安全隐患。
参考文献
[1]张省伟，刘瑶.铁路机车车辆运行故障诊断技术的应用研究[J].粘接，2020，43;319（09）：183-185+190.
[2]彭文祥.中国铁路信号系统智能监测技术研究[J].四川水泥，2020，284（04）：354-354.
[3]刘磊.铁路信号非线性系统故障诊断方法研究[J].铁道通信信号，2020，056（003）：30-34.
[4]蔡文伟、黄键、李伟光，等.基于声音信号的微型电机故障诊断方法研究[J].机床与液压，2020，48（23）：6.