CN113525463A - 一种高铁信号联锁关系实时分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高铁信号联锁关系实时分析方法，包含：基于联锁表和实时采集的高铁运行数据，核对高铁地面设备设置位置，进行站内移频信息分析、自闭区间联锁关系分析、联锁关系一致性分析、相邻车站运行数据分析；基于联锁表中的站内联锁关系、区间联锁关系、站间结合部联锁关系和所述高铁运行数据，判断区间及站内的正常/异常进路，并智能诊断造成异常进路的故障信号设备的故障类型；基于进路号统计进路的正常次数与异常次数，生成进路报告表；对异常进路进行实时报警；基于统计的信号设备故障频率及实际使用次数生成信号设备故障报表，辅助工作人员对信号设备进行维护。

Description

一种高铁信号联锁关系实时分析方法

技术领域

本发明涉及高铁监测维护技术领域，特别涉及一种高铁信号联锁关系实时分析方法。

背景技术

随着铁路信息化建设的发展，信号联锁设备在工程项目开通前需要进行联锁试验，确认联系关系的正确性和完整性，但是在现场联锁试验时，往往会出现下面的情况：①各车站的年度联锁试验由于现场联锁工程师业务水平不一致，对一些特殊联锁关系试验不熟练，同时又限于时间有限，容易遗漏项目。②对于一些小型施工而言，施工后，由于时间关系，存在联锁试验不全面的情况。③尽管信号联锁维护管理形成一套行之有效的方法，但是，由于受联锁试验人员的时间经验，业务水平和对电路理解程度的影响，联锁试验的效果也不尽相同。目前，国内外没有一套成熟的系统能够进行行之有效的监督，还是靠人来保证，且效率低下，给现场联锁试验带来了一定的挑战。

依据国铁集团颁布的规范性文件和接口协议，对所有联锁车站每年进行一次室外设备单项试验，对继电联锁车站每5年进行一次联锁进路试验和检查核对，对联锁试验提出了较高的要求，确保其完整性和准确性。

为了实现对进路的常态化检测，目前亟需一种高速铁路信号联锁数据实时分析方法，能够对获取的高铁运行数据进行实时分析，获取联锁关系，并对联锁关系异常的进路进行预警。

发明内容

本发明的目的是提供一种高铁信号联锁关系实时分析方法，能够基于联锁表和实时采集的铁路运行数据，分析联锁关系是否正确，发现异常进路、异常情况并预警；同时还统计正常/异常进路的次数、造成进路异常的信号设备故障频率和信号设备的使用频率，分别生成进路报告表、信号设备故障报表，用于辅助工作人员对信号设备进行维护。

为了达到上述目的，本发明提供一种高铁信号联锁关系实时分析方法，包含：

基于联锁表和实时采集的高铁运行数据，核对高铁地面设备设置位置，进行站内移频信息分析、自闭区间联锁关系分析、联锁关系一致性分析、相邻车站运行数据分析；基于联锁表中的站内联锁关系、区间联锁关系、站间结合部联锁关系和所述高铁运行数据，判断区间及站内的正常/异常进路，并智能诊断造成进路异常的信号设备的故障类型；

统计进路的正常次数与异常次数，生成进路报告表；对异常进路进行实时报警；

统计信号设备故障频率及实际使用次数，生成信号设备故障报表，辅助工作人员对信号设备进行维护。

可选的，所述实时采集高铁运行数据包含：从联锁系统获取的站场表示数据，该数据用于识别站内道岔表示、站内区段状态、站内信号机灯位状态；从列车控制中心获取的区间表示数据，该数据用于识别区间区段状态、区间信号机灯位状态；从ZPW2000轨道电路获取的模拟量电压及电流值；从CTC和TDCS系统获取的排路信息数据，该数据用于识别进路排列情况、从区间监督系统获取的区间移频数据，该数据用于识别区间区段收发码。

可选的，所述核对高铁地面设备设置位置包含：基于联锁表所描述的进路关系，核对实际的道岔位置、ZPW2000轨道电路位置、信号机显示灯位是否与联锁表一致。

可选的，所述进行站内移频信息分析包含：核对ZPW2000轨道电路的移频、载频信息是否与联锁表一致；所述移频、载频信息为电码化的模拟量数据。

可选的，通过闭塞区间的使用触发自闭区间联锁关系分析，自闭区间联锁关系分析包含：核对自闭区间信号开放时间是否与联锁表一致、核对自闭区间使用是否与联锁表一致。

可选的，所述联锁关系一致性分析包含：分析高铁运行数据和联锁表中联锁进路、进路方向、信号机显示、道岔状态的一致性。

可选的，通过将信号设备的类型、信号设备发生故障的时间、信号设备故障时的电压、电流值输入训练好的故障检测神经网络模型，智能诊断信号设备的故障类型。

可选的，所述高铁信号联锁关系实时分析方法还包含从邻站和信号集中监测系统获取所述高铁运行数据。

可选的，所述相邻车站运行数据分析包含：基于实时采集的相邻车站高铁运行数据和联锁表，检查相邻车站线路方向的一致性、检查区间占用逻辑检查功能开启/关闭的一致性。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1)本发明能够实时发现异常的联锁关系并及时预警，提高了高铁运行的安全性；

2)本发明能够对正常、异常进路进行记录、统计，生成进路报告表，有利于及时发现、排查高铁运行的危险区段；

3)本发明还能够自动发现信号设备的故障原因，提高了故障排除效率，保障铁路线路安全运行；本发明还统计信号设备的使用频率、故障频率，自动生成信号设备故障报表，用于辅助工作人员有针对性的维护信号设备。

附图说明

为了更清楚地说明本发明技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：

图1为本发明的信号集中监测系统与外部系统连接关系示意图；

图2为本发明实施例中的高铁信号联锁关系实时分析方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

信号集中监测系统(CSM)在我国铁路系统被普遍投入应用，如图1所示，其具有分别与连接列控中心、联锁系统、区间监督系统、ZPW200轨道电路、CTC(列车调度集中指挥控制系统)系统和TDCS(列车调度指挥系统)系统通讯连接的若干个接口，实时采集转辙机、信号机、轨道电路、信号电缆、电源屏灯信号设备的电气参数模拟量信息和部分开关量信息，实现对现场信号设备工作状态的监测、报警、图表显示等功能，为信号设备的维护提供了有力的工具。

本发明能够根据从信号集中监测系统(或者从邻站、也可以通过自采集)实时获取的高铁运行数据，将进路监测作为日常手段，发现异常进路、分析异常进路产生原因，并给出相应的预警提醒。本发明还能够用于现场联锁试验，极大的提高了试验的方便性和效率，保证了试验结果的准确性。

联锁是通过技术方法，使信号、道岔和进路必须按照一定程序并满足一定条件，才能动作或建立起来的相互关系。进路是指列车或调车车列在站内由一点运行至另一点的全部路径。区间，是指两个车站(或线路所)之间的铁路线路。在铁路日常安全管理中，常常会出现部门间在安全管理上相互交叉的部分，这类管理中的交叉部分泛称为“结合部”。闭塞是指列车进入区间后，使之与外界隔离起来，区间两端车站都不再向这一区间发车，以防止列车相撞和追尾。区间闭塞类型有人工闭塞、半自动闭塞和自动闭塞三类。通常简称自动闭塞区间为自闭区间。

联锁表是说明车站信号设备联锁关系的图表。联锁表是根据车站信号平面布置图所展示的线路、道岔、信号机、轨道电路区段等情况，按规定的原则和格式编制的，它表示出了进路、道岔、信号机之间的基本联锁内容。能反映出一个车站股道数量、进路条数、进路要求的联锁条件、列车运行方向及信号显示方式。

本发明提供一种高铁信号联锁关系实时分析方法，如图2所示，包含：

S1、基于联锁表和实时采集的高铁运行数据，核对高铁地面设备设置位置；如图1所示，所述高铁运行数据可以从信号集中监测系统直接获得，也可以从邻站获取或通过自采集获取。

所述实时采集高铁运行数据包含：从联锁系统获取的站场表示数据，该数据用于识别站内道岔表示、站内区段状态、站内信号机灯位状态；从列车控制中心获取的区间表示数据，该数据用于识别区间区段状态、区间信号机灯位状态；从ZPW2000轨道电路获取的模拟量电压及电流值；从CTC和TDCS系统获取的排路信息数据，该数据用于识别进路排列情况、从区间监督系统获取的区间移频数据，该数据用于识别区间区段收发码。

所述核对高铁地面设备设置位置包含：基于联锁表所描述的进路关系，核对实际的道岔位置、ZPW2000轨道电路位置、信号机显示灯位是否与联锁表一致。

S2、进行站内移频信息分析、自闭区间联锁关系分析、联锁关系一致性分析、相邻车站运行数据分析；

所述进行站内移频信息分析包含：核对ZPW2000轨道电路的移频、载频信息是否与联锁表一致；所述移频、载频信息为电码化的模拟量数据。

本实施例中，通过闭塞区间的使用触发自闭区间联锁关系分析，自闭区间联锁关系分析包含：核对自闭区间信号开放时间是否与联锁表一致、核对自闭区间使用是否与联锁表一致。

本实施例中，联锁关系一致性分析包含：分析高铁运行数据和联锁表中联锁进路、进路方向、信号机显示、道岔状态的一致性。

本实施例中，相邻车站运行数据分析包含：基于实时采集的相邻车站高铁运行数据和联锁表，检查相邻车站线路方向的一致性、检查相邻车站区间占用逻辑检查功能开启/关闭的一致性。

分析结果判断高铁运行数据与联锁表不一致，则说明高铁实际运行中的联锁关系异常，本发明能够实时预警，提高了高铁运行的安全性。

S3、基于联锁表中的站内联锁关系、区间联锁关系、站间结合部联锁关系和所述高铁运行数据，判断区间及站内的正常/异常进路，并智能诊断造成进路异常的信号设备的故障类型；

本实施例中的正常进路的定义为：站内联锁进路建立并锁闭至进路正常解锁；区间进路列车通过符合正常联锁关系；结合部联锁关系(含站间结合部、站内区间结合部)列车通过区间进入站内锁闭进路并正常解锁。除正常进路以外均记录为异常进路。本实施例中，异常进路包含按压始终端按钮后未建立进路、进路信号非正常关闭(含区间)、进路人工解锁、故障解锁以及信号设备故障导致的进路不能建立。细分如下：1、按钮按下，进路未建立。2、进路建立后信号非正常关闭。3、进路人工解锁。4、故障解锁。5、信号设备故障。

本发明能够对正常、异常进路进行记录、统计，生成进路报告表，同时对于发现的异常进路实时报警，有利于及时发现、排查高铁运行的危险区段。

本发明中通过训练好的故障检测神经网络模型，智能诊断信号设备的故障类型。在本发明的实施例中，所述故障检测神经网络模型采用BP神经网络模型，信号设备的类型、信号设备发生故障的时间、信号设备故障时的电压、电流值分别对应BP神经网络模型的一个输入节点，所述BP神经网络模型的每个输出节点对应信号设备的一种故障类型。本发明通过BP神经网络模型自动发现信号设备的故障原因，提高了故障排除效率，保障铁路线路安全运行。

S4、统计进路的正常次数与异常次数，生成进路报告表；对异常进路进行实时报警；本实施例中，根据联锁表中的进路号的排序对各个进路进行统计。进路报告表中至少包含进路号、异常进路发送时间。

S5、统计信号设备故障频率及实际使用次数，用于对信号设备进行维护。

本实施例中，基于统计的信号设备实际使用次数、故障频率，基于不同的信号设备，按月、季、年分别形成对应的信号设备故障报表，所述信号设备故障报表中基于故障次数对信号设备进行排序。通过信号设备故障报表，能够帮助工作人员有针对性的维护信号设备。例如对故障频率高的信号设备增加维护次数，基于每次故障的间隔时间，提前对信号设备进行检修。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种高铁信号联锁关系实时分析方法，其特征在于，包含：

基于联锁表和实时采集的高铁运行数据，核对高铁地面设备设置位置，进行站内移频信息分析、自闭区间联锁关系分析、联锁关系一致性分析、相邻车站运行数据分析；基于联锁表中的站内联锁关系、区间联锁关系、站间结合部联锁关系和所述高铁运行数据，判断区间及站内的正常/异常进路，并智能诊断造成进路异常的信号设备的故障类型；

统计进路的正常次数与异常次数，生成进路报告表；对异常进路进行实时报警；

统计信号设备故障频率及实际使用次数，生成信号设备故障报表。

2.如权利要求1所述的高铁信号联锁关系实时分析方法，其特征在于，所述实时采集高铁运行数据包含：从联锁系统获取的站场表示数据，该数据用于识别站内道岔表示、站内区段状态、站内信号机灯位状态；从列车控制中心获取的区间表示数据，该数据用于识别区间区段状态、区间信号机灯位状态；从ZPW2000轨道电路获取的模拟量电压及电流值；从CTC和TDCS系统获取的排路信息数据，该数据用于识别进路排列情况、从区间监督系统获取的区间移频数据，该数据用于识别区间区段收发码。

3.如权利要求1所述的高铁信号联锁关系实时分析方法，其特征在于，所述核对高铁地面设备设置位置包含：基于联锁表所描述的进路关系，核对实际的道岔位置、ZPW2000轨道电路位置、信号机显示灯位是否与联锁表一致。

4.如权利要求1所述的高铁信号联锁关系实时分析方法，其特征在于，所述进行站内移频信息分析包含：核对ZPW2000轨道电路的移频、载频信息是否与联锁表一致；所述移频、载频信息为电码化的模拟量数据。

5.如权利要求1所述的高铁信号联锁关系实时分析方法，其特征在于，通过闭塞区间的使用触发自闭区间联锁关系分析，自闭区间联锁关系分析包含：核对自闭区间信号开放时间是否与联锁表一致、核对自闭区间使用是否与联锁表一致。

6.如权利要求1所述的高铁信号联锁关系实时分析方法，其特征在于，所述联锁关系一致性分析包含：分析高铁运行数据和联锁表中联锁进路、进路方向、信号机显示、道岔状态的一致性。

7.如权利要求1所述的高铁信号联锁关系实时分析方法，其特征在于，通过将信号设备的类型、信号设备发生故障的时间、信号设备故障时的电压、电流值输入训练好的故障检测神经网络模型，智能诊断信号设备的故障类型。

8.如权利要求1所述的高铁信号联锁关系实时分析方法，其特征在于，还包含从邻站和信号集中监测系统获取所述高铁运行数据。

9.如权利要求1所述的高铁信号联锁关系实时分析方法，其特征在于，所述相邻车站运行数据分析包含：基于实时采集的相邻车站高铁运行数据和联锁表，检查相邻车站线路方向的一致性、检查区间占用逻辑检查功能开启/关闭的一致性。

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