一种基于时序的计算机联锁系统道岔运维智能诊断方法与流程

本发明属于铁路信号领域，尤其涉及一种基于时序的计算机联锁系统道岔运维智能诊断方法。

背景技术：

计算机联锁系统是对道岔动作、信号机状态、区段状态进行控制、指示行车作业并确保行车作业安全的信号设备，其核心功能是办理接发车作业。办理接发车作业需要先完成道岔的转动，道岔转动完成到位后，进路锁闭，信号才能开放，信号指示列车按照规定的速度、行车许可运行。其中，由道岔连通岔路的径路是车站向不同的股道接发车作业的前提，道岔与信号机、轨道电路一起被称为信号室外设备的三大件。本发明所述的道岔是指国铁上普遍采用的有定位状态(normalposition)和反位状态(reverseposition)的道岔。

对室外道岔的控制，传统的计算机联锁系统是输出dcj(normal操纵继电器)、fcj(reverse操纵继电器)两个继电器与道岔内部电路部分结合，并采集道岔内部电路部分的定位状态表示(dbj)、反位状态表示(fbj)来实现对道岔的控制。道岔内部电路部分根据dcj、fcj的状态动作，控制所需的动作电流输出至道岔转辙机电机，电机转动拉动道岔转动并密贴后，道岔内部电路中的表示继电器吸起，计算机联锁停止输出，停止向道岔转辙机电机供电，道岔动作完成。

为了提高系统的安全性，近几年计算机联锁系统在接口部分增加了输出和采集条件，一是通过normal位置表示、reverse位置表示继电器的后接点串接采集的方式证明两个表示继电器为落下状态，用于防止道岔无表示时表示采集混线造成“假表示”风险；二是控制道岔动作除了输出dcj/fcj外，辅助输出第3个继电器，一般称之为ycj或sfj，用两个输出完成一个操作。这两个基于硬件上输出冗余、采集冗余的方法，在一定程度上降低了计算机联锁与道岔内部电路结合存在的风险。

尽管如此，在表示继电器卡阻、表示继电器后接点防护条件失效、以及其他多重故障时，如果实际道岔四开，仍会发生“假表示”，以及锁闭防护继电器防护条件失效时，输出电路混线仍会发生道岔“误动作”。因此，安全风险依然存在。只有在设备运维中对以上问题提前发现、预判，进行相应的安全防护，并及时检修，才能彻底规避风险。但是，目前道岔运维的智能诊断存在技术空白。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于时序的计算机联锁系统道岔运维智能诊断方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于时序的计算机联锁系统道岔运维智能诊断方法，包括：

依据道岔正常转换的时序，将智能诊断分为转换时与转换完成后两个阶段；

在道岔转换时，判断辅助用的操纵继电器是否失效；若否，则继续判断转换时道岔位置状态表示是否未发生变动；若否，则继续判断定位与反位状态表示的后接点状态表示是否无法采集；若辅助用的操纵继电器或者定位与反位状态表示的后接点状态表示无法采集，则向显示界面发出提示；若转换时道岔的位置状态表示未发生变动，则将道岔设置为封闭状态；

在转换完成后，将采集到新的道岔位置状态表示，此时，判断本次转换时间是否小于预设值；若是，则判定为假表示，将道岔位置状态表示设置为无表示；若否，则判断本次转换的操作意图是否与新的道岔位置状态表示相符；若否，则将道岔位置状态表示设置为无表示。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，基于对道岔动作过程、动作时序分析的基础上，对接口部分及控制逻辑进行综合的检测，有效地对道岔误动作和假表示进行风险预判和安全防护；该方法实现了在运维过程中道岔部分的智能维护，能有效的避免道岔误动作和假表示发生，提高了信号系统的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。

图1为本发明实施例提供的一种基于时序的计算机联锁系统道岔运维智能诊断方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的监督sfj是否有效的诊断逻辑图；

图3为本发明实施例提供的监督道岔转动启动时位置状态表示是否正常的诊断逻辑图；

图4为本发明实施例提供的监督dfh是否有效的诊断逻辑图；

图5为本发明实施例提供的道岔转动时间的诊断方法逻辑图；

图6为本发明实施例提供的操控意图与表示一致性的诊断方法逻辑图；

图7为本发明实施例提供的解除假表示的方法流程图。

具体实施方式

下面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，都属于本发明的保护范围。

本发明实施例提供一种基于时序的计算机联锁系统道岔运维智能诊断方法，依据道岔正常转换的时序，将智能诊断分为转换时与转换完成后两个阶段；如图1所示：

在道岔转换时，判断辅助用的操纵继电器是否失效；若否，则继续判断转换时道岔位置状态表示是否未发生变动；若否，则继续判断定位与反位状态表示的后接点状态表示是否无法采集；若辅助用的操纵继电器或者定位与反位状态表示的后接点状态表示无法采集，则向显示界面发出提示；若转换时道岔的位置状态表示未发生变动，则将道岔设置为封闭状态；

在转换完成后，将采集到新的道岔位置状态表示，此时，判断本次转换时间是否小于预设值；若是，则判定为假表示，将道岔位置状态表示设置为无表示；若否，则判断本次转换的操作意图是否与新的道岔位置状态表示相符；若否，则将道岔位置状态表示设置为无表示。

该方法还包括：判定道岔为“假表示”后如何解除假表示的方法，具体的将在后文进行介绍。

本发明实施例中，计算机联锁系统通过驱动定位操纵继电器(dcj)或者反位操纵继电器(fcj)，以及辅助用的操纵继电器(sfj)实现道岔的转换操控，并实时采集道岔的定位状态表示(dbj)、反位状态表示(fbj)、以及定位与反位状态表示的后接点(dfh)状态表示。

计算机联锁与道岔通过内部控制电路结合，控制道岔的动作，并获取表示信息来判断室外道岔的位置。计算机联锁驱动dcj、fcj、sfj，采集dbj、fbj、dfh三个条件信息。计算机联锁驱动dcj，道岔将向定位(normal)位置转动。计算机联锁输出fcj，道岔将向反位(reverse)位置转动。为了防止dcj、fcj输出线缆混线时造成道岔误动作，在输出dcj/fcj的同时，再输出一个sfj，sfj和dcj/fcj的接点条件(dfh)同时作为道岔动作的条件。dbj为道岔的normal表示信息，fbj为道岔的reverse表示信息，仍然是为了防止dbj/fbj表示线缆混线时造成误判断，再采集一个dbj、fbj的落下条件dfh，dfh和dbj、fbj共同作为道岔的表示条件。

本发明实施例中，道岔正常转换的时序分为当前位置状态表示、操纵道岔、道岔转换开始、转换过程中、返回转换后位置状态表示以及停止输出六个时序，上述六个时序依次记为时序1～时序6。

以道岔由normal位置向reverse位置转动为例，道岔的动作时序如表1所示。

表1由normal位置向reverse位置转动时输入和输出信息动作时序

以上时序为道岔正常转动过程，其他的动作时序都应为非预期的。在非预期的道岔动作或状态下进行行车作业，将存在安全风险。第一种风险的情况是道岔处于四开(没有密贴位置)时仍行驶列车的情况，严重时会出现列车掉道、甚至是侧翻的风险。在道岔四开时，如果道岔内部电路返回的状态是“无表示”，那么不存在风险，但如果返回的状态是某一侧的表示，那么就存在安全风险，这种表示称为“假表示”。第二种风险是办理进路后道岔误动作。办理进路后，信号已开放，列车在进路中行驶时如果出现道岔误动作，将危及行车安全。

下面针对道岔转换时与转换完成后的智能诊断过程，以及解除假表示的方式做详细的介绍。

一、道岔转换时的智能诊断。

1、监督辅助用的操纵继电器(sfj)是否有效。

设置sfj的目的是防止计算机联锁驱动的定位操纵继电器/定反位操纵继电器(dcj/fcj)线缆混电而使道岔误动作，用sfj和定位操纵继电器/定反位操纵继电器两个继电器动作道岔。那么，如果sfj错误吸起，将失去卡控作用，若再出现定位操纵继电器/定反位操纵继电器线缆混电故障，道岔将误动作。因此，监督sfj的有效性非常重要。

时序2中，计算机联锁系统通过驱动定位操纵继电器与辅助用的操纵继电器实现道岔由反位向定位转换；或者，通过驱动反位操纵继电器与辅助用的操纵继电器实现道岔的转换操控道岔由定位向反位转换；即sfj串入道岔内部电路中，作为动做道岔的一个条件。

本发明实施例中，将时序2变为两个时序，计算机联锁系统先驱动定位操纵继电器或者反位操纵继电器，一段时间后再驱动辅助用的操纵继电器；在此期间内如果道岔失去位置状态表示，则判定辅助用的操纵继电器失效，向显示界面发出提示；否则，判定操纵继电器有效。

其原理是，定位操纵继电器/定反位操纵继电器已经输出，但sfj还没有到输出的时机，这时道岔内部电路不应转动；如果道岔失去表示，判定为道岔内部电路中缺失了sfj的检查条件，提示“sfj失效”。经过测试，从操纵道岔到道岔失去表示的时间间隔一般为1.5秒左右，因此将sfj确定为在定位操纵继电器/定反位操纵继电器后2秒开始输出。该监督检查能有效防御封连线等错误的发生，尤其是在工程实施阶段，能起到对施工配线监督检查的作用。以道岔由normal位置向reverse位置操纵为例，图2为监督sfj是否有效的诊断逻辑图。

2、监督道岔转动启动时位置状态表示是否正常。

正常情况下，由时序2到时序3时，道岔位置状态表示应当相应的发生变化包括：由定位状态表示变为反位状态表示，或者由反位状态表示变为定位状态表示；如果超出一定的时间后，道岔位置状态表示仍未发生变动，则将道岔设置为封闭状态。

如表1所示的示例中可以看出，在道岔启动转动时，由时序2到时序3，道岔的定位状态表示(dbj)表示状态值应由“1”变为“0”。在超过其启动时间后原位置的表示依然不变时，第一种情况是道岔此时无法操到位而实际处于对应侧表示回不来的四开状态，室内为假表示；第二种情况是因电路故障而造成的无法输出或动作的情况。在现场使用中，道岔原表示不动的原因显然是第二种情况居多，但第一情况存在安全风险，且通过现有的信息状态不能对这两种情况有效区分。

本发明是在超过道岔启动时间后原位置的表示依然不变时进行安全防护处理。即将该道岔自动设置为“封闭”状态(道岔“封闭”状态为经过其禁止排列进路的状态)，并同时给出明确的报警信息，提示操作人员进行确认检查。经用户确认无风险后，取消对该道岔的封闭。此情况下的监督逻辑图如图3所示，图3中的所涉及的具体时间仅为举例。

3、监督定位与反位状态表示的后接点状态表示是否无法采集。

正常情况下，由时序3到时序4时，道岔的位置状态开始变化，计算机联锁系统将采集到定位与反位状态表示的后接点状态表示；若在规定的时间内未采集到定位与反位状态表示的后接点状态表示，则向显示界面发出提示。

设置定位与反位状态表示的后接点(dfh)的目的是防止室外道岔四开、计算机联锁因dbj/fbj有混线故障而出现“假表示”。其原理是道岔没有定向、反向位置时(dbj、fbj落下)采集到dfh，其状态值为“1”。但如果dfh断线，将失去对道岔采集部分的卡控作用，若再出现dbj/fbj表示信息混线故障，道岔出现“假表示”也不能发现。因此，监督dfh状态有效非常重要。

如表1所示的示例中可以看出，在道岔转动过程中，由时序3到时序4，dfh在道岔转动时其值由“0”变为“1”，转动结束后变为“0”，因此其有效性可以从道岔转动的过程中分析，并且也只能在这一时刻分析。道岔启动转动后，位置表示信息将变为“0”。在道岔失去表示2秒时，如果不能采集到dfh表示，则判定为dfh失效，在操作显示界面上给出“dfh状态失效”提示。此情况下的诊断逻辑图如图4所示，图4中的所涉及的具体时间仅为举例。

此方法利用道岔从时序3到时序4的输出、采集变化，监督dfh的状态，并给出明确的预警，对于电务维护人员维护起到重要的提醒作用。

二、道岔转换完成后的智能诊断。

1、监督道岔转动完成时间合理性。

室外道岔转动完成需要一定的时间。当道岔实际返回表示时间明显小于该道岔的转动时间，这应该是不正常的，有可能是室外道岔设备被断开，在道岔内部电路某处短接连通所致。如果室外道岔设备和室内分离，那么室内的“假表示”将误导操作人员，给行车带来风险。

在道岔操纵时开始，由时序2到时序5，如果道岔转动后表示信息返回时间明显小于该道岔的转动时间，应为发生了“假表示”，应将其置为无表示的安全状态。

因道岔种类多，转动时间参数也不一致，选择一个统一的时间参数有一定难度。尽管如此，有一点是一定的，即道岔转动都需要时间，不可能出现操作后立即转到位的情况。并且前面所述的道岔内部电路某处短接连通时，就是这种立即转到位的情况。

因此，本发明是判断如果道岔的位置直接转动，根据转换前后的位置状态表示发出提示信息。假如由反位转向定位，则提示反位直接倒向定位；假如由定位转向反位，则提示定位直接倒向反位；

以由反位转动到定位为例，其诊断处理逻辑图如图5所示。如上一时刻道岔表示在反位，此时刻表示为定位，属于表示由反位直接倒向定位，一定要向操作人员进行必要提示的，如提示“由reverse直接倒向normal”。

此方法利用道岔的动作时序，卡控从时序2到时序5可能发生的动作时间问题，判断转动时间合理性，并给出明确的预警提示，对于防范发生“假表示”起到重要作用。

2、监督操控意图与位置状态表示的一致性。

对于道岔转动到位的智能诊断需要考虑操控意图与表示一致性。如果采集到的新的道岔位置状态表示与本次转换的操作意图不相符，且本次转换已经到达设置时间，则表示本次转换不符合操纵的预期，不采用采集到的新的道岔位置状态表示，将道岔位置状态表示设置为无表示的安全状态；如果采集到的新的道岔位置状态表示与本次转换的操作意图不相符，且本次转换所用时间还在设置时间内，则继续按照操控道岔转换，直至采集到预期的道岔位置状态表示或者超时。

如表1所示的示例中可以看出，从时序1到时序6，道岔向反位操纵，在时序5时应返回反位状态表示。但如果在时序5时返回的是normal表示，应为发生了意外情况。因操纵道岔最长输出时间为30秒，可对30秒内和30秒外分别处理。如果以上情况发生在30秒时间内，为提高可用性，将fcj与sfj继续输出，继续向反位操纵道岔，直至道岔返回反位表示或直至超时停止输出。如果返回表示时已超过30秒，若返回表示为反位状态表示，符合操纵的预期，表示信息可以被采用；若返回表示为定位状态表示，不符合操纵的预期，可不采用该表示信息，仍维持无表示安全状态。

本方法对道岔转动整个过程操控意图和返回表示一致性的诊断方法，能在一定程度上对道岔“假表示”进行防护。以控制道岔向反位转动为例，其诊断的逻辑如图6所示。

三、诊断道岔为“假表示”后，解除“假表示”的方法。

综合以上分析，以下三种情况表明出现了假表示，此时将将道岔位置状态表示设置为无表示的安全状态再通过后续方式，解除假表示；第一种情况，当道岔同时出现定位状态表示与反位状态表示；第二种情况：本次转换时间小于预设值；第三种情况：本次转换的操作意图与新的道岔位置状态表示不相符。

当道岔无表示时，操作人员一定会操纵道岔。在解除“假表示”的方法中，情况上述三种情况的方法是类似的，即都是通过操纵道岔解除。以第一种情况为例，其原理是：即使两个表示的“假表示”故障解除，考虑到设备安全，不允许直接认定道岔表示，而是需要按照操纵道岔，重新走完时序1～6后确认表示。即，通过操纵道岔后如果仅有一种道岔位置状态表示，则向相反的方向操纵道岔则可以恢复正常的道岔位置状态表示；如果仍有两种道岔位置状态表示，则多次操纵道岔，如果均只返回一种且相同的道岔位置状态表示，则表明故障解除，认定返回的道岔位置状态表示有效。

具体如下：

(1)如果系统通过采集信息判断混入的道岔位置状态表示已被修复，即仅有一个道岔位置状态表示存在，如果操作人员向相反的方向操纵道岔，当道岔转到位、返回相应的道岔位置状态表示后，可恢复道岔位置状态表示。

(2)如果仍存在两个表示信息，那么即使操纵道岔后，表示由两个变为一个也不能认定有表示，因为此时是道岔转动到了混线的一侧，而此时室外道岔未必转动到位；再往相反的方向操纵道岔，必将又返回两个表示。

以道岔在定位状态表示时混入反位状态表示假表示为例，详细解释一下处理逻辑，如图7所示。道岔在定位，因混入反位状态表示，dbj、fbj全为“1”，这时判定为表示信息发生混线故障，并将道岔位置状态表示逻辑状态置为“0”，记录下来故障状态。经过道岔向反位操纵，在反位状态表示信息为“1”、定位状态表示为“0”、dfh为“0”的情况下，将定位、反位状态表示与前一时刻比较，之前dbj、fbj、dfh有混线故障，表示不能立即作为有效表示，提示“请再次操纵确认”，并将道岔表示逻辑状态置为“0”。待再次向定位操纵后，如果返回定位状态表示，且两次都返回唯一状态表示，能说明故障已解除，这时才认定定位状态表示有效。如仍返回定位、反位状态表示，说明“假表示”依然存在，需要电务维护人员继续寻找问题。

对于第二种情况，再次操纵道岔，如果转换时间符合要求，则认定返回的道岔位置状态表示有效；

对于第三种情况，再次操纵道岔，如果返回的道岔位置状态表示与操作意图相符，则认定返回的道岔位置状态表示有效。

此方法严判“假表示”的恢复处理，卡控道岔“假表示”恢复后必须操纵道岔且严格按照时序1到时序6动作完成后才允许恢复表示，确保道岔和联锁安全。

总之，道岔是铁路信号重要的风险源，本专利通过对计算机联锁系统软件对道岔运维过程中智能诊断和安全防御，及时发现存在的安全风险，能确保道岔的动作和表示安全，对于安全风险防控、提升信号设备质量起到重要作用。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例可以通过软件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，上述实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是cd-rom，u盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，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该以权利要求书的保护范围为准。