試述軌交通信設備故障告警與分析系統的設計與應用

袁武

【摘 要】當前軌交系統是城市交通網絡的重要組成部分，加之城市軌交的日人流量巨大，一旦出現意外故障往往對正常的交通運營造成不可避免的影響，因此本文詳細闡述軌交故障告警分析系統及其模塊組成與關鍵技術，并將其引入上海軌交9號線，最終取得良好的應用效果，證明這一系統十分具有推廣價值。

【關鍵詞】軌道交通 通信系統 故障分析

現代軌道交通已日漸成為一個復雜、立體的系統工程，其通信系統在諸個軌交設備之間建立聯系并協同工作，是整個軌交系統內不可或缺的重要體系之一。通信系統的分析和故障報警確保系統得以安全穩定地運行，現今多數機房采取24小時值班機制與環境設備的定時巡查，但未能從根本上徹底解決故障設備的存在。針對此類現象，本文提出關于與通信設備相關的故障告警系統方案，探究如何實現其主要功能，以便實時監測軌交通信網狀態的具體變化，最終達到故障統一告警的目的。

1工程概況

上海軌道交通9號線從楊高中路至松江南站，線路全長49.24Km。全線設26座車站，其中4座高架車站，22座地下車站，設虹梅路控制中心一座，設九亭車輛段一座。通信設備是地鐵組織指揮列車運行，保證行車安全，提高運輸效率，傳遞運行信息，改善行車人員勞動條件的重要設施，保證其正常使用，對確保地鐵運行安全暢通有著至關重要的作用。

地鐵通信系統多、設備先進，安全可靠性要求高。設備的一個小小故障都可能造成很大的安全隱患，本線路引入軌交通信設備故障分析系統，完成系統的初始化配置后，依據目標站點的運行狀況，例如站點信息、告警要求、主板信息、網絡拓撲結構等，整理成相關的文字說明，經復審與專家審核后再開展具體的配置信息操作。將最終的配置信息一一輸入故障分析系統，逐一測試各個模塊，將其試驗結果與用戶需求相對比，提出行之有效的整改意見后重新調試系統，最終取得良好的運行效果。

2故障告警集中管理系統

2.1實現目標

在軌道交通的日常運營中，如果能夠實現故障的集中告警與分級管理，大大降低網絡系統操作的復雜性和網管人員的技術要求，除了使日常維護的工作量得以有效減少之外，由于集中網管使用簡單易懂的操作界面，有助于減少網管人員對整個軌交系統帶來的誤操作。另外，使用集中操作的網管終端將使各個子系統的配套設備得以減少，甚至精簡成為其中介設備。由此可見，采用故障告警集中管理系統將有助實現網絡資源的利用最佳化，利用網絡輸出設備來共享數據，簡化網管中心的配備設施，減少后期投入運行的設備投資，而且日常維護成本也將顯著降低。

依據最新設備的先進特點，使人機管理界面更加契合實際，使其操作方式更富一體化、人性化，軟件將以自動化的流程與運行操作為指導，故障維修時間將得以縮短，用戶詢問響應相較之前將更加快速，網絡能力的利用率將進一步提升。而數據庫的集中管理也是提升管理質量與效率的重要保障之一，故障告警集中管理系統通過監測整個通信系統的運行狀況，采集并整理成性能報表，幫助本線路的網管人員實時掌握通信系統的變化趨勢，并作為下一步提升系統的重要依據。

2.2功能要求

管理終端可以實時顯示線路中各車站控制中心通信設備的實況圖，如遇故障，可依據子系統監控設備發出的信息，第一時間進行故障定位，以傳輸系統為例，搶修流程圖如圖1所示。處于告警狀況或查詢狀況，各個子系統的故障信息與工作狀態必須滿足電路板級。

一旦本線路的通信系統發生故障，將及時切換成主備用設備，網絡配置也可在排除故障后自動恢復。如遇設備故障，通信系統會發出明顯的告警信號，并迅速啟動與故障相對應的向導模塊，積極配合網管人員維護系統的安全穩定。

3系統設計

3.1設計思路

考慮到軌交網絡未來的業務擴展，依據當前軌交運營單位的發展需要，對于軌交通信設備故障分析系統的設計將會是一個完整、全局的系統體系，本線路以安全穩定運行為基本要求，實現高效的告警提示與更多的功能擴展。

3.2系統功能模塊

軌交通信設備故障分析系統大致由數據采集模塊、儲存模塊、監視模塊與分析模塊這四個部分構成，下面將就這些主要模塊進行闡述。

數據采集模塊主要是收集通信子系統的運行狀況與告警信息，采集模塊在各個子系統中皆有對應的數據接口，通過此接口進行數據的傳輸并將其統一儲存至模塊中。因通信子系統的類型多樣，數據格式不一，因此在存儲之前需對其進行格式轉換，這部分內容都將在采集模塊中完成。

數據儲存模塊用于保存采集模塊所收集的各類信息，儲存模塊具有安全性、穩定性、易存儲性等諸多優點，定期整理優化所有的存儲數據，及時刪除無用數據。另外，儲存模塊出于穩定性的考慮，會對所有數據進行備份，并對數據的參閱劃分不同的權限，一般不能輕易修改，確保所收集數據的可靠性、準確性與有效性。

故障分析模塊是整個線路系統的核心，讀取并分析儲存模塊中各通信子系統的運行信息，除了盡早判斷潛在的故障以外，還能夠對其進行趨勢預判。采集模塊所包含的信息除了各個子系統的故障告警信息以外，還有系統的運行狀態信息，鑒于各個子系統的結構框架和運作模式不盡相同，故需對其編訂針對子系統的分析算法。考慮到故障分析功能的高效化，故障分析模塊具有分析狀態信息的基礎模型，可在基礎模型上結合子系統的特性開展算法繼承和擴展。

監視模塊是用戶管理員和故障分析系統之間的交互模塊，為用戶管理員提供管理、配置的專用接口。監視模塊負責將儲存模塊內的各子系統的狀態信息和故障分析模塊對狀態信息的分析結果呈現給用戶管理員，便于用戶管理員查看拓撲圖、子系統列表和告警列表等來了解通信設備的運行情況，歷史查詢和實時查詢均能顯示詳盡的系統告警信息。

利用這四個模塊的功能擴展，可方便用戶管理員快速查詢子系統的其它數據，諸如賬戶信息、文檔信息、配線架信息等，甚至利用交接班管理功能來開展合理的人員安排，包括日至查詢、交接班日志、交接班排計劃等。系統管理員可增添或刪除使用本系統的用戶，賦予其不同的操作權限。

4關鍵技術

4.1數據庫設計

根據3NF（third normal form）原則進行數據庫表的設計，即表內每列每項就是最小的細分單元，每列每項必須與主鍵有所關聯，一個數據庫表只能說明一件事，無關的列或相另行開表，根據以上規定，軌交通信設備故障告警與分析系統的數據結構將涵蓋站點、板卡、子系統和故障告警燈等數個數據庫表，更為詳細地表明系統構成，便于之后的故障分析。

4.2故障分析

維保人員可從數據儲存模塊中提取通信子系統的運行狀態信息，并利用各自的分析模塊觸發告警機制，故障排除后，告警信息將作為歷史告警信息保存至儲存模塊中，方便日后查詢。告警信息通常為多個字段，所含信息包括故障描述、故障級別、故障產生時間、故障所在位置、故障排除時間等。

對于故障的分析模型，需事先建立整個軌交通信網絡的拓撲信息，即使網絡出現變化，監測故障的功能始終不會間斷。網元層與網絡連接層共同構成該部分，網元層負責各類網絡設備的描述，網絡連接層負責網元連接關系的描述，一旦故障告警信息已知，將會為網管人員提供故障的具體位置，及時修復故障，恢復線路的正常運行。

4.3系統配置

在系統的應用過程中，將已完成的系統與軌交通信設備相連接，并進行必要的調試，以求達到合適的運行狀態。為了使兩者相適應，需要對軟件系統和硬件系統開展配置與安裝，結合所在環境進行合理的部署，采用配置不同的軟件參數來確保系統的穩定性與運行效率，例如Quad core單芯四核的預設站點數不能小于30個，內存需達到4GB以上，硬盤應高達500GB，而Windows 2008的補丁要求需達到SP1級別。

5結語

綜上所述，軌交通信設備故障分析系統的試運行取得理想的效果，，系統平穩運行，不僅提升了故障處理效率，加快地鐵設備的自動化水平，意外故障的處理速度也明顯提高，大大改善軌交設備的運營質量，是軌交運營的重要保障之一，具有廣闊的應用前景。

參考文獻：

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