地鐵信號設備在線監測系統設計與實現

申志升

（中交機電工程局有限公司，北京 100011）

信號系統的重要性始終貫穿在地鐵領域，信號系統作為地鐵運營行車指揮系統，保障運營效率的同時確保行車安全。近年來，隨著地鐵線路的不斷增加，各個城市均在逐漸擴張自身的地下路網，完善地鐵線路的信號系統，成立地鐵運控中心。列車的運行受運控中心的監控與指揮，運控中心能夠掌握列車運行的全狀態。首先，主要包括環境與設備監控系統、屏蔽門監控系統、火災報警系統、信號系統等；其次，維護維修系統，其主要負責對全線各個站點機電設備狀態的監控，若發生了故障，應立即與故障處理中心取得聯系，由專業的工作人員前往現場進行維修。由于我國早期建設的一部分地鐵線路“信號系統”處于運行狀態，隨著運行時間的不斷增加，較多設備都出現了老化、反應速度較慢等情況。因此，為了充分保障地鐵線路的運行穩定性，應建設在線監測系統，為地鐵線路的正常運行提供充分保障。

1 地鐵信號設備在線監測系統的設計

1.1 系統結構設計

地鐵信號設備在線監測系統分為設備層、站機層、服務層以及客戶層四個部分，四個部分間相互協調，充分保障維護、監測的需求能夠得到充分滿足。

從客戶層的角度來說，客戶層需要承擔后期數據分析、統計、智能判斷的重要任務，需要及時接收在線系統傳輸的各種檢測數據，針對數據進行有效的處理，充分保障自動檢測功能以及遠程接入功能能夠由遠程、客戶端實現。對比數據分析后的結果，可保障設備層能夠及時接收信號，針對實際的不同情況進行直連。

在服務層的角度，數據庫服務器、網絡服務器、監測服務器共同組成了服務層，一般情況下需要在服務層加裝各種軟件。監測服務的數據訪問需要在數據服務器允許的情況下進行，充分保障數據儲存、調用等工作的安全開展。網絡服務器能夠為在線監測系統，提供有效的瀏覽器服務，通過戰機層數實現數據的實時監測。

通常情況下，站機層系統由采集進程、站機平臺組成。采集集成能夠接入監測數據，針對數據進行通信協議封裝處理后，將數據傳輸到站機憑條中，利用Socket通信接入，隨后與站機平臺進行有效的連接，將數據主動地上報。

站機平臺大多以統一建模的形式將數據進行統一儲存，對數據進行分析，整合監測業務功能模塊，通過插件的形式進行，接收數據之后，根據實際的需求在將本地數據傳輸到后端服務層。

組成設備層的設備多種多樣，實現設備的監測、數據的監測是設備層的主要功能，通過這兩個功能，可切實保障軌道電路的正常運行，確保各種數據能夠實時的進行傳輸。設備層能夠與上述三個層面共同結合形成一個“實施層”，各個方面之間互相協調運轉，為在線監測功能的可靠性提供充分保障。

1.2 系統功能設計

（1）在線監測設備狀態。在線監測系統的監測部分主要分為3個子系統，包括整體線路監測系統、消防控制監測系統、照明監測系統。每一個子系統均有明確的分工，且有不同的監測對象。數據能夠切實在各個子系統間進行傳遞，能夠上傳監測系統的監測數據，充分保障了系統設備的穩定運行。

（2）異常管理。異常管理是針對在線監測系統進行監測過程中出現的異常情況進行管理。通常會采用優先級別設計與計算機警告，保障查詢、處理功能的優先性，異常風險發生的可能性得到充分控制。針對不同的異常條件，對歷史數據進行充分分析，提供多種有效的方案解決異常。因此，異常處理功能應建立在歷史數據處理的基礎上，且具備維修、跟蹤的功能，可排除風險，系統會自動發出一些設備故障問題的情況以及解決情況。

（3）系統管理與輔助決策。系統管理功能由三個管理模塊共同組成，其中主要包括在權限范圍內對監測對象進行刪除、修改、甄別、選定，設置權限級別以及在線查看運行日志。

輔助決策功能具備風險分析、狀態診斷、專家診斷等功能。因此，應建立專家庫，在故障發生的情況下第一時間找到故障發生的真正原因，充分保障故障能夠得到有效解決。

2 關鍵性技術以及解決方案

2.1 存儲技術

在整個地鐵信號在線監測系統中，首先，應充分保障存儲系統有相應的調用速度。為了實現這一目標，需要設置一些緩存容量，以緩存技術為根本保障，確保在線監測系統的相應速度，確保在數據導入系統的過程中，不會出現操作的失誤。其次，在時間上，系統對緩存數據有較高的要求，當出現超過有效范圍的情況發生時，系統相應會自動進行緩存空間釋放和清除，保障大量數據的實時監測需求能夠得到充分滿足。在緩存區接到定時傳輸數據時，能夠及時顯示最新的數據狀態，保障能夠實時、在線反映數據。

2.2 分層通信技術

為了充分保障數據進行交換與傳輸過程中的速度與效率，同時保障在線監測系統能夠充分發揮自身的作用，應充分滿足不同傳輸條件下數據交換、傳輸以及顯示的效率與速度。采用分層通信的模式處理數據通信方面的工作，能夠充分滿足以上要求。參照TCP協議中分層Socket通信，再通過戰機的平臺服務端，及時發送各種注冊命令，確保各種注冊采集能夠在合理的情況下進行。

2.3 基于面向服務構建的業務集成設計

采用IT構建的方法設計服務構建，整個功能的中心是業務標準，且能夠充分連接各個不同的業務，真正實現數據傳輸的功能。需要借助應答器在線喚醒的功能，進行無源應答器設置，確保實現出庫定位的功能與目標。應合理的設置數據通信系統設備，如天線等設備。數據經過一定折返后進行定位，保障完成無源應答。

3 地鐵信號系統在線監測系統工程的設計

3.1 信號監測系統設計

在線監測系統信號的調試與處理具有重要的作用，相關工作人員應當嚴格按照一定的順序來保障信號的傳輸質量。信號系統的處理流程如表1所示。

表1 信號系統處理流程表

3.2 系統設備的防雷保護

在進行防雷措施施工規劃設計的過程中，應充分保障施工的規范性、質量。其中，在進行外部及內部建設的過程中，應充分保障信號在線監測設備及整個地鐵車站的大環境均能夠受到有效的防雷保護，為整個地鐵系統提供安全可靠的防雷防護。對于接地裝置而言，相關施工部門應充分保障各個子系統的防雷接地保護；全面且細致地調節接閃器，將相應的防雷保護裝置安裝在計算機網絡系統中，依托于站場控制系統，進行電話通信系統的雷電防護。

3.3 更新與改造

在線監測系統在運行的過程中，會受到各種因素的干擾，難以充分保障在線系統中各個設備的使用壽命，難以保障在線系統運行的穩定性。因此，應采用有效的措施，延長設備的使用壽命。例如，應及時維護各個運行設備，充分保障各個運行設備處于正常狀態。其次，需要積極更新與改造各種設備的性能，充分滿足地鐵在線監測工作的各種需求，為整個系統運行的穩定性，奠定堅實的基礎。當下地鐵在線監測系統得到了不斷優化，各種新型技術的更新層出不窮，如包含門禁一卡通系統、廣播系統、消防系統、計算機網絡系統、電話系統、動力環境及廣播、消防聯動系統媒體顯示系統、LED顯示系統、閉路電視監控系統、地鐵站環境監測系統（漏水報警、溫濕度等）的集成遠程操控平臺等。因此，應不斷更新設備與技術，可充分保障在線監測系統滿足科技發展的步伐，更加穩定運行。

隨著科學技術的不斷發展，一種基于云平臺的地鐵列車無線監控系統被廣泛應用在地鐵在線監測系統中。該系統由車載終端、云端運維軟件、客戶端軟件組成。其中，ARM是車載智能終端的核心，以實現連接多個控制主機的作用，車輛的運行狀態能夠通過無線傳輸的方式傳輸至云端，云端中接收列車的實時運行數據，預判故障，對列車的運行狀態進行全天候在線監測。

4 結語

本文在四個角度對地鐵信號設備在線監測系統的設計與實現展開了分析，地鐵線路的正常運行受地鐵信號設備在線監測系統設計與實現的直接影響。因此，在對其進行設計的過程中，應高度重視，確保設計施工部門與地鐵部門間形成良好的合作關系，逐步落實制定的設計方案，維護地鐵運營安全，提高故障搶修速度。