地鐵信號系統智能化監測技術的應用

孫玉欣

摘要 文章基于目前常用地鐵信號系統類型、智能化監測系統中的核心技術展開分析。結合地鐵信號系統智能化監測技術的應用要點，包括建立監測數據集、搭建存儲與共享機制、使用智能化分析技術、建立智能化監測模型、執行規范化操作等。通過研究系統互聯性較低、數據共享性較差、智能化水平較低、系統協調性較差這些問題常見原因及處理建議，其目的在于提高智能化監測技術應用效果，不斷完善地鐵信號系統。

關鍵詞 地鐵信號系統;信號集中監測系統;智能化監測技術

中圖分類號 TU855 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）03-0075-03

0 引言

鐵路信號系統作為鐵路現代化建設的重要組成部分，還存在一定的不足，加強鐵路信號系統的智能化探索具有十分重要的意義。智能監測技術是鐵路信號系統朝著安全、可靠、網絡化及數字化方向發展的重要途徑，能夠有效確保行車安全、強化信號設備管理、提升鐵路信號監測設備應用質量。充分利用智能化監測技術以及控制設備建設現代化鐵路信號系統，對信號設備的運行狀態進行全面、科學的動態監測和記錄，從而為鐵路部門掌握鐵路運行狀況及分析事故提供有效參考。

1 目前常用地鐵信號系統類型

1.1 信號集中監測系統

信號集中監測的體系架構特征為三級四層，能夠實現信息存儲、狀態重現、監測及報警等功能。信號集中監測系統通過CAN總線實時聯系各個信號設備的開關量信息和電氣參數模擬量信息，信號設備包括電源屏、軌道電路、信號機、信號電纜等。此外，該系統還可以利用通信接口連接TCC、CBI、ZPW2000軌道電路等設備的維修機，從而獲取相關信息。監測人員可以通過信號集中監測系統監測現場設備工作狀態，并作出相應診斷，確保設備的穩定運行。該系統的具體結構如圖1所示，基于傳感器來完成信息獲取，并利用傳輸系統完成監測信息傳遞，在中央控制系統中完成處理決策，為后續工作的有序開展提供參考。

1.2 GSM—R通信監測系統

GSM—R通信監測系統作為地鐵信號監測系統中的常用類型，系統具體組成如圖2所示。在GSM—R通信監測系統實際應用中，通信接口監測是對GSM—R網絡關鍵接口的實時監測，其主要工作任務是對網絡接口信令和業務數據信息進行監控和記錄，同時綜合分析和總結網絡異常事件，為GSM—R系統用戶提供在線歷史數據查詢和網絡狀態監測服務;而GSM—R網管則具備了較強的管理功能，內容涉及信息配置、故障報警、故障整理等方面，在這期間也需要做好實時監測活動，采集實時有效的數據信息，從而為列車安全性的提升提供可靠保障。

1.3 列控監測子系統

除上述提到的地鐵信號監測系統外，列控監測子系統也屬于常用系統類型，這也是確保列車運營安全性的重要保障。該系統在運行期間，可以根據現場實際需求，對列車運營數據進行實時采集與整理，以便決策活動的有序展開。在具體應用中，會將車載司法記錄器安裝到列車上，作用是對列車運行數據進行記錄，內容涉及司機動作狀態、輸入信息等。同時在RBC監控室中布設RBC維護終端，借此來實現系統工作狀態、通信狀態的實時檢查。同時也可以利用此系統來完成系統故障分析，從而更好地解決系統TSRS故障。

2 地鐵信號系統智能化監測系統中的核心技術

2.1 電子式互感器技術

在智能化檢測系統的搭建中，電子式互感器技術屬于常用技術類型。電子互感器在實際應用中，主要用于連接地鐵信號系統的一、二次設備，搭配數字技術來完成信號內容的數字化傳遞，更好地滿足監測需求。目前常用的電子互感器類型如下：

（1）低功率互感器，從目前的應用情況來看，具備了較強的經濟性與節能性，非常契合地鐵信號系統的運行管理要求。

（2）電容式互感器，此類互感器包含了電容分壓器、低功率鐵芯線圈、轉換電路，相互間具備了一定的獨立性，借此來適應復雜的地鐵運營環境，滿足相應的系統運行要求。

2.2 在線監測技術

為了提升地鐵信號傳輸過程的及時性，在系統應用中也會使用到在線監測技術，以此來提高信息獲取的及時性，更好的服務于狀態檢修工作。在狀態檢修活動中，其主要的工作內容涉及信號系統狀態監測、信號設備診斷、擬定系統檢修決策。在狀態檢修活動中，通過狀態監測設備，來對信號系統中的一次設備運行情況進行監測，將獲取到的監測數據與相關評價標準進行對比，如果數值超過了既定閾值，便需要及時組織人員對系統設備進行檢修，從而形成穩定的信號系統養護環境，確保所得信號的實時性與可靠性。

2.3 智能開關技術

在智能化檢測系統的搭建中，也會使用到智能開關技術，該技術在具體實踐中，包含以下內容：

（1）進行網絡化控制，是指對開關分合閘狀態進行網絡化控制，利用二次設備模擬量、開關量、控制命令等途徑，順利完成通信網絡信息交互，以提高網絡化控制管理水平。

（2）展開信息互動處理，在具體應用中會借助開關設備智能化系統來完成自我診斷，從而提高調度系統運行狀態的穩定性。而且在智能組件應用背景下，也可以順利完成數據雙向傳輸，提升所整理數據的應用價值。

（3）功能一體化，通過設置相應的智能組件，可以順利完成監測任務、控制任務、計量任務，進而凸顯出一體化應用特征。

2.4 大數據技術

在地鐵信號系統智能化監測過程中，大數據技術具備了良好的應用價值。從本質上進行分析，大數據技術屬于一種隱性溝通狀態。根據統計數據顯示，超過95%的數據都來源于社會生活，這些信息也是人們順利進行溝通活動的基礎條件。而且在時代更迭變化的過程中，也出現了多層次變化。例如，在初期發展中，信息交互過程多依靠肢體動作來完成，隨著技術的不斷發展，也產生了相應的語言、文字，內容上也在不斷豐富，更好地滿足人們對于信息的需求量。而地鐵系統在運行過程中，也會產生數量眾多的信號信息，基于大數據技術也可以對其進行快速整理，并從中篩選出價值數據，更好地滿足監測管理要求。

2.5 人工智能技術

除上述提到的相關內容外，在系統建設過程中也會使用到人工智能技術。在技術具體應用中，涉及心理學、計算機學、機器語言等學科，屬于綜合各類學科內容的技術手段。人工智能和思維科學之間具備緊密關聯性，基于思維觀點進行分析，人工智能技術在應用中，不僅要考慮邏輯思維能力，而且涉及靈感思維與形象思維。這些思維的培養均離不開數學這一基礎工具，借助數學學科的邏輯思維性來完成內容整理，對于提高監測結果時效性和準確性有著積極的意義。

3 地鐵信號系統智能化監測技術的應用要點

項目概述：該地鐵工程主通道長85.4 m，管節57節，每節長度1.5 m，每環重約43.5 t，底部埋深14.6 m，頂部埋深9.9 m。在信號系統的建設中，使用到了GSM—R通信監測系統，以此來滿足相應的監測要求。具體建設要點如下：

3.1 建立監測數據集

基于以往應用經驗可以得知，該地鐵項目電務段所采集的數據種類較多，而且所需要整理的數據總量較大，包括地面設備信息、車載設備信息、單元設備運營信息、模擬量信息、系統開關量信息等，每日產生的數據總量較大，需建立相匹配的數據集來輔助信息整理。從實際應用情況來看，需要深入整理信號系統故障出現后的相關監測數據，結合數據關聯性來完成數據集的建立。期間也會使用到預警算法、維護管理方法、趨勢分析算法等輔助數據整理，這樣可以搭建更加科學全面的監測數據集，提升地鐵監測維護工作的開展效率。

3.2 搭建存儲與共享機制

在該項目信號系統的建設中，也需要搭建存儲與共享機制。數據中心的核心功能便是對數據進行共享性處理，從而為上級信號處理中心提供更加可靠的數據信息，也可以為監測系統提供更加完整的服務內容，滿足相應的服務要求。基于信號系統的經濟性需求，結合信號監測設備的布置狀態，并根據數據分析結果來擬定數據存儲策略，搭配透明化共享體系，不斷提升數據信息利用過程的清晰化，更好地滿足數據應用要求。另外，各個監測子系統在運行中，其對應的數據庫結構與性質存在較多不同，如超過60%的數據都屬于半結構化數據，因此也需要以此來完成數據存儲和集成共享，以便于數據查詢或提取工作的順利進行。

3.3 使用智能化分析技術

在此次監測系統的建設中，也會使用到智能化分析技術，其作用是對設備信號邏輯、故障信息、單項設備信息進行整理，具體的分析過程如下：第一，設備相互之間的信號業務存在著明顯的關聯，按要求對出現的故障內容進行整理，搭配對比分析法和關聯分析法，對信息內容進行整理，從而提升推理活動的開展效率，提升判斷結果的準確性。第二，針對單項設備的運行故障問題，會借助信號系統的監測信息來進行反饋，基于時頻分析、譜分析、自適應濾波、狀態估計等途徑，來對這些監測數據進行狀態預測，從而得到單項設備故障的有關特征，提升故障診斷結果的可靠性與準確性。

3.4 建立智能化監測模型

基于上述積累的相關數據，建立相匹配的智能化監測模型，結合該項目的基本情況，也需具備以下功能：第一，對于各種監測數據進行匯總整理，確保數據整理結果的完整性，以便于數據綜合分析工作的展開，從而及時獲取到設備狀態數據，便于后續調整工作的順利展開。第二，搭建信號數據綜合處理系統，對于設備監測數據、現場監測數據進行匯總整合，并建立數據庫來為后續工作的順利展開奠定基礎。第三，做好歷史數據應用價值挖掘，該項目建成投入使用后，每天都會產生數量眾多的歷史數據，這也需要利用大數據技術對其進行挖掘，篩選有價值的應用數據，從而為系統的穩定運行提供參考。

4 地鐵信號系統智能化監測常見問題及處理建議

4.1 系統互聯性較低

從現階段發展情況來看，系統在應用中存在互聯性較低的問題。導致此類問題出現的主要原因為設備先進性較低、檢測設備關聯性較差，從而導致所得監測數據無法順利進行關聯處理，從而影響到系統自我診斷、故障修復工作的推進。在后續工作中，要做好設備更新工作，確保設備內容的先進性，同時也需要借助可靠的通信系統，將先進設備關聯在一起，這樣也可以提高監測信號傳輸過程的及時性，確保所得監測數據的完整性，從而為系統自我診斷、故障修復工作的推進提供價值參考[1]。

4.2 數據共享性較差

從目前的應用情況來看，在系統運行中也存在數據共享性較差的情況。造成此類問題出現的原因為信號傳輸系統存在故障、傳輸系統帶寬較低等，隨著地鐵線路復雜度的增加，需要整理的數據總量也會急劇增加，從而影響到數據共享結果的可靠性。針對此類問題，在實際應用中首要任務便是做好信號傳輸系統更新，內容包括硬件設備、軟件技術等，同時也需要做好傳輸系統帶寬拓展，提高單位時間所能傳輸信息總量，以此來提高信息傳輸結果的安全性與穩定性，滿足地鐵信號監測系統的運行管理要求[2]。

4.3 智能化水平較低

在地鐵信號監測系統運行過程中，也存在智能化水平較低的問題。導致此類問題出現的主要原因在于系統設備智能化水平較差、軟件技術滯后性較高、機器學習質量較差等。在地鐵線路復雜度持續增加的情況下，地鐵線路上同時間段行駛列車數量也在增多，這也對信號系統時效性提出了較高要求。在后續工作中要做好信號傳輸系統更新，內容設計信號系統硬件設備、軟件技術等。同時利用大數據技術來完成數據集整理，充實數據集中的數據數量，并利用遺傳算法來提高機器學習質量，使其可以更好地滿足地鐵信號監測系統運行管理要求。

5 結語

綜上所述，在地鐵信號系統的運行管理中，智能化監測技術具備了良好的應用價值，通過整理智能化監測技術在系統中的應用要點及優化建議。一方面，可以提高地鐵信號系統的完善度，加快信息傳輸速度;另一方面，能夠提升信息傳輸質量，為決策活動的開展奠定良好基礎。

參考文獻

[1]樂大巍.某美術館庫房綜合智能化系統建設探討與實踐[J].科技風，2021（33）：68-70.

[2]武岳.10 kV配電網自動化系統的智能化建設[J].集成電路應用，2021（10）：192-193.