維護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在城軌信號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用和發(fā)展研究

摘"要：隨著各地城軌交通產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，信號(hào)系統(tǒng)作為城軌各系統(tǒng)中最重要的安全性系統(tǒng)，其可靠性和完好率成為影響城軌系統(tǒng)安全運(yùn)營(yíng)的重要指標(biāo)。維護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、分析設(shè)備運(yùn)行情況和提升設(shè)備維護(hù)質(zhì)量的輔助系統(tǒng)，已經(jīng)被應(yīng)用于城市軌道交通設(shè)備系統(tǒng)中。通過(guò)分析維護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)生的原因，回顧該系統(tǒng)在城軌交通中的發(fā)展歷程，從系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)和具體實(shí)現(xiàn)功能角度詳細(xì)描述其在城軌信號(hào)系統(tǒng)中的深層應(yīng)用，并闡述其在城市軌道交通行業(yè)中存在的重要意義。未來(lái)維護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將會(huì)在更多設(shè)備系統(tǒng)中得到運(yùn)用，正向著智能運(yùn)營(yíng)維護(hù)的方向邁進(jìn)。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通"信號(hào)系統(tǒng)"維護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)"設(shè)備維護(hù)

Research"on"the"Application"and"Development"of"Maintenance"Monitoring"System"in"Urban"Rail"Transit"Signal"System

LIU"Yang

School"of"Intelligent"Engineering，"Chongqing"College"of"Mobile"Communication，"Chongqing，"401520"China

Abstract："With"the"continuous"development"of"urban"rail"transit"industrynbsp;in"various"regions，""signal"system，"serving"as"a"critical"safety"component"in"urban"rail"transit"systems，"its"reliability"and"integrity"rate"have"become"important"indicators"affecting"safe"operation"of"urban"rail"transit"systems."The"maintenance"monitoring"system，"as"an"auxiliary"system"for"monitoring"equipment"operational"status，"analyzing"equipment"operation"status"and"improving"the"quality"of"equipment"maintenance，"has"been"applied"in"urban"rail"transit"equipment"systems."By"analyzing"the"causes"for"the"emergence"of"maintenance"monitoring"systems，"this"article"reviews"the"development"history"of"this"system"in"urban"rail"transit，"describes"in"detail"its"deep"application"in"rail"transit"signal"systems"from"the"perspective"of"system"architecture"and"specific"implementation"functions，"and"also"explains"its"important"significance"in"the"urban"rail"transit"industry."Maintenance"monitoring"system"will"be"applied"in"more"equipment"systems，"moving"towards"intelligent"operation"and"maintenance"in"the"future.

Key"Words："Urban"rail"transit;"Signal"system;"Maintenance"monitoring"system;"Equipment"maintenance

信號(hào)系統(tǒng)作為城市軌道交通系統(tǒng)中的安全系統(tǒng)，能夠保障城軌列車運(yùn)行的安全性、準(zhǔn)點(diǎn)性和舒適性。近年來(lái)，隨著各類自動(dòng)化技術(shù)的不斷革新，信號(hào)系統(tǒng)也在向著集成化、智能化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，且各大信號(hào)系統(tǒng)供應(yīng)商已經(jīng)研發(fā)出各自的全自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，將我國(guó)城市軌道信號(hào)系統(tǒng)技術(shù)推向了新的高峰。由于信號(hào)系統(tǒng)目前的自動(dòng)化屬性和在城市軌道交通系統(tǒng)的重要性，如何通過(guò)設(shè)備日常維護(hù)、故障快速響應(yīng)、缺陷及時(shí)處理來(lái)保證信號(hào)系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行，成為了信號(hào)專業(yè)人員的重要任務(wù)。

城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)主要包含聯(lián)鎖子系統(tǒng)（Computer"Interlocking，CI）、自動(dòng)防護(hù)子系統(tǒng)（Automatic"Train"Protection，ATP）、自動(dòng)駕駛子系統(tǒng)（Automatic"Train"Operation，ATO）、自動(dòng)監(jiān)控子系統(tǒng)（Automatic"Train"Supervision，ATS）、車地?zé)o線子系統(tǒng)（Data"Communications"Subsystem，DCS）、電源子系統(tǒng)、軌旁基礎(chǔ)設(shè)備子系統(tǒng)等諸多子系統(tǒng)，且與其他專業(yè)諸如車輛、屏蔽門、通信等專業(yè)接口較多，故而在信號(hào)系統(tǒng)日常維護(hù)和故障處理時(shí)所需要的數(shù)據(jù)檢測(cè)和日志分析難度較大，非常考驗(yàn)維護(hù)人員的數(shù)據(jù)綜合能力和分析能力，所以信號(hào)維護(hù)人員更需要輔助日常維護(hù)和故障處理的維護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)解決此類痛點(diǎn)。本文從維護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能入手，闡述其在城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用和發(fā)展，探討其在城市軌道交通系統(tǒng)中存在的意義和發(fā)展方向。

1"維護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概述

1.1"維護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)生的原因

隨著城軌交通各專業(yè)系統(tǒng)技術(shù)的不斷精進(jìn)完善，所有專業(yè)系統(tǒng)設(shè)備均已完成了集成化、自動(dòng)化和智能化轉(zhuǎn)變，這就對(duì)設(shè)備維護(hù)專業(yè)提出了更高的維護(hù)要求。如何有效減少日常設(shè)備監(jiān)視和維護(hù)工作量；如何壓縮設(shè)備處置延時(shí)、降低對(duì)運(yùn)營(yíng)的影響；如何預(yù)防性地評(píng)估設(shè)備狀態(tài)及趨勢(shì)；如何高效提升運(yùn)營(yíng)管理過(guò)程的效率；如何通過(guò)技術(shù)手段在保證運(yùn)營(yíng)安全和設(shè)備可靠的基礎(chǔ)上有效的降低人力成本等需求成為了所要追求的目標(biāo)。如果能夠開發(fā)一套利用自動(dòng)化系統(tǒng)輔助甚至代替部分人工完成設(shè)備的日常巡視和設(shè)備維護(hù)工作；通過(guò)智能診斷分析、實(shí)現(xiàn)故障處所的快速定位及智能化的維修指導(dǎo)；通過(guò)智能隱患預(yù)警分析，實(shí)現(xiàn)設(shè)備劣化趨勢(shì)實(shí)時(shí)盯控，支持狀態(tài)修轉(zhuǎn)變；通過(guò)信息化、電子化的運(yùn)維管理功能，提升效率；那么將可以滿足設(shè)備專業(yè)養(yǎng)護(hù)維修及故障處理的需求。在各設(shè)備專業(yè)人員的迫切需求下，針對(duì)城市軌道交通環(huán)境下的維護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生[1]。

1.2"城市軌道交通維護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

新世紀(jì)以來(lái)，隨著城軌所有核心技術(shù)國(guó)產(chǎn)化率的不斷提升，國(guó)內(nèi)各大地鐵公司及設(shè)備供應(yīng)商聯(lián)合，通過(guò)吸收其他行業(yè)先進(jìn)理念，一步步研發(fā)出適合本城市線路的維護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。其中，北京、上海、香港等地的城軌線路發(fā)展較快，成為了維護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)源地，他們不斷引領(lǐng)著維護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展，并在運(yùn)用的過(guò)程中積累經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行更深入的探索和研究[2]。

北京地鐵由于線路眾多，設(shè)備維護(hù)壓力較大，所以聯(lián)合北京卡斯柯、北京交控等公司在轉(zhuǎn)轍機(jī)和屏蔽門等故障率較高的設(shè)備上安裝了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊，在監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)的同時(shí)，降低設(shè)備故障的修復(fù)時(shí)間[3]；上海地鐵在車輛系統(tǒng)維護(hù)上進(jìn)行了突破，通過(guò)在車輛牽引、制動(dòng)、車門等系統(tǒng)上安裝監(jiān)控模塊，實(shí)現(xiàn)了對(duì)車輛實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控，在列車運(yùn)行中或維護(hù)保養(yǎng)中都可以立即發(fā)現(xiàn)其中存在的問(wèn)題，降低了車輛系統(tǒng)運(yùn)行的故障率[4]；香港地鐵更重視調(diào)度在地鐵運(yùn)營(yíng)中發(fā)揮的功能，建立了完善的調(diào)度運(yùn)維系統(tǒng)，將各重要系統(tǒng)的數(shù)據(jù)全部上傳整合至調(diào)度系統(tǒng)中，讓調(diào)度能夠更全面地了解線路運(yùn)行狀態(tài)，從而更好地指揮列車運(yùn)行[5]。

維護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在其他城軌設(shè)備中的成功應(yīng)用對(duì)信號(hào)研究人員產(chǎn)生了啟發(fā)，作為城市軌道交通中的安全系統(tǒng)，如果能在信號(hào)設(shè)備中安裝維護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，將能夠更好地提升信號(hào)系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)，保證列車的安全準(zhǔn)點(diǎn)運(yùn)營(yíng)[6]。

2"維護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在城軌信號(hào)系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1"信號(hào)維護(hù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的構(gòu)成

信號(hào)維護(hù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)是保障軌道交通運(yùn)營(yíng)安全、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、挖掘設(shè)備存在的隱患、解析設(shè)備出現(xiàn)故障的原因、指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)維修、提升維護(hù)終端集成度、提高維護(hù)檢修人員的作業(yè)效率、提升維護(hù)檢修人員的專業(yè)水平的重要系統(tǒng)。信號(hào)維護(hù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)對(duì)道岔/轉(zhuǎn)轍機(jī)、計(jì)軸/軌道電路、信號(hào)機(jī)、繼電器、電源設(shè)備等系統(tǒng)的電流、電壓、輸入/輸出狀態(tài)等進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，存在異常狀態(tài)時(shí)會(huì)進(jìn)行聲光報(bào)警；實(shí)現(xiàn)對(duì)CI、ATP、ATO、ATS、DCS等系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，存在異常狀態(tài)時(shí)會(huì)進(jìn)行聲光報(bào)警；實(shí)現(xiàn)對(duì)權(quán)限信號(hào)設(shè)備的操作記錄、運(yùn)行狀態(tài)、故障數(shù)據(jù)進(jìn)行在線存儲(chǔ)，并具有回放功能；實(shí)現(xiàn)信號(hào)維護(hù)終端的集成一體化，將其他信號(hào)子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視工作站統(tǒng)一集成，并進(jìn)行圖形化、智能化顯示，方便維護(hù)人員及時(shí)查看；實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備歷史運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)進(jìn)行整體分析，診斷故障產(chǎn)生的原因及可能的故障位置，提示隱患預(yù)警；具備智能維護(hù)功能，提示設(shè)備可能存在的各級(jí)隱患、給出具體的維護(hù)建議和更換策略。

信號(hào)維護(hù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)一般利用控制中心、正線各站及車輛段、停車場(chǎng)的設(shè)備建立分布式系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)備主要設(shè)置于信號(hào)維修中心和各車站的信號(hào)設(shè)備間，分別通過(guò)布置不同的設(shè)備和軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的功能。維修中心設(shè)置一套中心設(shè)備，包括應(yīng)用及數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器、各車站獨(dú)立的維護(hù)工作站、數(shù)據(jù)輸入與輸出交換機(jī)等設(shè)備，并在控制中心及備用控制中心各設(shè)置一套維護(hù)工作站作為中心層對(duì)線路總體情況進(jìn)行分析判斷。正線設(shè)備集中站及場(chǎng)段各設(shè)置1套車站采集設(shè)備，包括車站監(jiān)測(cè)站機(jī)、車站接口機(jī)、采集機(jī)柜、采集單元等用于數(shù)據(jù)采集，并在正線及車輛段的信號(hào)設(shè)備間、工區(qū)等設(shè)置1套維護(hù)工作站方便信號(hào)人員巡視查看。

2.2"信號(hào)維護(hù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的功能

維護(hù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的主要功能之一為監(jiān)測(cè)和診斷信號(hào)其他子系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，其通過(guò)在全線安裝的監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)中心、車站、場(chǎng)段和列車所有信號(hào)設(shè)備和子系統(tǒng)的服務(wù)器、交換機(jī)、設(shè)備板卡、工作站等電子設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)控和記錄，記錄數(shù)據(jù)包括但不限于列車運(yùn)行數(shù)據(jù)、進(jìn)路操作記錄、設(shè)備主備狀態(tài)及切換信息、數(shù)據(jù)交互信息、接口信息等，出現(xiàn)異常狀態(tài)將按照設(shè)定等級(jí)給出報(bào)警信息；對(duì)全線道岔與轉(zhuǎn)轍機(jī)、信號(hào)機(jī)、計(jì)軸與軌道電路、防雷模塊、繼電器、組合架等基礎(chǔ)設(shè)備的電氣參數(shù)、模擬量與開關(guān)量數(shù)據(jù)進(jìn)行在實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)和記錄，記錄數(shù)據(jù)包括但不限于電壓電流數(shù)據(jù)、繼電器動(dòng)作信息、接地狀態(tài)測(cè)試、轉(zhuǎn)轍機(jī)缺口監(jiān)測(cè)、光纜通斷信息、電纜絕緣信息等，當(dāng)出現(xiàn)異常狀態(tài)將按照設(shè)定等級(jí)給出報(bào)警信息。系統(tǒng)將設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)和異常報(bào)警信息進(jìn)行收集、分析和處理，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸至維護(hù)終端，以圖標(biāo)、界面或場(chǎng)景模擬等可視化方式呈現(xiàn)，方便信號(hào)專業(yè)維護(hù)人員進(jìn)行查看。同時(shí)，系統(tǒng)會(huì)將所有采集數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器進(jìn)行存儲(chǔ)，方便信號(hào)專業(yè)維護(hù)人員以查看設(shè)備運(yùn)行日志和設(shè)備歷史回放的形式分析歷史操作記錄和歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)。系統(tǒng)還可以統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)各系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并能按照維護(hù)人員的要求生成單項(xiàng)設(shè)備或總體設(shè)備的運(yùn)行日?qǐng)?bào)、月報(bào)、季報(bào)、半年報(bào)和年報(bào)，并能拷貝輸出。

維護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的另一個(gè)重要功能是對(duì)信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行智能分析和綜合診斷。當(dāng)信號(hào)系統(tǒng)發(fā)生故障或出現(xiàn)隱患時(shí)，維護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要在工作站界面上顯示故障或隱患可能存在的地點(diǎn)并提供相應(yīng)的解決方案。由于系統(tǒng)所采集和監(jiān)測(cè)的設(shè)備數(shù)據(jù)和運(yùn)行信息十分精確，所以通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)部的分析能夠?qū)收匣螂[患發(fā)生的點(diǎn)位進(jìn)行精確定位，并通過(guò)基于原理圖的展現(xiàn)方式，可實(shí)現(xiàn)對(duì)故障處所的可視化指示，及時(shí)指導(dǎo)信號(hào)專業(yè)人員處理故障或消除隱患。維護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠通過(guò)收集其他系統(tǒng)的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障發(fā)生數(shù)據(jù)，分析系統(tǒng)每個(gè)維護(hù)周期內(nèi)調(diào)度和車站人員的操作數(shù)據(jù)、信號(hào)人員的維護(hù)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)發(fā)生隱患和故障的時(shí)段和頻率，生成系統(tǒng)后續(xù)的維護(hù)指導(dǎo)方案、設(shè)備更換建議和更新改造提議，并通過(guò)曲線智能分析、圖表數(shù)據(jù)展示等多種可視化形式對(duì)信號(hào)維護(hù)人員產(chǎn)出直觀的分析報(bào)告和解決方案。

3"維護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)未來(lái)的發(fā)展方向

目前，維護(hù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在城市軌道交通新建線路的信號(hào)系統(tǒng)中，并且逐漸拓展到綜合監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)售票檢票系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)等專業(yè)設(shè)備中，并隨著設(shè)備系統(tǒng)自動(dòng)化程度的加深而孕育出更多方便設(shè)備專業(yè)人員維護(hù)管理的功能，如圖紙資料管理、生產(chǎn)計(jì)劃管理、備品備件管理等。將來(lái)維護(hù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)一定會(huì)朝著智能運(yùn)營(yíng)維護(hù)所要求的方向，做到更加專業(yè)化、自動(dòng)化和智能化。

4"結(jié)語(yǔ)

從信號(hào)系統(tǒng)的安全性角度出發(fā)，本文闡述了維護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)生的根本原因，從整體結(jié)構(gòu)搭建和具體實(shí)現(xiàn)功能層面描述了其在城軌信號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用，并展望其未來(lái)在其他專業(yè)系統(tǒng)領(lǐng)域中的發(fā)展前景。在我國(guó)城市軌道交通里程大發(fā)展的將來(lái)，維護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將會(huì)更廣泛地應(yīng)用與設(shè)備系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)維護(hù)中，并輔助設(shè)備維護(hù)人員更好地保證城軌列車的安全、穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)。

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