淺談上海地鐵7號線信號系統維護

常金輝

摘 要：本文主要介紹了上海地鐵7號線的信號系統的維護方式，介紹了預防性計劃修的特點，同時也對引進的預知性"狀態修"的幾個例子進行了介紹，證明兩種方法的結合大大地提高了信號設備的穩定性；文章最后對為了提升維護效率所做的技術改進做了簡單探討。

關鍵詞：地鐵；信號系統；維護；維護效率；預防性；預知性；狀態修

一、前言

城市軌道交通在城市公共交通中起著越來越重要的作用，基于目前國內大城市軌道交通運營的實際經驗，軌道交通項目一旦投入運營，就必須保證整個系統日以繼夜的正常運行.如何在項目投運以后持續運營的長達十幾年甚至是幾十年的時間內的運營維護，如何運營好，維護好軌道交通中眾多的系統，確保各系統，各設備部件的良好的工作狀態，是當今各個地鐵公司，政府部門和相關領域的學者們著重考慮的課題。在眾多的軌道交通子系統中有：工務，車輛，供電，信號等數十個系統，其中信號系統在城市軌道交通系統中占據了關鍵的位置。信號系統是指揮列車運行的控制設備，它是行車運營的大腦中樞，信號系統的安全、穩定、可靠對于保障行駛安全和提高軌道交通系統運輸效率起著關鍵性的作用。特別是在上海這樣的一線城市，隨著客流日益加大，列車運營間隔短不斷縮短，線路成網絡化，單線的一個小的故障很容易引起連鎖性的影響。同時軌道交通是設備密集型行業，設備的維護方式和設備狀態，不僅關系到軌道交通運營的質量和安全，還直接影響地鐵公司運營的成本和效益。因而做好信號系統的維護管理，確保信號系統中各種設備元件的正常運行，保障地鐵系統通信安全，預防信號系統故障的產生，對于提高城市軌道交通系統的安全性、可靠性及提升其運輸效率有著不一般的重要的意義。

下文就上海地鐵7號線如何在信號系統的維護提高穩定性，和維護效率性做的嘗試做些介紹：

二、上海地鐵7號線信號系統設備維護方法

上海地鐵7號線工程自美蘭湖站起至浦東花木路站。線路正線全長約為44.375km，其中高架線為2.564km，地下線為41.811km。共設33座車站，其中高架站2座，地下站31座。

上海市軌道交通7號線自2009年12月5日，投入后備模式運行；2011年12月18日全線投入CBTC（基于通信的列車自動控制系統）全功能運營。

（一）上海地鐵7號線的信號系統和設備介紹。上海地鐵7號線的信號系統供應商是法國泰雷茲集團，在7號線中采用了該公司SelTrac，無線CBTC系統，這套系統也是是最早引入中國的無線CBTC系統，提供了如下功能：

基于移動閉塞的列車間隔控制； 基于固定閉塞后備系統；自動列車運行的監督（ATS）；

在項目交付后，其后續的持續技術支持由上海自儀泰雷茲公司（泰雷茲與上海自儀、上海電氣的合資公司）負責。

這套信號系統的主要設備：（1），ATS（列車自動監督）系統；（2）VOBC（車載）系統；（3）ZC（區域控制）系統；（4）PMI（聯鎖）系統；（5）DCS（數據傳輸）系統；（6）軌旁設備；（7）其他室內設備；

（二）預防性計劃修。上海地鐵信號設備現有的維修制度主要采用的是計劃修，預防修，概括起來就是“日巡視、月檢查、季檢修、年整治”。其維護規程和維修的內容是參照維修手冊中供貨商的建議而形成的，理論基礎是前蘇聯的預防性維修。這套模式已經形成了一套專業化的技術管理體制，有明確的組織機構和職責分工，有清楚的作業程序和管理標準。

這種維修方式，是在設備還沒有發生故障之前進行的維修，維修工作內容，維修花費的工時，物料消耗都是確定的，可以提前準備人力，物料，工裝等等。目前上海地鐵7號線沒有例外也采用這種維護模式，在現有的系統中，這種維護對設備的機械故障預防是還很難被替代。預防性維修是從“運轉至故障”原理進步來的，有各種各樣的大綱，但是都是基于時間的——他們全部表示在固定間隔時間完成的維修。很明顯，預防性計劃修會有一些缺點，比如：過修和欠修，陪試率高等，因為這種檢修完全是根據時間來的，設備到期就修，而不考慮設備的實際健康程度，不考慮不同設備，系統的不同平均特性，同時，由于按部就班，維修人員會慢慢責任意識淡薄，技術技能也不會提高。同時我們也發現，有很多情況是在設備進了這種預防性計劃修之后反而出現了故障，還有的是很多設備還沒有到計劃檢修的時間就發生了異常，那么如何改進這種情況，如何能預先有信息給到維護人員，如何提高維護的有效性，從而保證設備的穩定，需要進一步的摸索和嘗試。

（三）預知性“狀態修”。我們知道，現在的大部分軌道交通系統的信號系統都采用了CBTC系統，這一技術除了具有列車間隔短，運營靈活等特點外，和傳統信號系統相比，最大的變化是信息傳送的多，存儲的多，這其實是信息化技術，計算機技術，通信技術發展帶來的一個必然結果。

上海地鐵7號線應用的這套信號系統在這一點上更加的突出：各個設備，子系統自己本身有日志記錄存儲功能；在中央系統中有整個系統網絡設備的網管系統，對整個系統的各種通信網絡設備實時采集信息，監控；在各個區域配備有數據日志服務器，對各個子系統的通信實時抓包，過往信息都會被記錄；中央的ATS報警對各種設備的異常，降級會以報警形式顯示；特別是車載系統，中央的數據記錄記載了車載系統絕大部分設備的參數狀態等等，這些都為改進預防性計劃修的不足，補充預知性“狀態修”，提供了技術條件。

（1）DCS（數據通信系統）系統的預知性狀態修。DCS系統的設備量大，參數多，遍布整個軌道線路的軌道中，機房內，車輛上，完全按照計劃性維修耗費人力多，工作面廣，時間跨度長，同時考慮到設備的冗余性，用這種預知性狀態修補充計劃檢修是必要的，實踐中證明是有效的。

在上海地鐵7號線，自儀泰雷茲特別地開發了一套智能軟件用于數據分析，這套智能軟件可以對數據通信系統所產生的日志進行分析，對于數據通信系統的設備狀態進行詳細分析、故障判斷和故障定位。

主要功能如下：a）根據日志情況篩選出車載無線電臺的信息，并得出車載無線電臺的漫游情況。b）根據系統產生的日志得出每一個軌旁接入點的關聯和冷熱啟動次數次數。根據計算得出關聯和冷熱啟動次數的異常設備。c）在日志文件中分析出交換機的各個端口的連接情況。通過采用這種方法，每天根據該軟件生成的分析報告，制定預知性維修的策略，及時發現隱患排查修復故障設備，根據最新的數據統計，有通信原因引發設備故障在相比上個年度下降了57%多，大大地提升了設備的健康狀態。

（2）VOBC（車載系統）的預知性維修。在SelTrac CBTC系統中，除了DCS系統，中央系統基本上都實時記載了車載的關鍵參數，這些參數的數據，一種是通過ATS報警體現，這個是實時的，隨時可以看到車載的設備運行情況，可以有數據篩選報告，也可以在人機界面上一目了然地看到設備的顏色變化，從而知道設備是否健康，還有一種是記錄到中央數據服務器，這個通常要滯后一段時間才能生成日志，維護人員要通過日志分析才能了解設備的健康狀態；目前的上海地鐵7號線的維護人員這兩種方法都在用，通過ATS報警和觀察設備顏色的，根據一定的時間間隔進行篩選和顏色觀察，由中央維護人員生成報告，發給車載維護人員；第二種日志分析方法，有車載的維護人員每天根據生成的日志進行分析，形成分析報告，車載的維護技術負責人員根據不同的信息和報告來制定維護策略，發布維護計劃。通過采用這種預知性“狀態修”方法，上海地鐵7號線的車載故障率逐年在下降。由于車載故障在整個信號的故障中占據比較大的比重，這種維護方法的使用，使得整個的設備健康狀態得到很大的提升。

（3）除了以上兩個信息量和設備組多的系統，對其它的子系統也多采用日志分析方法，并逐步建立和完善設備狀態庫，這個設備的狀態庫類似于設備病歷卡，設備的安裝位置，機房環境，維修歷史，故障歷史等都會被記錄在狀態庫中。其中除了設備本身，設備所在機房的灰塵，溫度等情況，設備所在的軌道情況，設備下游接口的車輛情況都是制定設備維護策略和故障分析中要著重考慮的。

基于這些優勢和經驗，可以預見這種預知性狀態修將成為地鐵信號系統的維護方法的一個發展趨勢。

三、維護生產組織的改進考慮

除了改進維護方法提高設備的穩定性，由于信號設備多，如何提高維護效率，提高勞動生產率也是需考慮的課題。

上海地鐵7號線的維護車間下分各個信號班組，目前是按照專業子系統設置的，主要劃分為：中央系統組，主要負責整個線路的信號系統設備的維護管理；軌旁班組，負責線路上道岔，信號機等軌道上設備的維護管理；車載班組，主要負責運營列車的車載系統的維護管理。在值班和檢修作業的時候專業是嚴格分開的。這種班組設置方法對人員管理容易，人員的崗位能力要求低，一線人員作業負荷不高，培訓上崗時間短，缺點是人員技能單一，特別是在處理故障的時候缺乏綜合性判斷，很多時候人員到了現場不能一錘定音，同時人員資源消耗大，比如車載班組為了處理列車在正線運營出現的故障，就要在正線設置了兩個點的大四班的值班點，通過研究發現，這兩個值班點的人員崗位負荷非常低，車載在正線如果發生故障也要到軌旁班組所在值守的折返站去處理。所以，在上海地鐵7號線嘗試啟動區域化管理，而不是嚴格按照專業子系統劃分。這樣做的難度是人員崗位要具備綜合能力，要求掌握多子系統技能，對相關的區域管理人員的能力要求也高。當然，這個改進的基礎是大多數的預防性計劃修，特別是巡檢部分，對崗位的要求是同質的，對人員要求的基本技能可以在經過培訓后很容易達到。同時，這種維護已經有成熟的作業指導程序，技術上完全具備了條件。

這樣的維護管理方法，可預見的是會減少所需配置的維護人員，特別是一線人員。如果考慮一條線路的整個信號生命周期，和考慮整個需要維護的線路總量的來看，帶來的經濟效益是可觀的。

四、結束語

通過對上海地鐵7號線信號系統維護模式的不斷探索，通過采用采用合適的維護工具及手段，實現了部分系統的“狀態修”，提高了信號設備的的維護效率和效果，確保了系統的穩定性，提升運營質量。通過對維修組織架構的改進，在確保維護質量的前提下提高了生產率。

參考文獻：

[1] 張建平.南京地鐵設備維護管理創新實踐.[J].城市軌道交通研究2011

[2] 王昆.地鐵信號計算機維護管理系統研究.[J].都市快軌交通 2006