地鐵信號(hào)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王慶

摘要：隨著地鐵線路的不斷增加，各個(gè)城市均在逐漸擴(kuò)張自身的地下路網(wǎng)，完善地鐵線路的信號(hào)系統(tǒng)，成立地鐵運(yùn)控中心。列車的運(yùn)行受運(yùn)控中心的監(jiān)控與指揮，運(yùn)控中心能夠掌握列車運(yùn)行的全狀態(tài)。首先，主要包括環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、屏蔽門監(jiān)控系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)等;其次，維護(hù)維修系統(tǒng)，其主要負(fù)責(zé)對(duì)全線各個(gè)站點(diǎn)機(jī)電設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)控，若發(fā)生了故障，應(yīng)立即與故障處理中心取得聯(lián)系，由專業(yè)的工作人員前往現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行維修。由于我國(guó)早期建設(shè)的一部分地鐵線路“信號(hào)系統(tǒng)”處于運(yùn)行狀態(tài)，隨著運(yùn)行時(shí)間的不斷增加，較多設(shè)備都出現(xiàn)了老化、反應(yīng)速度較慢等情況。因此，為了充分保障地鐵線路的運(yùn)行穩(wěn)定性，應(yīng)建設(shè)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為地鐵線路的正常運(yùn)行提供充分保障。

關(guān)鍵詞：地鐵信號(hào)設(shè)備;在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng);更新與改造

引言

近年來(lái)，伴隨地鐵線路的不斷增加，地下路網(wǎng)日益擴(kuò)大，信號(hào)系統(tǒng)也日益完善，在大城市中，地鐵運(yùn)控中心已經(jīng)建立。運(yùn)控中心指揮和監(jiān)控列車行車，全面掌控多個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。一是機(jī)電系統(tǒng)，其包括信號(hào)系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、屏蔽門系統(tǒng)、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)等;二是維護(hù)維修控制系統(tǒng)，負(fù)責(zé)監(jiān)控全線各站機(jī)電設(shè)備狀態(tài)，一旦有設(shè)備發(fā)生故障，需立刻通知故障處理中心，派出人員趕往現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行維護(hù)或搶修。

1信號(hào)系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

（1）在線監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)

在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)部分包括四個(gè)子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)分工明確，監(jiān)測(cè)的對(duì)象有所不同，如軌道電路監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的對(duì)象是地鐵軌道帶電狀態(tài)、信號(hào)燈及司機(jī)手動(dòng)控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)性能、傳感設(shè)備等。通過(guò)子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳遞，模塊有序地實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳，保證了系統(tǒng)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。

（2）異常管理

異常管理主要針對(duì)監(jiān)測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)的異常情況。采取計(jì)算機(jī)警告優(yōu)先級(jí)別設(shè)計(jì)，設(shè)置優(yōu)先查詢及處理的功能，預(yù)防和降低異常風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。根據(jù)異常條件，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)的分析調(diào)用，為異常情況的處理提供解決方案。異常處理功能是在歷史數(shù)據(jù)查詢的基礎(chǔ)上，兼顧實(shí)時(shí)跟蹤維修情況，實(shí)現(xiàn)最快的排除風(fēng)險(xiǎn)操作。當(dāng)被監(jiān)測(cè)設(shè)備產(chǎn)生問(wèn)題時(shí)，系統(tǒng)會(huì)通過(guò)規(guī)定發(fā)送報(bào)警短信。

1.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

地鐵信號(hào)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分為設(shè)備層、站機(jī)層、服務(wù)層以及客戶層四個(gè)部分，四個(gè)部分間相互協(xié)調(diào)，充分保障維護(hù)、監(jiān)測(cè)的需求能夠得到充分滿足。

從客戶層的角度來(lái)說(shuō)，客戶層需要承擔(dān)后期數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計(jì)、智能判斷的重要任務(wù)，需要及時(shí)接收在線系統(tǒng)傳輸?shù)母鞣N檢測(cè)數(shù)據(jù)，針對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的處理，充分保障自動(dòng)檢測(cè)功能以及遠(yuǎn)程接入功能能夠由遠(yuǎn)程、客戶端實(shí)現(xiàn)。對(duì)比數(shù)據(jù)分析后的結(jié)果，可保障設(shè)備層能夠及時(shí)接收信號(hào)，針對(duì)實(shí)際的不同情況進(jìn)行直連。

2關(guān)鍵技術(shù)

2.1無(wú)線快速切換技術(shù)

為了讓列車更加高效地行駛，快速切換技術(shù)不可或缺。AP在越區(qū)切換時(shí)，所要花費(fèi)的時(shí)間一般是500ms～2s。如果普通列車按照120km/h的時(shí)速行駛，那么AP在越區(qū)切換時(shí)，會(huì)有65m左右的行駛區(qū)間處于無(wú)斷開系統(tǒng)的控制范圍內(nèi)，一旦出現(xiàn)這種情況，將會(huì)造成十分嚴(yán)重的交通安全事故，所以無(wú)線快速切換技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，該技術(shù)可以在區(qū)域切換時(shí)確保數(shù)據(jù)不丟失，保證列車安全運(yùn)行。

2.2高可靠性技術(shù)

CBTC系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)使用冗余設(shè)計(jì)，并且雙網(wǎng)并行。也即基于通信系統(tǒng)的軌旁及車載網(wǎng)絡(luò)的配置都完全相同，但是這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間卻存在物理間隔，如其不同網(wǎng)絡(luò)的傳輸鏈路與供電等都互相獨(dú)立運(yùn)行，從而就在系統(tǒng)中構(gòu)造出兩個(gè)完全相同卻互相獨(dú)立運(yùn)行的通信網(wǎng)絡(luò)。在實(shí)際使用階段，雙網(wǎng)同時(shí)運(yùn)行，對(duì)列車進(jìn)行控制與監(jiān)控，從而使得即使當(dāng)其中某一網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)也能保持通信的暢通，確保列車的安全行駛。

網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部冗余拓?fù)洌海?）單網(wǎng)內(nèi)部通信系統(tǒng)的骨干網(wǎng)通常都經(jīng)由光纖將SDH設(shè)備進(jìn)行連接，并構(gòu)成環(huán)狀的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。當(dāng)遇到骨干網(wǎng)中光纖傳輸出現(xiàn)中斷的情況時(shí)，SDH網(wǎng)絡(luò)中的快速倒換功能就會(huì)即刻開啟，從而有效避免列車的控制信號(hào)傳輸發(fā)生故障。（2）在車站處的交換機(jī)通常都配置兩條千兆鏈路，并與三層交換機(jī)之間產(chǎn)生互聯(lián)，這一設(shè)計(jì)就能在最大程度上避免使用單臺(tái)交換機(jī)時(shí)或產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)中斷等故障情況的發(fā)生。（3）軌旁AP還會(huì)與主備控制器之間建立連接，并且主備控制器之間還能在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行信息的同步，如此一來(lái)，即使主用控制器發(fā)生癱瘓，系統(tǒng)之間的傳輸也不會(huì)產(chǎn)生中斷，這樣即可避免只使用一臺(tái)無(wú)線控制器時(shí)或產(chǎn)生了單點(diǎn)故障。（4）在CBTC系統(tǒng)中，AP之間的部署間距一般都不超出AP可覆蓋的區(qū)域半徑，這樣一來(lái)，即使某一AP發(fā)生故障，與之相連的前以AP以及后一AP依然可以有效覆蓋AP的負(fù)責(zé)區(qū)域，從而就能確保信號(hào)的永續(xù)傳輸。

3地鐵信號(hào)系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工程的設(shè)計(jì)

3.1軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括控制CC2530內(nèi)部運(yùn)行程序和ZigBee協(xié)議所需要的程序。這兩部分的程序設(shè)計(jì)都采用了標(biāo)準(zhǔn)程序開發(fā)的模塊化設(shè)計(jì)規(guī)范，能夠提高程序的可讀性和可維護(hù)性，為以后添加和完善系統(tǒng)功能提供了方便。

3.2更新與改造

在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中，會(huì)受到各種因素的干擾，難以充分保障在線系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備的使用壽命，難以保障在線系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。因此，應(yīng)采用有效的措施，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。例如，應(yīng)及時(shí)維護(hù)各個(gè)運(yùn)行設(shè)備，充分保障各個(gè)運(yùn)行設(shè)備處于正常狀態(tài)。其次，需要積極更新與改造各種設(shè)備的性能，充分滿足地鐵在線監(jiān)測(cè)工作的各種需求，為整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)地鐵信號(hào)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)展開了分析，地鐵線路的正常運(yùn)行受地鐵信號(hào)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的直接影響。因此，在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)高度重視，確保設(shè)計(jì)施工部門與地鐵部門間形成良好的合作關(guān)系，逐步落實(shí)制定的設(shè)計(jì)方案，維護(hù)地鐵運(yùn)營(yíng)安全，提高故障搶修速度。

參考文獻(xiàn)

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