完善城市軌道交通信號維護支持系統的必要性

張賽

（北京市軌道交通建設管理有限公司，北京 100000）

0.引言

在城市公共交通體系當中，城市軌道交通是最關鍵的一部分，其優勢在于能耗低、污染小、運送效率高等。近年來，隨著城市化進程的不斷加快，各大城市高度重視軌道交通建設，如何保障軌道交通運行安全顯得尤為重要[1]。軌道交通系統中，信號系統具有指揮行車的功能，其設計是否合理，對軌道交通運營效率和安全影響較大。在各個正線車站、車輛段、停車場及控制中心維護設備當中，信號維護支持系統可以利用通信傳輸通道，快速組建獨立的信號網絡，便于專門的維護與支持。為此，開展城市軌道交通信號維護支持系統研究具有重要意義。

1.城市軌道交通信號維護支持系統的概述

城市軌道交通信號維護支持系統的組成成分較多，如圖1所示。

圖1 城市軌道交通信號維護支持系統

在城市軌道交通信號維護支持系統當中應用了很多技術，比如計算機、通信技術等，可以遠程實時監測和維護信號維護支持系統的設備運行狀態，以便做到故障預防、排查、定位、分析及處理，進一步提升城市軌道交通信號維護系統的管理能力。在城市軌道交通當中，信號維護支持系統的特點如下[2]：

第一，信號維護支持系統具備安全性與獨立性。于信號系統來講，維護支持系統是安全且獨立的，當故障出自于維護支持系統時，基本上不會對信號系統的運行造成影響，也就是說，信號維護支持系統和軌道交通的信號系統兩者是相互獨立的。

第二，信號維護支持系統具備開放性與可拓展性。作為一個開放的系統，維護支持系統在信號技術不斷進步的同時，也呈現出多功能的特點，開放的系統更能降低成本，且有助于擴展功能。

第三，信號維護支持系統具備多樣性與融合性。隨著信號技術的迅速發展，維護支持系統的功能愈加多樣化，而非功能單一地只能對個別設備支持，只有充分的融合性才能將維護支持系統的功能充分發揮出來，才能便于維修。

第四，信號維護支持系統具備友好的人機界面。目前來看，在城市軌道交通信號維護支持系統當中，該系統具備友好的人機界面，有利于更人性化地維修操作，提高維修效率。

2.城市軌道交通信號維護支持系統的必要性

在城市軌道交通運行當中，信號維護系統對于保障行車安全、提升運行效率發揮著至關重要的作用。在現代化交通事業當中，對于城市軌道交通而言，信號維護支持系統具有極高的應用價值。信號維護支持系統的主要功能是實時監測、維護軌旁和車載設備，一旦發現故障，可第一時間進行故障診斷及維護[3]。在列車自動控制系統當中，信號維護支持系統并不在其安全范疇以內，為此，對于行車調度不會造成不良影響，即便是信號維護支持系統發生了故障，亦不會對軌道交通的正常運行造成影響。就目前來講，從技術層面分析，信號維護支持技術基本上較為完善且相對成熟，但在功能方面卻存在諸多缺陷，比如功能單一、分散，且廣度及深度不足。為此，完善城市軌道交通信號維護支持系統十分必要。要求信號維護支持系統在實現其基本功能的同時，還要實現對核心設備的拓展功能，比如聯鎖機在線、遠程診斷等，便于維修人員及時找出問題，更好地獲取技術支持。

3.城市軌道交通信號維護支持系統實現方案

隨著城市化進程的不斷加快，城市交通模式也發生了翻天覆地的變化，軌道交通的出現給城市居民的出行帶來了很大便利。但在設備維護及管理當中，信息檢測不準確、不全面十分常見。為此，本文基于城市軌道交通發展現狀，以信號維護支持系統為研究對象，希望通過合理化的設計打造一個全面性、綜合性的信號維護支持系統，以便實時監控設備，做好數據分析工作，這對于降低維護成本，提高線路可靠性意義重大。

3.1 系統結構

城市軌道交通信息維護支持系統的應用，可按照系統功能需求做好各項設備維護管理和智能化分析工作。也可根據反饋信息，提出有針對性的處理方案，圖2為維護支持系統的結構框架。

圖2 維護支持系統的結構框架

由圖2可見，在系統功能方面，自動化系統可利用通信網絡連接監控裝置，在各個操作員站采集數據。與此同時，利用操作員站還能提供給設備網絡通道和監控系統，再通過服務器實現交換信息的作用，此時，現場、車站及控制之間便會構建一個完整的應用架構。在城市軌道交通信號維護支持系統當中，可以預測設備運行狀態，評估設備的性能，最大限度降低故障發生。

3.2 系統需求

由系統需求層面分析，在城市軌道交通信號維護支持系統當中，系統需求包括以下幾點：

第一，準確記錄設備運行及保養信息。在軌道交通運行當中，涵蓋了大量信息數據，若反饋不及時，將會對維護工作的實效性造成不利影響。設備維護主要依靠設備使用周期運行狀態計算，從而得出大量設備故障、維護數據，為后期維護提供信息支持。

第二，備件需求設置。一般情況下，設備維護工作計劃和生產計劃在時間方面很容易出現沖突，若在沒有合理預測備件需求的情況下進行維護，很可能會發生備件不足等問題。因此，設備管理單位需要及時掌握備件需求，詳細了解設備維護及故障相關數據，便于提高維護工作效率。

第三，滿足決策支持。根據不同層次的設備維護需求制定相對應的決策支持，這也是信號維護支持系統的關鍵。也就是說，要求根據不同設備類型及維護方案制定不同層次的決策支持。

3.3 系統設置

3.3.1 硬件方面

軌道交通信號維護支持系統當中運行通道構成有2個方面，其一，地鐵站區域內的客戶端；其二，監控中心服務器。在內部局域網當中進行服務器連接，并與交換機結合，完成系統內部數據交換，從而打造一個完善的維護支持系統運行通道[4]。當前，數據量增長速度很快，對維護支持系統的服務器運行提出的要求越來越高。

3.3.2 系統開發方面

軌道交通信號維護支持系統開發當中，最主要的管理內容為系統結構。根據城市軌道交通的特點可在車輛段位置設置具體的控制中心，先利用客戶端進行各項工作處理，隨后在轉給服務器，這樣可以縮短客戶端響應時間，為客戶端響應提速。同時，計算機內存儲了大量數據，比如設備維修數據、保養數據、出廠參數等。可通過數據庫完成資料的搜集和查看。為了保護數據，確保信號維護支持系統的正常運行，可采用SQL Server數據庫，從而達到信號維護支持系統設計結構需求，便于快速集成。在整個系統當中，開發語言為C#，開發平臺為VS平臺，從而達到開發功能，更好地匹配現代開發工具。

3.3.3 界面方面

設置管理員權限，登錄后便可進行相關操作。由信號維護支持系統主界面的功能需求分析，需包括信息設置、備件管理、設備使用管理等方面。

3.3.4 數據庫方面

在城市軌道交通信號維護支持系統運行當中，數據量很大，極易發生數據冗余問題，為避免此類問題發生，需從數據庫功能需求方面下功夫，要求保證數據庫的擴展性。與傳統的硬編碼模式相比，通過數據驅動可以進一步增強系統的擴展性[5]。比如說，字段設計當中，可按照要求確定字段長度、類型等。索引設計則需達到快速獲取數據的目的。

整體來講，在城市軌道交通信號維護支持系統設計當中，在VS平臺通過C#語言進行信號維護支持系統設計，并與系統運行環境結合，做好硬件配置和流程開發工作，待主運行界面設計好之后還需考慮數據庫等問題，做好數據庫信息整理及處理，整合現有維護信息，從而完善信號維護支持系統，提高行車安全。

3.4 系統應用

城市軌道交通維護支持系統可以實時監測軌道交通各個設備的運行狀態，比如信號機、電力網、定位線路、屏蔽門等，同時，還可以利用先進的信息化技術，比如云計算、大數據等，實時對各種運行設備的狀態進行分析，獲取運行數據，并在大量運行數據當中篩選出故障數據信息，為維修設備提供信息支持。在日常維護當中，城市軌道交通信號維護支持系統的維護流程為“設備運行數據監測—干擾數據剔除—設備故障數據篩選—維修建議傳達—確認故障信息—發出故障警報”。

4.城市軌道交通信號維護支持系統的應用及發展

網頁和數據庫程序開發是城市軌道交通信號維護支持系統的關鍵內容，要求在服務器和客戶端之間進行實時交互，為此，需要實現動態化網頁設計[6]。與此同時，作為支持系統正常運行的關鍵技術，數據庫應做到存儲、分析及管理數據的各項工作，因此，在信號維護支持系統應用與發展當中，需要關注以下幾點：

第一，數據庫技術。在數據庫技術應用當中，需要準確判斷、對比及查詢多個數據的采集值，為了完成這一任務，應構建關系型數據庫。一般來講，關系型數據庫的組成包括一個或若干個數據表格，在表格當中詳細記錄所有設備的運行信息。

第二，動態化網頁設計。為了保障信號維護支持系統正常運行，必須在服務器和客戶端之間建立交互關系，例如，通過人工方式對設備運行狀態進行查詢或者通過人工方式處理故障信息等。

第三，做好監測與檢測工作。城市軌道交通運行時離不開諸多設備的共同協作，各個設備之間只有完美配合才能確保行車安全。一旦某一設備出現故障便會出現列車停運等問題。為了進一步提升城市軌道交通運行的安全性，需要加大設備監測和檢測力度，實時監測設備的運行狀態，及時檢測設備故障，找出故障原因，有針對性地提出解決對策。比如說，鄭州地鐵1號線運行當中突發異常，經信號維護支持系統檢測結果顯示牽引裝置故障，待確定故障原因后及時上報相關部門并指派專人維修，從而提高城市軌道交通運行的安全。

第四，更新微機監測系統。在城市軌道交通運行過程中，隨著使用時間的增加，加上技術的不斷革新，需要不斷更新系統，不斷改進微機監測系統。在城市軌道交通信號維護支持系統當中，微機監測系統是最為關鍵的一部分，是電氣集中聯鎖設備和計算機聯鎖設備一體化的檢測系統，通過微機監測系統可以及時檢測、排查設備故障，提高故障處理效率。

第五，人工智能化發展。人工智能化是城市軌道交通信號維護支持系統的發展趨勢，利用安全隔離和專業知識庫全面檢測設備的運行狀態，找出故障原因，并剖析軌道交通信號維護支持系統當中存在的問題，為設備維護提供便利。除此之外，還要注重數據統一化處理，伴隨設備運行時間的不斷增加，數據信息量日益增多，為了進一步提升系統的運行效率，需要完善數據統一化信息處理系統，以便維護系統功能，保證操作界面流暢[7]。

5.結語

在城市建設當中，軌道交通是重要的公共交通，在提高交通資源利用率、緩解城市交通擁堵、減少環境污染等方面具有十分重要的意義。信號維持支持系統是城市軌道交通的主要組成，通過信號維護支持系統的應用可以保障列車運行安全。為此，本文在全面了解信號維護支持系統特點的基礎上，提出了信號維護支持系統實現方案，即在VS平臺通過C#語言進行信號維護支持系統設計，并與系統運行環境結合，做好硬件配置和流程開發工作，同時，做好數據庫信息整理及處理，完善信號維護支持系統，提高行車安全。