維護監測系統在城軌信號系統中的應用和發展研究

摘"要：隨著各地城軌交通產業的不斷發展，信號系統作為城軌各系統中最重要的安全性系統，其可靠性和完好率成為影響城軌系統安全運營的重要指標。維護監測系統作為監測設備運行狀態、分析設備運行情況和提升設備維護質量的輔助系統，已經被應用于城市軌道交通設備系統中。通過分析維護監測系統產生的原因，回顧該系統在城軌交通中的發展歷程，從系統組成結構和具體實現功能角度詳細描述其在城軌信號系統中的深層應用，并闡述其在城市軌道交通行業中存在的重要意義。未來維護監測系統將會在更多設備系統中得到運用，正向著智能運營維護的方向邁進。

關鍵詞：城市軌道交通"信號系統"維護監測系統"設備維護

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

信號系統作為城市軌道交通系統中的安全系統，能夠保障城軌列車運行的安全性、準點性和舒適性。近年來，隨著各類自動化技術的不斷革新，信號系統也在向著集成化、智能化、自動化的方向發展，且各大信號系統供應商已經研發出各自的全自動駕駛系統，將我國城市軌道信號系統技術推向了新的高峰。由于信號系統目前的自動化屬性和在城市軌道交通系統的重要性，如何通過設備日常維護、故障快速響應、缺陷及時處理來保證信號系統安全穩定的運行，成為了信號專業人員的重要任務。

城市軌道交通信號系統主要包含聯鎖子系統（Computer"Interlocking，CI）、自動防護子系統（Automatic"Train"Protection，ATP）、自動駕駛子系統（Automatic"Train"Operation，ATO）、自動監控子系統（Automatic"Train"Supervision，ATS）、車地無線子系統（Data"Communications"Subsystem，DCS）、電源子系統、軌旁基礎設備子系統等諸多子系統，且與其他專業諸如車輛、屏蔽門、通信等專業接口較多，故而在信號系統日常維護和故障處理時所需要的數據檢測和日志分析難度較大，非常考驗維護人員的數據綜合能力和分析能力，所以信號維護人員更需要輔助日常維護和故障處理的維護監測系統來解決此類痛點。本文從維護監測系統的功能入手，闡述其在城市軌道交通信號系統中的應用和發展，探討其在城市軌道交通系統中存在的意義和發展方向。

1"維護監測系統概述

1.1"維護監測系統產生的原因

隨著城軌交通各專業系統技術的不斷精進完善，所有專業系統設備均已完成了集成化、自動化和智能化轉變，這就對設備維護專業提出了更高的維護要求。如何有效減少日常設備監視和維護工作量；如何壓縮設備處置延時、降低對運營的影響；如何預防性地評估設備狀態及趨勢；如何高效提升運營管理過程的效率；如何通過技術手段在保證運營安全和設備可靠的基礎上有效的降低人力成本等需求成為了所要追求的目標。如果能夠開發一套利用自動化系統輔助甚至代替部分人工完成設備的日常巡視和設備維護工作；通過智能診斷分析、實現故障處所的快速定位及智能化的維修指導；通過智能隱患預警分析，實現設備劣化趨勢實時盯控，支持狀態修轉變；通過信息化、電子化的運維管理功能，提升效率；那么將可以滿足設備專業養護維修及故障處理的需求。在各設備專業人員的迫切需求下，針對城市軌道交通環境下的維護監測系統應運而生[1]。

1.2"城市軌道交通維護監測系統發展現狀

新世紀以來，隨著城軌所有核心技術國產化率的不斷提升，國內各大地鐵公司及設備供應商聯合，通過吸收其他行業先進理念，一步步研發出適合本城市線路的維護監測系統。其中，北京、上海、香港等地的城軌線路發展較快，成為了維護監測系統的發源地，他們不斷引領著維護監測系統的發展，并在運用的過程中積累經驗，進行更深入的探索和研究[2]。

北京地鐵由于線路眾多，設備維護壓力較大，所以聯合北京卡斯柯、北京交控等公司在轉轍機和屏蔽門等故障率較高的設備上安裝了實時監測模塊，在監測設備狀態的同時，降低設備故障的修復時間[3]；上海地鐵在車輛系統維護上進行了突破，通過在車輛牽引、制動、車門等系統上安裝監控模塊，實現了對車輛實時運行狀態的監控，在列車運行中或維護保養中都可以立即發現其中存在的問題，降低了車輛系統運行的故障率[4]；香港地鐵更重視調度在地鐵運營中發揮的功能，建立了完善的調度運維系統，將各重要系統的數據全部上傳整合至調度系統中，讓調度能夠更全面地了解線路運行狀態，從而更好地指揮列車運行[5]。

維護監測系統在其他城軌設備中的成功應用對信號研究人員產生了啟發，作為城市軌道交通中的安全系統，如果能在信號設備中安裝維護監測系統，將能夠更好地提升信號系統的各項性能指標，保證列車的安全準點運營[6]。

2"維護監測系統在城軌信號系統的應用

2.1"信號維護監測子系統的構成

信號維護監測子系統是保障軌道交通運營安全、實時監測設備運行狀態、挖掘設備存在的隱患、解析設備出現故障的原因、指導現場維護維修、提升維護終端集成度、提高維護檢修人員的作業效率、提升維護檢修人員的專業水平的重要系統。信號維護監測子系統能夠實現實時對道岔/轉轍機、計軸/軌道電路、信號機、繼電器、電源設備等系統的電流、電壓、輸入/輸出狀態等進行數據監測，存在異常狀態時會進行聲光報警；實現對CI、ATP、ATO、ATS、DCS等系統的運行狀態進行實時監視，存在異常狀態時會進行聲光報警；實現對權限信號設備的操作記錄、運行狀態、故障數據進行在線存儲，并具有回放功能；實現信號維護終端的集成一體化，將其他信號子系統網絡監視工作站統一集成，并進行圖形化、智能化顯示，方便維護人員及時查看；實現對設備歷史運行狀態數據和故障數據進行整體分析，診斷故障產生的原因及可能的故障位置，提示隱患預警；具備智能維護功能，提示設備可能存在的各級隱患、給出具體的維護建議和更換策略。

信號維護監測子系統一般利用控制中心、正線各站及車輛段、停車場的設備建立分布式系統，系統設備主要設置于信號維修中心和各車站的信號設備間，分別通過布置不同的設備和軟件，實現對應的功能。維修中心設置一套中心設備，包括應用及數據庫服務器、數據存儲服務器、各車站獨立的維護工作站、數據輸入與輸出交換機等設備，并在控制中心及備用控制中心各設置一套維護工作站作為中心層對線路總體情況進行分析判斷。正線設備集中站及場段各設置1套車站采集設備，包括車站監測站機、車站接口機、采集機柜、采集單元等用于數據采集，并在正線及車輛段的信號設備間、工區等設置1套維護工作站方便信號人員巡視查看。

2.2"信號維護監測子系統的功能

維護監測子系統的主要功能之一為監測和診斷信號其他子系統的運行狀態，其通過在全線安裝的監測設備對中心、車站、場段和列車所有信號設備和子系統的服務器、交換機、設備板卡、工作站等電子設備的運行數據進行在線實時監控和記錄，記錄數據包括但不限于列車運行數據、進路操作記錄、設備主備狀態及切換信息、數據交互信息、接口信息等，出現異常狀態將按照設定等級給出報警信息；對全線道岔與轉轍機、信號機、計軸與軌道電路、防雷模塊、繼電器、組合架等基礎設備的電氣參數、模擬量與開關量數據進行在實時在線監測和記錄，記錄數據包括但不限于電壓電流數據、繼電器動作信息、接地狀態測試、轉轍機缺口監測、光纜通斷信息、電纜絕緣信息等，當出現異常狀態將按照設定等級給出報警信息。系統將設備實時運行數據和異常報警信息進行收集、分析和處理，并通過網絡傳輸至維護終端，以圖標、界面或場景模擬等可視化方式呈現，方便信號專業維護人員進行查看。同時，系統會將所有采集數據通過數據存儲服務器進行存儲，方便信號專業維護人員以查看設備運行日志和設備歷史回放的形式分析歷史操作記錄和歷史運行數據。系統還可以統計周期內各系統的運行數據，并能按照維護人員的要求生成單項設備或總體設備的運行日報、月報、季報、半年報和年報，并能拷貝輸出。

維護監測系統的另一個重要功能是對信號系統進行智能分析和綜合診斷。當信號系統發生故障或出現隱患時，維護監測系統需要在工作站界面上顯示故障或隱患可能存在的地點并提供相應的解決方案。由于系統所采集和監測的設備數據和運行信息十分精確，所以通過系統內部的分析能夠對故障或隱患發生的點位進行精確定位，并通過基于原理圖的展現方式，可實現對故障處所的可視化指示，及時指導信號專業人員處理故障或消除隱患。維護監測系統能夠通過收集其他系統的歷史運行數據和故障發生數據，分析系統每個維護周期內調度和車站人員的操作數據、信號人員的維護數據、系統發生隱患和故障的時段和頻率，生成系統后續的維護指導方案、設備更換建議和更新改造提議，并通過曲線智能分析、圖表數據展示等多種可視化形式對信號維護人員產出直觀的分析報告和解決方案。

3"維護監測系統未來的發展方向

目前，維護監測子系統已經被廣泛應用在城市軌道交通新建線路的信號系統中，并且逐漸拓展到綜合監控系統、自動售票檢票系統、數據采集與監視控制系統等專業設備中，并隨著設備系統自動化程度的加深而孕育出更多方便設備專業人員維護管理的功能，如圖紙資料管理、生產計劃管理、備品備件管理等。將來維護監測子系統一定會朝著智能運營維護所要求的方向，做到更加專業化、自動化和智能化。

4"結語

從信號系統的安全性角度出發，本文闡述了維護監測系統產生的根本原因，從整體結構搭建和具體實現功能層面描述了其在城軌信號系統中的應用，并展望其未來在其他專業系統領域中的發展前景。在我國城市軌道交通里程大發展的將來，維護監測系統將會更廣泛地應用與設備系統的運營維護中，并輔助設備維護人員更好地保證城軌列車的安全、穩定運營。

參考文獻

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