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有關(guān)城市軌道交通信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)研究分析
城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)是運(yùn)營(yíng)生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，日益增長(zhǎng)的客流對(duì)信號(hào)設(shè)備安全、高效運(yùn)行的要求越來越高。為滿足運(yùn)營(yíng)需求，迫切需要一個(gè)為城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)量身定做的信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)。
1、信號(hào)維護(hù)設(shè)備配置現(xiàn)狀
城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)通常由正線信號(hào)系統(tǒng)(移動(dòng)閉塞或準(zhǔn)移動(dòng)閉塞)和車輛段/停車場(chǎng)的國(guó)產(chǎn)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)兩部分組成。
車輛段/停車場(chǎng)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)分別配置一套獨(dú)立的微機(jī)監(jiān)測(cè)設(shè)備，完成對(duì)車輛段/停車場(chǎng)范圍內(nèi)所有信號(hào)設(shè)備的監(jiān)測(cè)。正線信號(hào)系統(tǒng)的主要子系統(tǒng)ATS(列車自動(dòng)監(jiān)控)、ATP(列車自動(dòng)防護(hù))和ATO(列車自動(dòng)運(yùn)行)從國(guó)外進(jìn)口，正線信號(hào)維護(hù)設(shè)備配置現(xiàn)狀為：ATS中包含了ATS、ATP、ATO的設(shè)備故障報(bào)警提示功能;國(guó)內(nèi)配套的信號(hào)電源系統(tǒng)組建了專用的電源屏監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò);轉(zhuǎn)轍機(jī)、信號(hào)機(jī)、電纜絕緣測(cè)試等，以及信號(hào)系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)間、信號(hào)系統(tǒng)與其它系統(tǒng)接口部狀態(tài)尚沒有進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)。
正線信號(hào)設(shè)備監(jiān)測(cè)的信息不全，部分信號(hào)設(shè)備采集的狀態(tài)及報(bào)警信息分散于不同的系統(tǒng)，且系統(tǒng)間不能共享數(shù)據(jù)，信號(hào)維護(hù)人員在使用這些數(shù)據(jù)時(shí)需花費(fèi)很大的精力進(jìn)行查詢、篩選，這些都增加了故障搶修的難度、延長(zhǎng)了故障處理時(shí)間。
信號(hào)系統(tǒng)核心設(shè)備ATS、ATP、ATO的狀態(tài)及報(bào)警信息與ATS共網(wǎng)，一旦ATS網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，將失去對(duì)信號(hào)設(shè)備的維護(hù)支持功能。然而，ATS主要服務(wù)于運(yùn)營(yíng)調(diào)度，如果在ATS中增加信號(hào)設(shè)備狀態(tài)及報(bào)警信息的采集數(shù)量、頻次及故障診斷功能，勢(shì)必影響ATS服務(wù)于運(yùn)營(yíng)的效率，且ATS軟件受外商控制，任何維護(hù)數(shù)據(jù)的改動(dòng)都會(huì)引起維護(hù)費(fèi)用的大幅度增加。
2、主要技術(shù)要求
(1)信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)應(yīng)組建單一、獨(dú)立的維護(hù)支持網(wǎng)絡(luò)，以適應(yīng)不同系統(tǒng)供應(yīng)商提供的不同制式(準(zhǔn)移動(dòng)閉塞、移動(dòng)閉塞)、不同類型的信號(hào)系統(tǒng)。配備的設(shè)備應(yīng)小型化、模塊化，適應(yīng)城市軌道交通設(shè)備集中站、非設(shè)備集中站、車輛段/停車場(chǎng)、控制中心等現(xiàn)場(chǎng)配置的不同要求。
(2)信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)應(yīng)采用成熟可靠的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)信號(hào)設(shè)備運(yùn)用過程的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)記錄、統(tǒng)計(jì)分析，監(jiān)測(cè)范圍應(yīng)包括計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖、ATS、ATP、ATO、智能電源屏、UPS(不間斷電源)、計(jì)軸、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)(DCS)、道岔、信號(hào)機(jī)等所有信號(hào)設(shè)備。
(3)信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)應(yīng)能監(jiān)督、記錄信號(hào)系統(tǒng)與電力、通信、屏蔽門等系統(tǒng)結(jié)合部的有關(guān)狀態(tài)。
(4)信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)采集設(shè)備與被監(jiān)測(cè)設(shè)備間必須有良好的電氣隔離措施，任何情況下不得影響信號(hào)設(shè)備的正常工作;采集的數(shù)據(jù)應(yīng)滿足實(shí)時(shí)性、完整性、準(zhǔn)確性要求，采集的信息應(yīng)能與其它系統(tǒng)互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)資源共享。
(5)信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)模擬量采集器須經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量器具校核，測(cè)試精度應(yīng)滿足技術(shù)要求。
(6)信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)可通過對(duì)信號(hào)設(shè)備工作信息的實(shí)時(shí)采集和智能分析，評(píng)估信號(hào)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，當(dāng)信號(hào)設(shè)備的主要電氣性能或機(jī)械特性偏離預(yù)定界限時(shí)應(yīng)及時(shí)預(yù)警。
(7)信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)應(yīng)能及時(shí)記錄監(jiān)測(cè)設(shè)備的異常狀況，并對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行分類及報(bào)警。
(8)信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)應(yīng)具有一定的故障診斷能力，當(dāng)信號(hào)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，能根據(jù)設(shè)備的電氣參數(shù)變化和關(guān)聯(lián)信號(hào)設(shè)備的狀態(tài)信息，給出故障定位和故障處理建議。
(9)信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖、計(jì)軸、電源屏、UPS、DCS、ATS、ATP/ATO等智能設(shè)備接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)功能。
(10)信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)應(yīng)具有抗電化干擾能力。
3、系統(tǒng)方案
信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)采用二層三級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即線網(wǎng)維護(hù)中心、線路維修中心二層維護(hù)網(wǎng);線網(wǎng)維護(hù)中心、線路維修中心、車站三級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
線網(wǎng)維護(hù)中心至線路維修中心利用通信專業(yè)提供的傳輸通道組建信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)上層傳輸網(wǎng)絡(luò)，線路維修中心至各站及控制中心間利用通信專業(yè)提供的傳輸通道組建信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)下層傳輸網(wǎng)絡(luò)。
4、系統(tǒng)功能
信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)提供以下功能：
(1)信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)從控制中心ATS服務(wù)器獲取并顯示線路、站場(chǎng)、列車運(yùn)行狀態(tài)、行車人員操作等信息。
(2)信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)從中央ATS服務(wù)器獲取并顯示軌旁ATP/ATO設(shè)備狀態(tài)及報(bào)警信息。
(3)信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)經(jīng)控制中心ATS中央服務(wù)器獲取并顯示車載ATP/ATO設(shè)備的狀態(tài)及報(bào)警信息。
(4)DCS通過數(shù)據(jù)接口向信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)自主上報(bào)報(bào)警信息，周期性地傳輸DCS網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的在線狀態(tài)及信息流量，在特定的信號(hào)維護(hù)終端上可通過IE瀏覽方式實(shí)現(xiàn)對(duì)DCS網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)及故障分析。
(5)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)通過設(shè)備集中站數(shù)據(jù)接口或控制中心接口計(jì)算機(jī)向信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)提供站場(chǎng)信息、控制臺(tái)所有按鈕開關(guān)量信息、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)自身狀態(tài)信息及報(bào)警信息，在特定的信號(hào)維護(hù)終端上可通過IE瀏覽方式實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)及故障分析。
(6)計(jì)軸系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)接口向信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)自主上報(bào)報(bào)警信息，周期性地傳輸計(jì)軸設(shè)備的狀態(tài)信息及報(bào)警信息，在特定的信號(hào)維護(hù)終端上可通過IE瀏覽方式實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)軸系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)及故障分析。
(7)智能電源屏向信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)自主上報(bào)電源屏報(bào)警信息，周期性地傳輸智能屏的狀態(tài)信息，在特定的信號(hào)維護(hù)終端上可通過IE瀏覽方式實(shí)現(xiàn)對(duì)智能電源屏的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)及故障分析。
(8)UPS通過數(shù)據(jù)接口向信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)自主上報(bào)報(bào)警信息，周期性地傳輸U(kuò)PS及電池的狀態(tài)信息，在特定的信號(hào)維護(hù)終端上可通過IE瀏覽方式實(shí)現(xiàn)對(duì)UPS的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)及故障分析。
(9)智能燈絲報(bào)警裝置向信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)自主上報(bào)信號(hào)機(jī)燈絲狀態(tài)及燈絲斷絲報(bào)警信息，故障定位到每架信號(hào)機(jī)的每個(gè)燈位，在特定的信號(hào)維護(hù)終端上可通過IE瀏覽方式實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)機(jī)燈絲的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。
(10)信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)可對(duì)各車站外電網(wǎng)綜合質(zhì)量(電壓、電流、功率)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，當(dāng)外電網(wǎng)發(fā)生斷電、缺相、相序不對(duì)等故障時(shí)提供報(bào)警功能。
(11)信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)能對(duì)轉(zhuǎn)轍機(jī)動(dòng)作電流、動(dòng)作時(shí)間、轉(zhuǎn)換方向、表示電壓等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
(12)信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)可完成對(duì)車輛段/停車場(chǎng)50Hz相敏軌道電路繼電器端電壓的監(jiān)測(cè)。
(13)信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)可對(duì)緊急關(guān)閉按鈕電路、信號(hào)系統(tǒng)與屏蔽門接口電路、線網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線接口電路、正線與出入場(chǎng)線接口電路、車輛段/停車場(chǎng)與試車線接口電路等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
(14)信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)還可對(duì)電纜絕緣、電源對(duì)地漏泄電流、信號(hào)機(jī)房溫度/濕度、室內(nèi)熔絲報(bào)警、關(guān)鍵繼電器狀態(tài)等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
(15)當(dāng)信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)偏離預(yù)定界限時(shí)及時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào);當(dāng)信號(hào)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，能自動(dòng)提取故障發(fā)生時(shí)刻前后若干分鐘相關(guān)設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，生成數(shù)據(jù)回放文件，在同一個(gè)回放界面上進(jìn)行顯示，并給出故障定位和故障處理建議。
(16)信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)能輸出反映信號(hào)設(shè)備電氣特性的實(shí)時(shí)值報(bào)表、實(shí)時(shí)曲線、日?qǐng)?bào)表、日曲線、月曲線和年曲線，反映設(shè)備不同時(shí)段的電氣特性變化趨勢(shì)。
(17)信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)提供信號(hào)設(shè)備全壽命期檔案管理功能，為每臺(tái)信號(hào)設(shè)備建立檔案，檔案管理信息包括設(shè)備型號(hào)、生產(chǎn)日期、上道時(shí)間、主要技術(shù)參數(shù)、電氣特性、安裝位置、設(shè)備維修和維護(hù)記錄等。
(18)信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)根據(jù)信號(hào)設(shè)備的維護(hù)周期、使用次數(shù)、工作狀態(tài)和預(yù)警信息，自動(dòng)生成維護(hù)建議。
(19)信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到信號(hào)設(shè)備故障報(bào)警，可確定報(bào)警級(jí)別，對(duì)二級(jí)以上報(bào)警立即提供聲光提示并在維護(hù)終端上顯示，以便維護(hù)調(diào)度根據(jù)報(bào)警的緊急程度和報(bào)警處理預(yù)案，啟動(dòng)相應(yīng)的報(bào)警處理流程。
5、系統(tǒng)設(shè)備配置
(1)線網(wǎng)維護(hù)中心設(shè)備配置：設(shè)置獨(dú)立的電源供電系統(tǒng)(含UPS)，配置1臺(tái)應(yīng)用服務(wù)器以便共享線網(wǎng)內(nèi)信號(hào)維護(hù)資源，設(shè)置1臺(tái)防病毒服務(wù)器管理各線路信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)的防病毒軟件、1套網(wǎng)管工作站管理信號(hào)維護(hù)支持網(wǎng)絡(luò)及通信前置機(jī)、防火墻、交換機(jī)(或路由器)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，根據(jù)需要設(shè)置若干臺(tái)線網(wǎng)中心維護(hù)工作站，采用與信號(hào)系統(tǒng)相同的網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘。
(2)線路維修中心設(shè)備配置：配置獨(dú)立的電源供電系統(tǒng)，配置2臺(tái)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器及1套磁盤陣列存放信號(hào)設(shè)備的狀態(tài)及報(bào)警信息，設(shè)置1臺(tái)WEB服務(wù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)智能設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，根據(jù)需要設(shè)置若干臺(tái)線路中心維修工作站以及必要的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
(3)控制中心設(shè)備配置：從控制中心ATS、ATP/ATO、DCS采集的信息盡量利用信號(hào)系統(tǒng)在控制中心設(shè)置的接口計(jì)算機(jī)上傳至信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)，如果因技術(shù)原因不能利用信號(hào)系統(tǒng)設(shè)置的接口計(jì)算機(jī)時(shí)，應(yīng)在控制中心設(shè)置1臺(tái)接口計(jì)算機(jī)。在線網(wǎng)的維護(hù)中心還沒有建成時(shí)，時(shí)鐘同步信息從控制中心的接口計(jì)算機(jī)引入信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)。另外還需在控制中心配置必要的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
(4)設(shè)備集中站設(shè)備配置：配置1套車站采集設(shè)備，根據(jù)需要配置1臺(tái)車站維護(hù)工作站，以及必要的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。信號(hào)智能設(shè)備的狀態(tài)及報(bào)警信息通過通信接口機(jī)上傳至車站采集設(shè)備。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備的狀態(tài)及報(bào)警信息視不同的供應(yīng)商提供的產(chǎn)品，可在設(shè)備集中站接入信號(hào)維護(hù)支持網(wǎng)絡(luò)，亦可通過控制中心ATS服務(wù)器接入信號(hào)維護(hù)支持網(wǎng)絡(luò)。
(5)非集中站設(shè)備配置：非集中站智能電源屏與UPS的狀態(tài)及報(bào)警信息通過必要的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接入信號(hào)維護(hù)支持網(wǎng)絡(luò)。
(6)車輛段/停車場(chǎng)設(shè)備配置：車輛段/停車場(chǎng)各配置1套車站采集設(shè)備，并配備必要的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，車輛段/停車場(chǎng)智能設(shè)備的信息通過通信接口機(jī)上傳至車站采集機(jī)柜。
6、接口
(1)線網(wǎng)維護(hù)中心至各線路維修中心之間的數(shù)據(jù)通道帶寬不小于100Mbit/s，線路維修中心至各站、控制中心、車輛段/停車場(chǎng)的數(shù)據(jù)通道帶寬不低于10Mbit/s。
(2)信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)采集機(jī)柜與計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)及計(jì)軸系統(tǒng)之間采用帶光電隔離的RS232/422標(biāo)準(zhǔn)串行接口，與智能電源屏之間采用RS485接口，與智能燈絲報(bào)警儀之間采用串行通信接口。信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)在控制中心設(shè)置的接口計(jì)算機(jī)與ATS中央服務(wù)器間采用以太網(wǎng)連接。
(3)信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)采集的軌旁ATS、ATP、ATO設(shè)備的報(bào)警信息通常已由信號(hào)智能設(shè)備定位至板級(jí)，該板級(jí)應(yīng)與提供的備品備件相對(duì)應(yīng)，不同的信號(hào)系統(tǒng)供應(yīng)商提供不同的ATP/ATO設(shè)備，信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)與軌旁ATP/ATO接口時(shí)應(yīng)對(duì)報(bào)警信息列表進(jìn)行確認(rèn)。
(4)信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)接收車載ATP/ATO設(shè)備的報(bào)警信息，由于不同的供應(yīng)商提供不同的車載ATP/ATO設(shè)備，信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)與車載ATP/ATO接口時(shí)應(yīng)對(duì)車載設(shè)備報(bào)警信息列表進(jìn)行確認(rèn)。
(5)信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)在控制中心設(shè)置的接口計(jì)算機(jī)與DCS服務(wù)器接口，獲取DCS狀態(tài)及報(bào)警信息，信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)需與DCS共同確認(rèn)報(bào)警信息列表。
7、結(jié)語
本信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)具有良好的兼容性、靈活性、可擴(kuò)展性及系統(tǒng)開發(fā)的延續(xù)性，提升了信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)的可用性。信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)與ATS系統(tǒng)分網(wǎng)設(shè)計(jì)，避免了維護(hù)信息與行車管理信息間的相互干擾，克服了ATS網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)維護(hù)系統(tǒng)不能發(fā)揮作用的缺陷。線網(wǎng)內(nèi)配置該信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)，便于維保部門對(duì)信號(hào)系統(tǒng)集約化維護(hù)管理，共享線網(wǎng)內(nèi)信號(hào)維護(hù)資源，提升信號(hào)維護(hù)部門處理故障的能力。該系統(tǒng)全部為國(guó)產(chǎn)化設(shè)備，系統(tǒng)維護(hù)及時(shí)、維護(hù)費(fèi)用較低，當(dāng)用戶需求發(fā)生變化時(shí)，對(duì)軟件的修改成本較低且不影響行車。
目前，本信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)已成功應(yīng)用于上海軌道交通12、13、16號(hào)線及鄭州軌道交通1號(hào)線。
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