浅谈上海地铁7号线信号系统维护

常金辉

摘 要：本文主要介绍了上海地铁7号线的信号系统的维护方式，介绍了预防性计划修的特点，同时也对引进的预知性"状态修"的几个例子进行了介绍，证明两种方法的结合大大地提高了信号设备的稳定性；文章最后对为了提升维护效率所做的技术改进做了简单探讨。

关键词：地铁；信号系统；维护；维护效率；预防性；预知性；状态修

一、前言

城市轨道交通在城市公共交通中起着越来越重要的作用，基于目前国内大城市轨道交通运营的实际经验，轨道交通项目一旦投入运营，就必须保证整个系统日以继夜的正常运行.如何在项目投运以后持续运营的长达十几年甚至是几十年的时间内的运营维护，如何运营好，维护好轨道交通中众多的系统，确保各系统，各设备部件的良好的工作状态，是当今各个地铁公司，政府部门和相关领域的学者们着重考虑的课题。在众多的轨道交通子系统中有：工务，车辆，供电，信号等数十个系统，其中信号系统在城市轨道交通系统中占据了关键的位置。信号系统是指挥列车运行的控制设备，它是行车运营的大脑中枢，信号系统的安全、稳定、可靠对于保障行驶安全和提高轨道交通系统运输效率起着关键性的作用。特别是在上海这样的一线城市，随着客流日益加大，列车运营间隔短不断缩短，线路成网络化，单线的一个小的故障很容易引起连锁性的影响。同时轨道交通是设备密集型行业，设备的维护方式和设备状态，不仅关系到轨道交通运营的质量和安全，还直接影响地铁公司运营的成本和效益。因而做好信號系统的维护管理，确保信号系统中各种设备元件的正常运行，保障地铁系统通信安全，预防信号系统故障的产生，对于提高城市轨道交通系统的安全性、可靠性及提升其运输效率有着不一般的重要的意义。

下文就上海地铁7号线如何在信号系统的维护提高稳定性，和维护效率性做的尝试做些介绍：

二、上海地铁7号线信号系统设备维护方法

上海地铁7号线工程自美兰湖站起至浦东花木路站。线路正线全长约为44.375km，其中高架线为2.564km，地下线为41.811km。共设33座车站，其中高架站2座，地下站31座。

上海市轨道交通7号线自2009年12月5日，投入后备模式运行；2011年12月18日全线投入CBTC（基于通信的列车自动控制系统）全功能运营。

（一）上海地铁7号线的信号系统和设备介绍。上海地铁7号线的信号系统供应商是法国泰雷兹集团，在7号线中采用了该公司SelTrac，无线CBTC系统，这套系统也是是最早引入中国的无线CBTC系统，提供了如下功能：

基于移动闭塞的列车间隔控制； 基于固定闭塞后备系统；自动列车运行的监督（ATS）；

在项目交付后，其后续的持续技术支持由上海自仪泰雷兹公司（泰雷兹与上海自仪、上海电气的合资公司）负责。

这套信号系统的主要设备：（1），ATS（列车自动监督）系统；（2）VOBC（车载）系统；（3）ZC（区域控制）系统；（4）PMI（联锁）系统；（5）DCS（数据传输）系统；（6）轨旁设备；（7）其他室内设备；

（二）预防性计划修。上海地铁信号设备现有的维修制度主要采用的是计划修，预防修，概括起来就是“日巡视、月检查、季检修、年整治”。其维护规程和维修的内容是参照维修手册中供货商的建议而形成的，理论基础是前苏联的预防性维修。这套模式已经形成了一套专业化的技术管理体制，有明确的组织机构和职责分工，有清楚的作业程序和管理标准。

这种维修方式，是在设备还没有发生故障之前进行的维修，维修工作内容，维修花费的工时，物料消耗都是确定的，可以提前准备人力，物料，工装等等。目前上海地铁7号线没有例外也采用这种维护模式，在现有的系统中，这种维护对设备的机械故障预防是还很难被替代。预防性维修是从“运转至故障”原理进步来的，有各种各样的大纲，但是都是基于时间的——他们全部表示在固定间隔时间完成的维修。很明显，预防性计划修会有一些缺点，比如：过修和欠修，陪试率高等，因为这种检修完全是根据时间来的，设备到期就修，而不考虑设备的实际健康程度，不考虑不同设备，系统的不同平均特性，同时，由于按部就班，维修人员会慢慢责任意识淡薄，技术技能也不会提高。同时我们也发现，有很多情况是在设备进了这种预防性计划修之后反而出现了故障，还有的是很多设备还没有到计划检修的时间就发生了异常，那么如何改进这种情况，如何能预先有信息给到维护人员，如何提高维护的有效性，从而保证设备的稳定，需要进一步的摸索和尝试。

（三）预知性“状态修”。我们知道，现在的大部分轨道交通系统的信号系统都采用了CBTC系统，这一技术除了具有列车间隔短，运营灵活等特点外，和传统信号系统相比，最大的变化是信息传送的多，存储的多，这其实是信息化技术，计算机技术，通信技术发展带来的一个必然结果。

上海地铁7号线应用的这套信号系统在这一点上更加的突出：各个设备，子系统自己本身有日志记录存储功能；在中央系统中有整个系统网络设备的网管系统，对整个系统的各种通信网络设备实时采集信息，监控；在各个区域配备有数据日志服务器，对各个子系统的通信实时抓包，过往信息都会被记录；中央的ATS报警对各种设备的异常，降级会以报警形式显示；特别是车载系统，中央的数据记录记载了车载系统绝大部分设备的参数状态等等，这些都为改进预防性计划修的不足，补充预知性“状态修”，提供了技术条件。

（1）DCS（数据通信系统）系统的预知性状态修。DCS系统的设备量大，参数多，遍布整个轨道线路的轨道中，机房内，车辆上，完全按照计划性维修耗费人力多，工作面广，时间跨度长，同时考虑到设备的冗余性，用这种预知性状态修补充计划检修是必要的，实践中证明是有效的。

在上海地铁7号线，自仪泰雷兹特别地开发了一套智能软件用于数据分析，这套智能软件可以对数据通信系统所产生的日志进行分析，对于数据通信系统的设备状态进行详细分析、故障判断和故障定位。

主要功能如下：a）根据日志情况筛选出车载无线电台的信息，并得出车载无线电台的漫游情况。b）根据系统产生的日志得出每一个轨旁接入点的关联和冷热启动次数次数。根据计算得出关联和冷热启动次数的异常设备。c）在日志文件中分析出交换机的各个端口的连接情况。通过采用这种方法，每天根据该软件生成的分析报告，制定预知性维修的策略，及时发现隐患排查修复故障设备，根据最新的数据统计，有通信原因引发设备故障在相比上个年度下降了57%多，大大地提升了设备的健康状态。

（2）VOBC（车载系统）的预知性维修。在SelTrac CBTC系统中，除了DCS系统，中央系统基本上都实时记载了车载的关键参数，这些参数的数据，一种是通过ATS报警体现，这个是实时的，随时可以看到车载的设备运行情况，可以有数据筛选报告，也可以在人机界面上一目了然地看到设备的颜色变化，从而知道设备是否健康，还有一种是记录到中央数据服务器，这个通常要滞后一段时间才能生成日志，维护人员要通过日志分析才能了解设备的健康状态；目前的上海地铁7号线的维护人員这两种方法都在用，通过ATS报警和观察设备颜色的，根据一定的时间间隔进行筛选和颜色观察，由中央维护人员生成报告，发给车载维护人员；第二种日志分析方法，有车载的维护人员每天根据生成的日志进行分析，形成分析报告，车载的维护技术负责人员根据不同的信息和报告来制定维护策略，发布维护计划。通过采用这种预知性“状态修”方法，上海地铁7号线的车载故障率逐年在下降。由于车载故障在整个信号的故障中占据比较大的比重，这种维护方法的使用，使得整个的设备健康状态得到很大的提升。

（3）除了以上两个信息量和设备组多的系统，对其它的子系统也多采用日志分析方法，并逐步建立和完善设备状态库，这个设备的状态库类似于设备病历卡，设备的安装位置，机房环境，维修历史，故障历史等都会被记录在状态库中。其中除了设备本身，设备所在机房的灰尘，温度等情况，设备所在的轨道情况，设备下游接口的车辆情况都是制定设备维护策略和故障分析中要着重考虑的。

基于这些优势和经验，可以预见这种预知性状态修将成为地铁信号系统的维护方法的一个发展趋势。

三、维护生产组织的改进考虑

除了改进维护方法提高设备的稳定性，由于信号设备多，如何提高维护效率，提高劳动生产率也是需考虑的课题。

上海地铁7号线的维护车间下分各个信号班组，目前是按照专业子系统设置的，主要划分为：中央系统组，主要负责整个线路的信号系统设备的维护管理；轨旁班组，负责线路上道岔，信号机等轨道上设备的维护管理；车载班组，主要负责运营列车的车载系统的维护管理。在值班和检修作业的时候专业是严格分开的。这种班组设置方法对人员管理容易，人员的岗位能力要求低，一线人员作业负荷不高，培训上岗时间短，缺点是人员技能单一，特别是在处理故障的时候缺乏综合性判断，很多时候人员到了现场不能一锤定音，同时人员资源消耗大，比如车载班组为了处理列车在正线运营出现的故障，就要在正线设置了两个点的大四班的值班点，通过研究发现，这两个值班点的人员岗位负荷非常低，车载在正线如果发生故障也要到轨旁班组所在值守的折返站去处理。所以，在上海地铁7号线尝试启动区域化管理，而不是严格按照专业子系统划分。这样做的难度是人员岗位要具备综合能力，要求掌握多子系统技能，对相关的区域管理人员的能力要求也高。当然，这个改进的基础是大多数的预防性计划修，特别是巡检部分，对岗位的要求是同质的，对人员要求的基本技能可以在经过培训后很容易达到。同时，这种维护已经有成熟的作业指导程序，技术上完全具备了条件。

这样的维护管理方法，可预见的是会减少所需配置的维护人员，特别是一线人员。如果考虑一条线路的整个信号生命周期，和考虑整个需要维护的线路总量的来看，带来的经济效益是可观的。

四、结束语

通过对上海地铁7号线信号系统维护模式的不断探索，通过采用采用合适的维护工具及手段，实现了部分系统的“状态修”，提高了信号设备的的维护效率和效果，确保了系统的稳定性，提升运营质量。通过对维修组织架构的改进，在确保维护质量的前提下提高了生产率。

参考文献：

[1] 张建平.南京地铁设备维护管理创新实践.[J].城市轨道交通研究2011

[2] 王昆.地铁信号计算机维护管理系统研究.[J].都市快轨交通 2006