试述轨交通信设备故障告警与分析系统的设计与应用

袁武

【摘 要】当前轨交系统是城市交通网络的重要组成部分，加之城市轨交的日人流量巨大，一旦出现意外故障往往对正常的交通运营造成不可避免的影响，因此本文详细阐述轨交故障告警分析系统及其模块组成与关键技术，并将其引入上海轨交9号线，最终取得良好的应用效果，证明这一系统十分具有推广价值。

【关键词】轨道交通 通信系统 故障分析

现代轨道交通已日渐成为一个复杂、立体的系统工程，其通信系统在诸个轨交设备之间建立联系并协同工作，是整个轨交系统内不可或缺的重要体系之一。通信系统的分析和故障报警确保系统得以安全稳定地运行，现今多数机房采取24小时值班机制与环境设备的定时巡查，但未能从根本上彻底解决故障设备的存在。针对此类现象，本文提出关于与通信设备相关的故障告警系统方案，探究如何实现其主要功能，以便实时监测轨交通信网状态的具体变化，最终达到故障统一告警的目的。

1工程概况

上海轨道交通9号线从杨高中路至松江南站，线路全长49.24Km。全线设26座车站，其中4座高架车站，22座地下车站，设虹梅路控制中心一座，设九亭车辆段一座。通信设备是地铁组织指挥列车运行，保证行车安全，提高运输效率，传递运行信息，改善行车人员劳动条件的重要设施，保证其正常使用，对确保地铁运行安全畅通有着至关重要的作用。

地铁通信系统多、设备先进，安全可靠性要求高。设备的一个小小故障都可能造成很大的安全隐患，本线路引入轨交通信设备故障分析系统，完成系统的初始化配置后，依据目标站点的运行状况，例如站点信息、告警要求、主板信息、网络拓扑结构等，整理成相关的文字说明，经复审与专家审核后再开展具体的配置信息操作。将最终的配置信息一一输入故障分析系统，逐一测试各个模块，将其试验结果与用户需求相对比，提出行之有效的整改意见后重新调试系统，最终取得良好的运行效果。

2故障告警集中管理系统

2.1实现目标

在轨道交通的日常运营中，如果能够实现故障的集中告警与分级管理，大大降低网络系统操作的复杂性和网管人员的技术要求，除了使日常维护的工作量得以有效减少之外，由于集中网管使用简单易懂的操作界面，有助于减少网管人员对整个轨交系统带来的误操作。另外，使用集中操作的网管终端将使各个子系统的配套设备得以减少，甚至精简成为其中介设备。由此可见，采用故障告警集中管理系统将有助实现网络资源的利用最佳化，利用网络输出设备来共享数据，简化网管中心的配备设施，减少后期投入运行的设备投资，而且日常维护成本也将显著降低。

依据最新设备的先进特点，使人机管理界面更加契合实际，使其操作方式更富一体化、人性化，软件将以自动化的流程与运行操作为指导，故障维修时间将得以缩短，用户询问响应相较之前将更加快速，网络能力的利用率将进一步提升。而数据库的集中管理也是提升管理质量与效率的重要保障之一，故障告警集中管理系统通过监测整个通信系统的运行状况，采集并整理成性能报表，帮助本线路的网管人员实时掌握通信系统的变化趋势，并作为下一步提升系统的重要依据。

2.2功能要求

管理终端可以实时显示线路中各车站控制中心通信设备的实况图，如遇故障，可依据子系统监控设备发出的信息，第一时间进行故障定位，以传输系统为例，抢修流程图如图1所示。处于告警状况或查询状况，各个子系统的故障信息与工作状态必须满足电路板级。

一旦本线路的通信系统发生故障，将及时切换成主备用设备，网络配置也可在排除故障后自动恢复。如遇设备故障，通信系统会发出明显的告警信号，并迅速启动与故障相对应的向导模块，积极配合网管人员维护系统的安全稳定。

3系统设计

3.1设计思路

考虑到轨交网络未来的业务扩展，依据当前轨交运营单位的发展需要，对于轨交通信设备故障分析系统的设计将会是一个完整、全局的系统体系，本线路以安全稳定运行为基本要求，实现高效的告警提示与更多的功能扩展。

3.2系统功能模块

轨交通信设备故障分析系统大致由数据采集模块、储存模块、监视模块与分析模块这四个部分构成，下面将就这些主要模块进行阐述。

数据采集模块主要是收集通信子系统的运行状况与告警信息，采集模块在各个子系统中皆有对应的数据接口，通过此接口进行数据的传输并将其统一储存至模块中。因通信子系统的类型多样，数据格式不一，因此在存储之前需对其进行格式转换，这部分内容都将在采集模块中完成。

数据储存模块用于保存采集模块所收集的各类信息，储存模块具有安全性、稳定性、易存储性等诸多优点，定期整理优化所有的存储数据，及时删除无用数据。另外，储存模块出于稳定性的考虑，会对所有数据进行备份，并对数据的参阅划分不同的权限，一般不能轻易修改，确保所收集数据的可靠性、准确性与有效性。

故障分析模块是整个线路系统的核心，读取并分析储存模块中各通信子系统的运行信息，除了尽早判断潜在的故障以外，还能够对其进行趋势预判。采集模块所包含的信息除了各个子系统的故障告警信息以外，还有系统的运行状态信息，鉴于各个子系统的结构框架和运作模式不尽相同，故需对其编订针对子系统的分析算法。考虑到故障分析功能的高效化，故障分析模块具有分析状态信息的基础模型，可在基础模型上结合子系统的特性开展算法继承和扩展。

监视模块是用户管理员和故障分析系统之间的交互模块，为用户管理员提供管理、配置的专用接口。监视模块负责将储存模块内的各子系统的状态信息和故障分析模块对状态信息的分析结果呈现给用户管理员，便于用户管理员查看拓扑图、子系统列表和告警列表等来了解通信设备的运行情况，历史查询和实时查询均能显示详尽的系统告警信息。

利用这四个模块的功能扩展，可方便用户管理员快速查询子系统的其它数据，诸如账户信息、文档信息、配线架信息等，甚至利用交接班管理功能来开展合理的人员安排，包括日至查询、交接班日志、交接班排计划等。系统管理员可增添或删除使用本系统的用户，赋予其不同的操作权限。

4关键技术

4.1数据库设计

根据3NF（third normal form）原则进行数据库表的设计，即表内每列每项就是最小的细分单元，每列每项必须与主键有所关联，一个数据库表只能说明一件事，无关的列或相另行开表，根据以上规定，轨交通信设备故障告警与分析系统的数据结构将涵盖站点、板卡、子系统和故障告警灯等数个数据库表，更为详细地表明系统构成，便于之后的故障分析。

4.2故障分析

维保人员可从数据储存模块中提取通信子系统的运行状态信息，并利用各自的分析模块触发告警机制，故障排除后，告警信息将作为历史告警信息保存至储存模块中，方便日后查询。告警信息通常为多个字段，所含信息包括故障描述、故障级别、故障产生时间、故障所在位置、故障排除时间等。

对于故障的分析模型，需事先建立整个轨交通信网络的拓扑信息，即使网络出现变化，监测故障的功能始终不会间断。网元层与网络连接层共同构成该部分，网元层负责各类网络设备的描述，网络连接层负责网元连接关系的描述，一旦故障告警信息已知，将会为网管人员提供故障的具体位置，及时修复故障，恢复线路的正常运行。

4.3系统配置

在系统的应用过程中，将已完成的系统与轨交通信设备相连接，并进行必要的调试，以求达到合适的运行状态。为了使两者相适应，需要对软件系统和硬件系统开展配置与安装，结合所在环境进行合理的部署，采用配置不同的软件参数来确保系统的稳定性与运行效率，例如Quad core单芯四核的预设站点数不能小于30个，内存需达到4GB以上，硬盘应高达500GB，而Windows 2008的补丁要求需达到SP1级别。

5结语

综上所述，轨交通信设备故障分析系统的试运行取得理想的效果，，系统平稳运行，不仅提升了故障处理效率，加快地铁设备的自动化水平，意外故障的处理速度也明显提高，大大改善轨交设备的运营质量，是轨交运营的重要保障之一，具有广阔的应用前景。

参考文献：

[1]时虎.城市轨道交通通信系统集中维护的实施方案[J].中国科技博览，2015，（15）：120-121.

[2]陈东伐.城市轨道交通通信集中告警系统的方案设计[J].城市轨道交通研究，2011，（8）：51-53.