地铁信号设备在线监测系统设计与实现

2021-04-17申志升

智能城市 2021年4期

申志升

（中交机电工程局有限公司，北京 100011）

信号系统的重要性始终贯穿在地铁领域，信号系统作为地铁运营行车指挥系统，保障运营效率的同时确保行车安全。近年来，随着地铁线路的不断增加，各个城市均在逐渐扩张自身的地下路网，完善地铁线路的信号系统，成立地铁运控中心。列车的运行受运控中心的监控与指挥，运控中心能够掌握列车运行的全状态。首先，主要包括环境与设备监控系统、屏蔽门监控系统、火灾报警系统、信号系统等；其次，维护维修系统，其主要负责对全线各个站点机电设备状态的监控，若发生了故障，应立即与故障处理中心取得联系，由专业的工作人员前往现场进行维修。由于我国早期建设的一部分地铁线路“信号系统”处于运行状态，随着运行时间的不断增加，较多设备都出现了老化、反应速度较慢等情况。因此，为了充分保障地铁线路的运行稳定性，应建设在线监测系统，为地铁线路的正常运行提供充分保障。

1 地铁信号设备在线监测系统的设计

1.1 系统结构设计

地铁信号设备在线监测系统分为设备层、站机层、服务层以及客户层四个部分，四个部分间相互协调，充分保障维护、监测的需求能够得到充分满足。

从客户层的角度来说，客户层需要承担后期数据分析、统计、智能判断的重要任务，需要及时接收在线系统传输的各种检测数据，针对数据进行有效的处理，充分保障自动检测功能以及远程接入功能能够由远程、客户端实现。对比数据分析后的结果，可保障设备层能够及时接收信号，针对实际的不同情况进行直连。

在服务层的角度，数据库服务器、网络服务器、监测服务器共同组成了服务层，一般情况下需要在服务层加装各种软件。监测服务的数据访问需要在数据服务器允许的情况下进行，充分保障数据储存、调用等工作的安全开展。网络服务器能够为在线监测系统，提供有效的浏览器服务，通过战机层数实现数据的实时监测。

通常情况下，站机层系统由采集进程、站机平台组成。采集集成能够接入监测数据，针对数据进行通信协议封装处理后，将数据传输到站机凭条中，利用Socket通信接入，随后与站机平台进行有效的连接，将数据主动地上报。

站机平台大多以统一建模的形式将数据进行统一储存，对数据进行分析，整合监测业务功能模块，通过插件的形式进行，接收数据之后，根据实际的需求在将本地数据传输到后端服务层。

组成设备层的设备多种多样，实现设备的监测、数据的监测是设备层的主要功能，通过这两个功能，可切实保障轨道电路的正常运行，确保各种数据能够实时的进行传输。设备层能够与上述三个层面共同结合形成一个“实施层”，各个方面之间互相协调运转，为在线监测功能的可靠性提供充分保障。

1.2 系统功能设计

（1）在线监测设备状态。在线监测系统的监测部分主要分为3个子系统，包括整体线路监测系统、消防控制监测系统、照明监测系统。每一个子系统均有明确的分工，且有不同的监测对象。数据能够切实在各个子系统间进行传递，能够上传监测系统的监测数据，充分保障了系统设备的稳定运行。

（2）异常管理。异常管理是针对在线监测系统进行监测过程中出现的异常情况进行管理。通常会采用优先级别设计与计算机警告，保障查询、处理功能的优先性，异常风险发生的可能性得到充分控制。针对不同的异常条件，对历史数据进行充分分析，提供多种有效的方案解决异常。因此，异常处理功能应建立在历史数据处理的基础上，且具备维修、跟踪的功能，可排除风险，系统会自动发出一些设备故障问题的情况以及解决情况。

（3）系统管理与辅助决策。系统管理功能由三个管理模块共同组成，其中主要包括在权限范围内对监测对象进行删除、修改、甄别、选定，设置权限级别以及在线查看运行日志。

辅助决策功能具备风险分析、状态诊断、专家诊断等功能。因此，应建立专家库，在故障发生的情况下第一时间找到故障发生的真正原因，充分保障故障能够得到有效解决。

2 关键性技术以及解决方案

2.1 存储技术

在整个地铁信号在线监测系统中，首先，应充分保障存储系统有相应的调用速度。为了实现这一目标，需要设置一些缓存容量，以缓存技术为根本保障，确保在线监测系统的相应速度，确保在数据导入系统的过程中，不会出现操作的失误。其次，在时间上，系统对缓存数据有较高的要求，当出现超过有效范围的情况发生时，系统相应会自动进行缓存空间释放和清除，保障大量数据的实时监测需求能够得到充分满足。在缓存区接到定时传输数据时，能够及时显示最新的数据状态，保障能够实时、在线反映数据。

2.2 分层通信技术

为了充分保障数据进行交换与传输过程中的速度与效率，同时保障在线监测系统能够充分发挥自身的作用，应充分满足不同传输条件下数据交换、传输以及显示的效率与速度。采用分层通信的模式处理数据通信方面的工作，能够充分满足以上要求。参照TCP协议中分层Socket通信，再通过战机的平台服务端，及时发送各种注册命令，确保各种注册采集能够在合理的情况下进行。

2.3 基于面向服务构建的业务集成设计

采用IT构建的方法设计服务构建，整个功能的中心是业务标准，且能够充分连接各个不同的业务，真正实现数据传输的功能。需要借助应答器在线唤醒的功能，进行无源应答器设置，确保实现出库定位的功能与目标。应合理的设置数据通信系统设备，如天线等设备。数据经过一定折返后进行定位，保障完成无源应答。

3 地铁信号系统在线监测系统工程的设计

3.1 信号监测系统设计

在线监测系统信号的调试与处理具有重要的作用，相关工作人员应当严格按照一定的顺序来保障信号的传输质量。信号系统的处理流程如表1所示。

表1 信号系统处理流程表

3.2 系统设备的防雷保护

在进行防雷措施施工规划设计的过程中，应充分保障施工的规范性、质量。其中，在进行外部及内部建设的过程中，应充分保障信号在线监测设备及整个地铁车站的大环境均能够受到有效的防雷保护，为整个地铁系统提供安全可靠的防雷防护。对于接地装置而言，相关施工部门应充分保障各个子系统的防雷接地保护；全面且细致地调节接闪器，将相应的防雷保护装置安装在计算机网络系统中，依托于站场控制系统，进行电话通信系统的雷电防护。

3.3 更新与改造

在线监测系统在运行的过程中，会受到各种因素的干扰，难以充分保障在线系统中各个设备的使用寿命，难以保障在线系统运行的稳定性。因此，应采用有效的措施，延长设备的使用寿命。例如，应及时维护各个运行设备，充分保障各个运行设备处于正常状态。其次，需要积极更新与改造各种设备的性能，充分满足地铁在线监测工作的各种需求，为整个系统运行的稳定性，奠定坚实的基础。当下地铁在线监测系统得到了不断优化，各种新型技术的更新层出不穷，如包含门禁一卡通系统、广播系统、消防系统、计算机网络系统、电话系统、动力环境及广播、消防联动系统媒体显示系统、LED显示系统、闭路电视监控系统、地铁站环境监测系统（漏水报警、温湿度等）的集成远程操控平台等。因此，应不断更新设备与技术，可充分保障在线监测系统满足科技发展的步伐，更加稳定运行。

随着科学技术的不断发展，一种基于云平台的地铁列车无线监控系统被广泛应用在地铁在线监测系统中。该系统由车载终端、云端运维软件、客户端软件组成。其中，ARM是车载智能终端的核心，以实现连接多个控制主机的作用，车辆的运行状态能够通过无线传输的方式传输至云端，云端中接收列车的实时运行数据，预判故障，对列车的运行状态进行全天候在线监测。