智能运维系统在轨道交通信号系统中的应用研究

徐璠 柏长胜

摘 要：信号系统设备安全运行为列车运行提供保障，利用子系统设备工作原理，对关键安全设备进行运行状态采集，综合大数据逻辑分析，有效预防设备隐患。在故障情况下，通过系统故障定位，降低故障对运营的影响。针对轨道交通信号系统设备运维保障技术问题，提出构建信号系统智慧运维保障体系，介绍系统功能特点，系统可以为信号设备故障排除提供支持，提高设备维护效率。

关键词：智能运维系统;轨道交通;信号系统

城轨交通是城市交通现代化建设的重要部分，随着地铁客流增加，需要不断压缩运维窗口时间。城轨交通信号系统工作要求保持安全性。发改委关于印发增强制造业核心竞争力三年行动计划的通知，提出围绕轨道交通安保强化过程，增强主动检测能力。城轨交通系统安全国家实验室开展信号系统智慧运维体系研发，通过调研国内主要城市信号系统设备维护现状，发现当前系统设备运维保障技术存在功能模式分散，系统抗风险能力不足，未充分利用采集数据等问题。信号系统出现异常会导致运营瘫痪，对信号系统设备质量要求不断提高，对设备运维状态监测成为当下面临的主要问题。

1 轨道交通智能运维系统的研究

随着轨道交通线网运營规模扩大，面对技术水平差异化，客流量持续增加及需要高效应对突发事件的局面，对设施可靠性安全性提出更高的要求。智慧运维是近几年轨道交通行业发展的新运维模式，有利于提升城轨交通装备智能化管理水平，其核心是利用传感器装置获取车辆设备运行状态，借助云计算等技术对设备系统故障诊断。如何保障轨道交通系统安全可靠运营降低维修成本，提升轨道交通设备智能化管理水平，成为轨道交通行业关注的热点。

当前国内主要城市信号系统设备运维模式存在许多问题，目前运维保障技术仅从信号系统进行设计，信息传递依赖人工进行，对故障下综合调度缺乏自动化分析[1]。对采集数据仅限于设备运行状态记录等，不利于系统安保能力提升，人员标准化操作等方面工作。不同厂家提供维护系统存人机界面不兼容，为运营单位设备维护带来不便。目前列车自动控制系统CBTC为正线信号系统城轨交通线路，采用ATS进行信号设备监测，无法全面监测设备运行状态。既有城轨交通信号制式不统一，各线路监测采集信息完整性参差不齐，采样数据来源单一，数据分析依赖人工经验，难以满足状态维修的要求。

智能运维系统大幅度提高维修保障效率[2]。车辆运维系统是以状态维修模式为主要发展目标的数字化系统，依托人工智能与健康管理等新技术，借助实时监控设备，分析城轨交通车辆运行数据，诊断设备运用健康状态，指导关键设备现场维修作业智能化管理。

2 轨道交通信号系统运维体系设计

车辆智能运维系统确保运营可靠性，应用大数据、PHM等新技术，通过汇集线网车辆运行状态数据、离线文件数据及音视频文件等数据，给应用层数据呈现。信号设备维护监测模式分为子系统分立式与ATS为主题维护监测模式。系统由车站信息采集传感器、采集终端及远程维护终端等组成。车站信息采集传感器将处理采集信息，部分经网络上传至中心服务器，中心通过维护终端，24 h监控设备运行状态。

建设年限较早的城轨交通线路中，先后系统维护监测体系分散设置，设有自动列车监控系统ATS，联锁维护系统SDM，维护支持系统MSS等。分立式维护监测提供部分分析功能，存在在线感知覆盖面不足等问题，无法实现跨越专业协同联动分析诊断。针对当前城轨交通信号系统设备运维技术问题，对轨道交通信号系统智慧运维体系需求分析。要求提供操作数据采集技术，集中信号系统设备维护监测诊断。通过对信号系统设备智能诊断风险预测，提升轨道交通运营安全[3]。对信号系统运行数据进行采集，用数据挖掘技术分析，更好地了解信号系统设备运行状态，有助于信号系统设备检修决策。制定统一行业化标准，使得厂家提供系统功能及操作方式等兼容。

智能运维采用先进技术，将传统运维管理变为信息化智能运维管理，轨道交通智能运维系统涉及各级线路信号系统、综合监控系统、自动售检票系统、屏蔽门系统、通风空调系统等。某条线路中系统内外部有很高关联度，某系统出现问题会影响其他系统，造成线路部分功能瘫痪。轨道交通智能运维系统应是运营核心支持系统，是典型两化融合技术的应用。城轨交通信号系统智能运维需求包括智能分析、运维管理等方面。

3 城轨交通信号智能运维系统建设

城轨交通信号智能运维系统由平台层，服务层技术架构组成，轨道交通信号系统智慧运维系统以实现设备状态检测功能为目的，包括系统配置层次结构与网络结构。系统层次结构为二级架构管理，二级管理为线网级运维管理，系统通过采用数据挖掘，统一运维信息接口等方式对信号设备智能诊断，健康状况管理。

线网运维保障平台利用计算机人工智能技术，通过专家故障诊断及评估体系等策略，对设备健康状况管理，将分析结果等以图形化界面形式展示，将维修任务发送至运维部门终端设备，平台由服务器、数据处理服务器等组成。功能模块包括数字化模式，应急处置模块，可靠性评估模块等[4]。数字化模块用于对信号系统相关设备数据数字化处理，应急处置模块对信号系统报警信息进行专家诊断;根据各线中信号系统结构特点，对信号系统可靠性分析;维修数据分析模块对维修数据统计分析，在LIMS系统中已有数据可自动同步到信号运维保障管理平台维修分析模块。

线路级运维保障系统划分为车站级设备、控制中心与沿线各信。线路级运维保障系统结构与原有系统结构一致，原运维保障系统中心级处理由线网统一建设。智慧运维目标是实现对设备智能化管理，包括设备智能诊断，全寿命周期分析等，确定设备维修工作内容，对设备购置投资，维修支出资产寿命周期进行管理，实现维修管理信息化。信号系统智慧运维体系增加设备可视化信息管理功能，智能诊断预测农，更好地检修决策。智慧运维系统对信号设备数据监测，实现城轨交通信号设备全覆盖监测，实现对道岔、外电网、数字音频轨道电路等非智能设备的监测[5]。利用计算机人工智能技术，从海量数据中筛选信号设备维护数据，滤除突变干扰后，出现异常趋势及时给出预警建议。为设备预防修检修决策等维护计划提供依据，提升系统抗风险能力。

4 结语

信号系统智慧运维系统为城轨交通信号维护提供解决方案，平台砼智能诊断功能，得到设备性能变化趋势，及时进行预警，做到状态维修。地铁信号智能运维系统平台依托集成化、智能化优势，在降低维护成本等方面产生显著效益。郑州地铁规划将线路信号系统纳入智慧运维保障体系，运维保障平引入数据挖掘技术，实现对信号设备全生命周期科学管理，提高信号设备维护质量，降低运维人员劳动强度，为城轨交通系统运行提供支持。

参考文献：

[1]黎婧娴.城市轨道交通信号系统云技术应用研究及发展[J].网络安全技术与应用，2020（7）：127-128.

[2]张俊.轨道交通智能运维系统应用探讨[J].智能建筑与智慧城市，2020（5）：70-72.

[3]陆鑫源，朱莉，张郁，等.城市轨道交通信号智能运维系统应用与实践[J].铁道通信信号，2020，56（3）：82-86.

[4]刘海，刘铄.智能运维系统在轨道交通信号系统中的应用[J].隧道与轨道交通，2019（S2）：195-197.

[5]朱志伟，范永华，罗运真.轨道交通信号系统智慧运维体系的应用研究[J].铁道通信信号，2019，55（4）：77-81.