维护监测系统在城轨信号系统中的应用和发展研究

2025-02-17刘洋

科技资讯 2025年1期

摘"要：随着各地城轨交通产业的不断发展，信号系统作为城轨各系统中最重要的安全性系统，其可靠性和完好率成为影响城轨系统安全运营的重要指标。维护监测系统作为监测设备运行状态、分析设备运行情况和提升设备维护质量的辅助系统，已经被应用于城市轨道交通设备系统中。通过分析维护监测系统产生的原因，回顾该系统在城轨交通中的发展历程，从系统组成结构和具体实现功能角度详细描述其在城轨信号系统中的深层应用，并阐述其在城市轨道交通行业中存在的重要意义。未来维护监测系统将会在更多设备系统中得到运用，正向着智能运营维护的方向迈进。

关键词：城市轨道交通"信号系统"维护监测系统"设备维护

Research"on"the"Application"and"Development"of"Maintenance"Monitoring"System"in"Urban"Rail"Transit"Signal"System

LIU"Yang

School"of"Intelligent"Engineering，"Chongqing"College"of"Mobile"Communication，"Chongqing，"401520"China

Abstract："With"the"continuous"development"of"urban"rail"transit"industrynbsp;in"various"regions，""signal"system，"serving"as"a"critical"safety"component"in"urban"rail"transit"systems，"its"reliability"and"integrity"rate"have"become"important"indicators"affecting"safe"operation"of"urban"rail"transit"systems."The"maintenance"monitoring"system，"as"an"auxiliary"system"for"monitoring"equipment"operational"status，"analyzing"equipment"operation"status"and"improving"the"quality"of"equipment"maintenance，"has"been"applied"in"urban"rail"transit"equipment"systems."By"analyzing"the"causes"for"the"emergence"of"maintenance"monitoring"systems，"this"article"reviews"the"development"history"of"this"system"in"urban"rail"transit，"describes"in"detail"its"deep"application"in"rail"transit"signal"systems"from"the"perspective"of"system"architecture"and"specific"implementation"functions，"and"also"explains"its"important"significance"in"the"urban"rail"transit"industry."Maintenance"monitoring"system"will"be"applied"in"more"equipment"systems，"moving"towards"intelligent"operation"and"maintenance"in"the"future.

Key"Words："Urban"rail"transit;"Signal"system;"Maintenance"monitoring"system;"Equipment"maintenance

信号系统作为城市轨道交通系统中的安全系统，能够保障城轨列车运行的安全性、准点性和舒适性。近年来，随着各类自动化技术的不断革新，信号系统也在向着集成化、智能化、自动化的方向发展，且各大信号系统供应商已经研发出各自的全自动驾驶系统，将我国城市轨道信号系统技术推向了新的高峰。由于信号系统目前的自动化属性和在城市轨道交通系统的重要性，如何通过设备日常维护、故障快速响应、缺陷及时处理来保证信号系统安全稳定的运行，成为了信号专业人员的重要任务。

城市轨道交通信号系统主要包含联锁子系统（Computer"Interlocking，CI）、自动防护子系统（Automatic"Train"Protection，ATP）、自动驾驶子系统（Automatic"Train"Operation，ATO）、自动监控子系统（Automatic"Train"Supervision，ATS）、车地无线子系统（Data"Communications"Subsystem，DCS）、电源子系统、轨旁基础设备子系统等诸多子系统，且与其他专业诸如车辆、屏蔽门、通信等专业接口较多，故而在信号系统日常维护和故障处理时所需要的数据检测和日志分析难度较大，非常考验维护人员的数据综合能力和分析能力，所以信号维护人员更需要辅助日常维护和故障处理的维护监测系统来解决此类痛点。本文从维护监测系统的功能入手，阐述其在城市轨道交通信号系统中的应用和发展，探讨其在城市轨道交通系统中存在的意义和发展方向。

1"维护监测系统概述

1.1"维护监测系统产生的原因

随着城轨交通各专业系统技术的不断精进完善，所有专业系统设备均已完成了集成化、自动化和智能化转变，这就对设备维护专业提出了更高的维护要求。如何有效减少日常设备监视和维护工作量；如何压缩设备处置延时、降低对运营的影响；如何预防性地评估设备状态及趋势；如何高效提升运营管理过程的效率；如何通过技术手段在保证运营安全和设备可靠的基础上有效的降低人力成本等需求成为了所要追求的目标。如果能够开发一套利用自动化系统辅助甚至代替部分人工完成设备的日常巡视和设备维护工作；通过智能诊断分析、实现故障处所的快速定位及智能化的维修指导；通过智能隐患预警分析，实现设备劣化趋势实时盯控，支持状态修转变；通过信息化、电子化的运维管理功能，提升效率；那么将可以满足设备专业养护维修及故障处理的需求。在各设备专业人员的迫切需求下，针对城市轨道交通环境下的维护监测系统应运而生[1]。

1.2"城市轨道交通维护监测系统发展现状

新世纪以来，随着城轨所有核心技术国产化率的不断提升，国内各大地铁公司及设备供应商联合，通过吸收其他行业先进理念，一步步研发出适合本城市线路的维护监测系统。其中，北京、上海、香港等地的城轨线路发展较快，成为了维护监测系统的发源地，他们不断引领着维护监测系统的发展，并在运用的过程中积累经验，进行更深入的探索和研究[2]。

北京地铁由于线路众多，设备维护压力较大，所以联合北京卡斯柯、北京交控等公司在转辙机和屏蔽门等故障率较高的设备上安装了实时监测模块，在监测设备状态的同时，降低设备故障的修复时间[3]；上海地铁在车辆系统维护上进行了突破，通过在车辆牵引、制动、车门等系统上安装监控模块，实现了对车辆实时运行状态的监控，在列车运行中或维护保养中都可以立即发现其中存在的问题，降低了车辆系统运行的故障率[4]；香港地铁更重视调度在地铁运营中发挥的功能，建立了完善的调度运维系统，将各重要系统的数据全部上传整合至调度系统中，让调度能够更全面地了解线路运行状态，从而更好地指挥列车运行[5]。

维护监测系统在其他城轨设备中的成功应用对信号研究人员产生了启发，作为城市轨道交通中的安全系统，如果能在信号设备中安装维护监测系统，将能够更好地提升信号系统的各项性能指标，保证列车的安全准点运营[6]。

2"维护监测系统在城轨信号系统的应用

2.1"信号维护监测子系统的构成

信号维护监测子系统是保障轨道交通运营安全、实时监测设备运行状态、挖掘设备存在的隐患、解析设备出现故障的原因、指导现场维护维修、提升维护终端集成度、提高维护检修人员的作业效率、提升维护检修人员的专业水平的重要系统。信号维护监测子系统能够实现实时对道岔/转辙机、计轴/轨道电路、信号机、继电器、电源设备等系统的电流、电压、输入/输出状态等进行数据监测，存在异常状态时会进行声光报警；实现对CI、ATP、ATO、ATS、DCS等系统的运行状态进行实时监视，存在异常状态时会进行声光报警；实现对权限信号设备的操作记录、运行状态、故障数据进行在线存储，并具有回放功能；实现信号维护终端的集成一体化，将其他信号子系统网络监视工作站统一集成，并进行图形化、智能化显示，方便维护人员及时查看；实现对设备历史运行状态数据和故障数据进行整体分析，诊断故障产生的原因及可能的故障位置，提示隐患预警；具备智能维护功能，提示设备可能存在的各级隐患、给出具体的维护建议和更换策略。

信号维护监测子系统一般利用控制中心、正线各站及车辆段、停车场的设备建立分布式系统，系统设备主要设置于信号维修中心和各车站的信号设备间，分别通过布置不同的设备和软件，实现对应的功能。维修中心设置一套中心设备，包括应用及数据库服务器、数据存储服务器、各车站独立的维护工作站、数据输入与输出交换机等设备，并在控制中心及备用控制中心各设置一套维护工作站作为中心层对线路总体情况进行分析判断。正线设备集中站及场段各设置1套车站采集设备，包括车站监测站机、车站接口机、采集机柜、采集单元等用于数据采集，并在正线及车辆段的信号设备间、工区等设置1套维护工作站方便信号人员巡视查看。

2.2"信号维护监测子系统的功能

维护监测子系统的主要功能之一为监测和诊断信号其他子系统的运行状态，其通过在全线安装的监测设备对中心、车站、场段和列车所有信号设备和子系统的服务器、交换机、设备板卡、工作站等电子设备的运行数据进行在线实时监控和记录，记录数据包括但不限于列车运行数据、进路操作记录、设备主备状态及切换信息、数据交互信息、接口信息等，出现异常状态将按照设定等级给出报警信息；对全线道岔与转辙机、信号机、计轴与轨道电路、防雷模块、继电器、组合架等基础设备的电气参数、模拟量与开关量数据进行在实时在线监测和记录，记录数据包括但不限于电压电流数据、继电器动作信息、接地状态测试、转辙机缺口监测、光缆通断信息、电缆绝缘信息等，当出现异常状态将按照设定等级给出报警信息。系统将设备实时运行数据和异常报警信息进行收集、分析和处理，并通过网络传输至维护终端，以图标、界面或场景模拟等可视化方式呈现，方便信号专业维护人员进行查看。同时，系统会将所有采集数据通过数据存储服务器进行存储，方便信号专业维护人员以查看设备运行日志和设备历史回放的形式分析历史操作记录和历史运行数据。系统还可以统计周期内各系统的运行数据，并能按照维护人员的要求生成单项设备或总体设备的运行日报、月报、季报、半年报和年报，并能拷贝输出。

维护监测系统的另一个重要功能是对信号系统进行智能分析和综合诊断。当信号系统发生故障或出现隐患时，维护监测系统需要在工作站界面上显示故障或隐患可能存在的地点并提供相应的解决方案。由于系统所采集和监测的设备数据和运行信息十分精确，所以通过系统内部的分析能够对故障或隐患发生的点位进行精确定位，并通过基于原理图的展现方式，可实现对故障处所的可视化指示，及时指导信号专业人员处理故障或消除隐患。维护监测系统能够通过收集其他系统的历史运行数据和故障发生数据，分析系统每个维护周期内调度和车站人员的操作数据、信号人员的维护数据、系统发生隐患和故障的时段和频率，生成系统后续的维护指导方案、设备更换建议和更新改造提议，并通过曲线智能分析、图表数据展示等多种可视化形式对信号维护人员产出直观的分析报告和解决方案。

3"维护监测系统未来的发展方向

目前，维护监测子系统已经被广泛应用在城市轨道交通新建线路的信号系统中，并且逐渐拓展到综合监控系统、自动售票检票系统、数据采集与监视控制系统等专业设备中，并随着设备系统自动化程度的加深而孕育出更多方便设备专业人员维护管理的功能，如图纸资料管理、生产计划管理、备品备件管理等。将来维护监测子系统一定会朝着智能运营维护所要求的方向，做到更加专业化、自动化和智能化。

4"结语

从信号系统的安全性角度出发，本文阐述了维护监测系统产生的根本原因，从整体结构搭建和具体实现功能层面描述了其在城轨信号系统中的应用，并展望其未来在其他专业系统领域中的发展前景。在我国城市轨道交通里程大发展的将来，维护监测系统将会更广泛地应用与设备系统的运营维护中，并辅助设备维护人员更好地保证城轨列车的安全、稳定运营。

参考文献