欒 夏，徐永能，喬 僑

（南京理工大學(xué)，江蘇 南京 210094）

隨著國家的快速發(fā)展，城市軌道交通的優(yōu)勢(shì)逐步凸顯，其在解決交通擁堵、緩解環(huán)境壓力、改善城市空間結(jié)構(gòu)、節(jié)約城市土地等方面具有很高的優(yōu)越性。作為一種高效的交通方式，近年來我國的軌道交通發(fā)展速度非?？?。城市軌道交通飛速發(fā)展雖然帶來了很多便利，但也無可避免地帶來了一些問題。由于信號(hào)系統(tǒng)故障曾造成上海地鐵發(fā)生側(cè)面碰撞和追尾的事故，城市軌道交通在快速發(fā)展的同時(shí)，安全問題也不容小視。信號(hào)系統(tǒng)是城市軌道交通中最容易發(fā)生故障的系統(tǒng)，同時(shí)又是最重要的系統(tǒng)，因此，發(fā)現(xiàn)并消除安全隱患，保障城市軌道交通安全平穩(wěn)的運(yùn)行是極其重要的事情。

1 城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展及組成

城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)經(jīng)歷了基于模擬軌道電路的列車自動(dòng)控制系統(tǒng)、基于數(shù)字軌道電路的列車自動(dòng)控制系統(tǒng)到基于通信的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程。城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的組成如圖1所示。

圖1中，ATC（Automatic Train Control）指的是列車自動(dòng)控制系統(tǒng)，ATS（Automatic Train Supervision）指的是列車自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，ATP（Automatic Train Protection）指的是列車自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)（Automatic Train Protection，簡稱ATP）?，F(xiàn)場(chǎng)軌旁設(shè)備、車載信號(hào)設(shè)備和控制中心及車站信號(hào)設(shè)備共同組成了ATC系統(tǒng)。

圖1 城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的組成

2 城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)安全隱患分析

信號(hào)系統(tǒng)安全隱患沒有被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，一旦累積到一定程度將會(huì)引起系統(tǒng)故障。因此，從信號(hào)系統(tǒng)故障問題著手，在診斷故障問題以及對(duì)故障的分析過程中發(fā)現(xiàn)安全隱患并對(duì)此進(jìn)行監(jiān)控是重點(diǎn)研究內(nèi)容。

表1 常用的幾種故障診斷技術(shù)及簡要說明

2.1 信號(hào)系統(tǒng)常用故障診斷技術(shù)

目前，常用的幾種故障診斷技術(shù)及簡要說明如表1所示。因此，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，可以采用流程圖法將繁雜的問題簡單化，更加直觀地顯示故障問題，可以展示出人為分析故障的過程。通過排查故障，可以將故障診斷方法運(yùn)用到相似的問題上，為故障分析提供方便的同時(shí)，也可以提高故障診斷的正確性以及故障解決的效率。

信息融合技術(shù)是一種能處理復(fù)雜信息的綜合處理技術(shù)，雖然所處理的數(shù)據(jù)具有不同的結(jié)構(gòu)和復(fù)雜的聯(lián)系，但仍能夠按照一定的規(guī)則提取出有價(jià)值的信息。將信息融合技術(shù)運(yùn)用到故障診斷技術(shù)中，將一個(gè)復(fù)雜的問題分解成多個(gè)簡單的問題，從而提高解決故障的效率。

2.2 采用故障樹分析法對(duì)故障進(jìn)行分析

故障樹分析法是分析系統(tǒng)安全性與可靠性最常用的方法，從一個(gè)可能的故障開始，由上至下，一步一步尋找導(dǎo)致這一故障發(fā)生的可能原因，直到原因不能夠被分析為止，并將這些事件的邏輯關(guān)系以樹形圖的方式表達(dá)出來。

根據(jù)信號(hào)系統(tǒng)的組成將ATP、ATO、ATS和車輛基地信號(hào)控制系統(tǒng)作為頂事件；找到引起各子系統(tǒng)發(fā)生故障的直接原因及原因組合；分析所有能夠引發(fā)子系統(tǒng)故障的事件，如果該事件依然能夠被分解，則將其作為下一級(jí)的輸出事件；逐級(jí)向下、層層分解，直到輸入事件不能再分解或者不必再分解為止；對(duì)故障樹進(jìn)行定性分析，即找出引發(fā)系統(tǒng)故障的所有可能性。在對(duì)故障樹進(jìn)行定量分析過程中，判斷引發(fā)故障的各底事件發(fā)生故障時(shí)引發(fā)信號(hào)系統(tǒng)故障的概率，即底事件概率重要度，從而找出容易觸發(fā)信號(hào)系統(tǒng)故障的原因，作為重點(diǎn)監(jiān)控對(duì)象。

2.3 利用故障診斷系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

故障診斷系統(tǒng)是一種智能診斷系統(tǒng)。故障診斷系統(tǒng)一般由信號(hào)設(shè)備故障推理機(jī)、數(shù)據(jù)庫、解答機(jī)以及圖形顯示等構(gòu)成。圖形顯示的主要作用是讓該故障診斷系統(tǒng)能夠和外部進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的交換，數(shù)據(jù)庫是用來存放信號(hào)設(shè)備可能出現(xiàn)的問題的集合，它包含了以往信號(hào)設(shè)備出現(xiàn)的種種問題。故障推理機(jī)能夠利用數(shù)據(jù)庫當(dāng)中的存有的資料信息，結(jié)合現(xiàn)在信號(hào)設(shè)備的運(yùn)行現(xiàn)狀，進(jìn)行故障原因的推理，找到引發(fā)故障的原因。解答機(jī)是根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部所具有的數(shù)據(jù)庫資料，用來解答用戶的問題團(tuán)。故障診斷系統(tǒng)除了能夠完成故障的發(fā)現(xiàn)、故障問題的分析、故障原因分析和提出故障解決方案，它還能夠在故障解決以后對(duì)整個(gè)信號(hào)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和二次診斷，防止同樣的故障再次發(fā)生。

2.4 建立狀態(tài)評(píng)價(jià)及風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)模型

及時(shí)檢測(cè)信號(hào)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，用健康指數(shù)進(jìn)行表示，用信號(hào)設(shè)備發(fā)生故障的概率為依據(jù)對(duì)健康指數(shù)進(jìn)行校正，對(duì)信號(hào)設(shè)備未來故障率進(jìn)行評(píng)估和計(jì)算，明確信號(hào)設(shè)備故障的嚴(yán)重程度，建構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)模型。通過對(duì)信號(hào)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)估及時(shí)發(fā)現(xiàn)不良情況，并進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定，根據(jù)評(píng)定結(jié)果確定安全隱患。

3 結(jié)束語

本文介紹了城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的組成，明確了研究對(duì)象；列舉了信號(hào)系統(tǒng)常用故障診斷技術(shù)，并大膽設(shè)想把信息融合技術(shù)加入到故障診斷技術(shù)中，從而提高故障診斷效率。從故障問題中找尋安全隱患并加以檢測(cè)和監(jiān)控，希望通過以上方法能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)信號(hào)系統(tǒng)存在的不安全因素并加以防護(hù)，為城市軌道交通安全高效運(yùn)行保駕護(hù)航。

［1］杜平.城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展［J］.鐵道通信信號(hào)，2010（05）：56-58.

［2］GIARRATANO Joseph.專家系統(tǒng)原理與編程［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

［3］胡守仁，余少波，戴葵.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)論［M］.長沙：國防科技出版社，2007.

［4］商暉，燕飛，李開成.貝葉斯網(wǎng)絡(luò)在軌道交通屏蔽門系統(tǒng)安全分析中的應(yīng)用［J］.城市軌道交通研究，2011，14（11）：47.

［5］張學(xué)工.關(guān)于統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論與支持向量機(jī)［J］.自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2000，26（01）：32.

［6］蔣昌俊.Petri網(wǎng)的行為理論及其應(yīng)用［M］.北京：高等教育出版社，2003.

［7］張志倜.城市軌道交通中計(jì)軸區(qū)段復(fù)位方式的分析［J］.城市公共交通，2010（12）：46-48.