甘覲溪

摘要：中國(guó)城市的快速發(fā)展，城市公共交通系統(tǒng)也在逐漸發(fā)生著改變，城軌運(yùn)輸逐漸成為我國(guó)城市市民出行的重要方式。而在城軌列車運(yùn)行的過(guò)程中，其承載信號(hào)是保證地鐵車正常運(yùn)行的重要因素，其為地鐵列車的運(yùn)行提供對(duì)應(yīng)的控制和管理信息。對(duì)于當(dāng)前的地鐵車載信號(hào)維護(hù)和管理工作，其主要是通過(guò)RCM維修方式實(shí)現(xiàn)，這一技術(shù)在多個(gè)行業(yè)中都有應(yīng)用，且維修安全性較高，維護(hù)費(fèi)用較低，是大部分企業(yè)對(duì)設(shè)備維修的主要方式。通過(guò)RCM維修模式，其能夠?qū)Φ罔F行業(yè)中的各個(gè)模塊進(jìn)行充分的利用，保證設(shè)備維護(hù)的不斷優(yōu)化，從而保障地鐵車載信號(hào)的正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：地鐵列車車載信號(hào)設(shè)備 數(shù)據(jù)采集 智能預(yù)警系統(tǒng)

隨著城市軌道交通的快速發(fā)展普及，地鐵車輛的性能、安全等問(wèn)題受到軌道交通管理部門(mén)越來(lái)越多的重視。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)故障和事故進(jìn)行科學(xué)分析和取證，需要一個(gè)完整的、實(shí)時(shí)的列車行車事件記錄。地鐵列車信號(hào)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（俗稱“黑匣子”）正是為解決上述問(wèn)題而被廣泛采用的。目前，數(shù)據(jù)記錄儀主要為瑞士SecheronHaslerGroup公司的TELOC系列產(chǎn)品和德國(guó)DEUTAW-erkeGmhH公司的REDBOX系列產(chǎn)品。德國(guó)DEVAT公司設(shè)計(jì)的KWR6事件記錄儀，是基于新車輛的開(kāi)發(fā)，采用列車網(wǎng)絡(luò)控制原理對(duì)車輛的各個(gè)信號(hào)進(jìn)行采集，在硬件和軟件的開(kāi)發(fā)上成本很大，弊端在于不適用于已有車輛的改造。我國(guó)內(nèi)燃、電力機(jī)車，動(dòng)車組及高鐵上已普遍應(yīng)用數(shù)據(jù)記錄儀，但城市軌道交通車輛上安裝數(shù)據(jù)記錄儀是直到20世紀(jì)90年代才提出的新概念。為了滿足日常的維護(hù)工作需求，更好的還原設(shè)備在事故中的運(yùn)行狀態(tài)，急需對(duì)車載信號(hào)數(shù)據(jù)采集及智能預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行自主設(shè)計(jì)和研發(fā)。

1主要功能

1）列車ATP和ATO數(shù)據(jù)記錄采集傳輸。結(jié)合列控車載設(shè)備的工作原理，在完全不影響列控車載設(shè)備工作的前提下，實(shí)現(xiàn)ATP和ATO內(nèi)部數(shù)據(jù)訪問(wèn)、記錄，并根據(jù)實(shí)際使用的需求，將采集到的數(shù)據(jù)，一方面通過(guò)傳送給智能數(shù)據(jù)處理模塊;另一方面，通過(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，記錄實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)到硬件平臺(tái)本身存儲(chǔ)，并且根據(jù)需要，可以將數(shù)據(jù)拷貝到移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行拷貝保存。2）數(shù)據(jù)處理解析。根據(jù)實(shí)時(shí)使用車輛base進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，將車輛數(shù)據(jù)不同類型的數(shù)據(jù)內(nèi)容例如：進(jìn)路地圖、軌道狀態(tài)、TSR等分類進(jìn)行本地存儲(chǔ)，并區(qū)別存儲(chǔ)ATO和ATP數(shù)據(jù)，方便維護(hù)人員根據(jù)需要查看不同類型數(shù)據(jù)。3）歷史數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計(jì)。歷史數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計(jì)功能主要由系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄模塊和數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)模塊實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)記錄模塊記錄的歷史數(shù)據(jù)可以根據(jù)需要進(jìn)行自由的拼接，將需要進(jìn)行分析的歷史數(shù)據(jù)導(dǎo)入到數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)模塊中，實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的顯示、統(tǒng)計(jì)和查詢功能。數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)模塊能夠?qū)?dǎo)入的各參數(shù)歷史狀態(tài)信息以文字或圖表的方式進(jìn)行顯示，如同上述支持多形式的圖表顯示，對(duì)于特定歷史數(shù)據(jù)，能夠通過(guò)設(shè)置區(qū)段或時(shí)間范圍進(jìn)行查詢和數(shù)據(jù)導(dǎo)出。4）智能分析預(yù)警。智能分析預(yù)警模塊對(duì)歷史故障數(shù)據(jù)基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行聚類，能夠根據(jù)評(píng)估模型生成相關(guān)參數(shù)的預(yù)警閾值和故障判斷方法，進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)警。

2應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著信息化技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，地鐵信號(hào)系統(tǒng)的集成度和自動(dòng)化程度逐漸提高、功能日益強(qiáng)大，提高了列車運(yùn)行效率、減輕了運(yùn)營(yíng)人員的工作強(qiáng)度。與此同時(shí)，由于系統(tǒng)集成度和復(fù)雜度的增加，信號(hào)系統(tǒng)的故障也對(duì)正常運(yùn)行造成了更大的影響。如何對(duì)信號(hào)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如何減少故障所產(chǎn)生的影響，是提高信號(hào)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)維護(hù)質(zhì)量的一個(gè)重點(diǎn)課題。受制于維護(hù)工作的人力資源和技術(shù)手段，目前的日常維護(hù)基本上圍繞著設(shè)備的機(jī)械故障進(jìn)行。對(duì)于電氣故障，以事后修為主。涉及功能方面的電氣故障發(fā)生后，由于沒(méi)有定位故障的可靠手段，一般會(huì)采取分散有關(guān)部件進(jìn)一步定位故障的方式來(lái)確定故障部件。對(duì)于設(shè)備的電氣性能下降，通常會(huì)在發(fā)生2次故障后，才能定位故障部件并進(jìn)行更換。為減少信號(hào)系統(tǒng)故障對(duì)運(yùn)營(yíng)造成的負(fù)面影響，就必須要做到“事前修”，也就是在部件性能下降到一定程度后就進(jìn)行更換。信號(hào)系統(tǒng)的日志信息是判斷其運(yùn)行狀態(tài)和故障原因的重要手段。各廠商的信號(hào)設(shè)備都對(duì)此作了大量工作，目前主流信號(hào)廠商都已實(shí)現(xiàn)日志的在線存儲(chǔ)與報(bào)警。維護(hù)人員結(jié)合報(bào)警信息對(duì)故障時(shí)段的日志進(jìn)行分析，可以基本實(shí)現(xiàn)故障原因的分析與定位。但是，由于日志的信息太過(guò)龐大，以目前維修人員的人力資源而言，僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)出現(xiàn)故障的列車進(jìn)行日志下載與分析，且人工分析嚴(yán)重依賴個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)和細(xì)致程度。依靠人工對(duì)日志進(jìn)行分析、歸類和推理來(lái)實(shí)現(xiàn)故障預(yù)警是不可靠的。

3優(yōu)化措施

3.1性能指標(biāo)的跟蹤與比對(duì)

對(duì)于信號(hào)系統(tǒng)的傳感器，根據(jù)其工作特點(diǎn)可以繪制出變化曲線。通過(guò)對(duì)單個(gè)設(shè)備不同時(shí)間的曲線對(duì)比、多個(gè)同類設(shè)備的曲線對(duì)比，可得出其性能變化趨勢(shì)。具體處理原理如下：通過(guò)對(duì)日志信息中的測(cè)速報(bào)文、ATP處理報(bào)文和應(yīng)答器接收?qǐng)?bào)文的綜合處理和分析，可以得出測(cè)速電機(jī)（OPG）、測(cè)速雷達(dá)、車載應(yīng)答器傳輸單元（BTM）天線的工作狀態(tài)，根據(jù)它們之間的偏差，可確定傳感器的性能下降幅度并給出預(yù)警。

3.2地鐵車載信號(hào)維護(hù)優(yōu)化措施

對(duì)于地鐵車載信號(hào)設(shè)備的維護(hù)措施，其可以通過(guò)計(jì)劃預(yù)修制度和全員生產(chǎn)維修等不同制度進(jìn)行優(yōu)化改善。如計(jì)劃預(yù)修制度，這一制度是地鐵交通中最早的設(shè)備維修制度模式，其對(duì)設(shè)備的維護(hù)工作起到了非常重要的作用。對(duì)于這一制度，其是通過(guò)對(duì)設(shè)備進(jìn)行計(jì)劃性的管理來(lái)保證設(shè)備的正常運(yùn)行，通過(guò)對(duì)設(shè)備運(yùn)行中可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行提前預(yù)想，從而制定對(duì)應(yīng)的預(yù)防措施，保證設(shè)備能夠正常運(yùn)行。對(duì)于這一制度的執(zhí)行，其需要對(duì)修理周期和修理復(fù)雜系數(shù)進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，這兩項(xiàng)系數(shù)是判斷設(shè)備出現(xiàn)故障以及故障位置等的重要內(nèi)容。另外則是全員生產(chǎn)維修制度，這一制度是根據(jù)日本地鐵車載信號(hào)設(shè)備維修模式改善而來(lái)，其主要內(nèi)容包括對(duì)設(shè)備的各項(xiàng)效率進(jìn)行最高目標(biāo)確定以及全公司各部門(mén)之間的通力配合等。

4結(jié)語(yǔ)

總之，地鐵列車車載信號(hào)設(shè)備數(shù)據(jù)采集及智能預(yù)警系統(tǒng)，打破了國(guó)外廠商對(duì)國(guó)內(nèi)地鐵車載信號(hào)設(shè)備數(shù)據(jù)記錄儀的壟斷，實(shí)現(xiàn)車輛信號(hào)數(shù)據(jù)的可視化監(jiān)控，具有信號(hào)數(shù)據(jù)的快速查詢及統(tǒng)計(jì)分析功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)超出范圍的參數(shù)進(jìn)行報(bào)警提醒，同時(shí)實(shí)現(xiàn)一定程序上的自動(dòng)預(yù)警，為維護(hù)人員的維護(hù)提供可靠依據(jù)。在上海地鐵3、4號(hào)線的實(shí)車運(yùn)行測(cè)試中，達(dá)到了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，在數(shù)據(jù)永久存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)在線及離線分析、故障智能預(yù)警等方面實(shí)現(xiàn)了良好的應(yīng)用，為城市軌道交通的監(jiān)控和維護(hù)提供了有力的支持和保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙時(shí)昱，蔡國(guó)強(qiáng)，賈利民，等.基于數(shù)據(jù)融合的軌道交通車載故障智能診斷系統(tǒng)[J].智能系統(tǒng)學(xué)報(bào)，2008，12（3）：76-79.

（作者單位：蘭州軌道交通有限公司）