張賽

（北京市軌道交通建設管理有限公司，北京 100000）

0.引言

在城市公共交通體系當中，城市軌道交通是最關(guān)鍵的一部分，其優(yōu)勢在于能耗低、污染小、運送效率高等。近年來，隨著城市化進程的不斷加快，各大城市高度重視軌道交通建設，如何保障軌道交通運行安全顯得尤為重要[1]。軌道交通系統(tǒng)中，信號系統(tǒng)具有指揮行車的功能，其設計是否合理，對軌道交通運營效率和安全影響較大。在各個正線車站、車輛段、停車場及控制中心維護設備當中，信號維護支持系統(tǒng)可以利用通信傳輸通道，快速組建獨立的信號網(wǎng)絡，便于專門的維護與支持。為此，開展城市軌道交通信號維護支持系統(tǒng)研究具有重要意義。

1.城市軌道交通信號維護支持系統(tǒng)的概述

城市軌道交通信號維護支持系統(tǒng)的組成成分較多，如圖1所示。

圖1 城市軌道交通信號維護支持系統(tǒng)

在城市軌道交通信號維護支持系統(tǒng)當中應用了很多技術(shù)，比如計算機、通信技術(shù)等，可以遠程實時監(jiān)測和維護信號維護支持系統(tǒng)的設備運行狀態(tài)，以便做到故障預防、排查、定位、分析及處理，進一步提升城市軌道交通信號維護系統(tǒng)的管理能力。在城市軌道交通當中，信號維護支持系統(tǒng)的特點如下[2]：

第一，信號維護支持系統(tǒng)具備安全性與獨立性。于信號系統(tǒng)來講，維護支持系統(tǒng)是安全且獨立的，當故障出自于維護支持系統(tǒng)時，基本上不會對信號系統(tǒng)的運行造成影響，也就是說，信號維護支持系統(tǒng)和軌道交通的信號系統(tǒng)兩者是相互獨立的。

第二，信號維護支持系統(tǒng)具備開放性與可拓展性。作為一個開放的系統(tǒng)，維護支持系統(tǒng)在信號技術(shù)不斷進步的同時，也呈現(xiàn)出多功能的特點，開放的系統(tǒng)更能降低成本，且有助于擴展功能。

第三，信號維護支持系統(tǒng)具備多樣性與融合性。隨著信號技術(shù)的迅速發(fā)展，維護支持系統(tǒng)的功能愈加多樣化，而非功能單一地只能對個別設備支持，只有充分的融合性才能將維護支持系統(tǒng)的功能充分發(fā)揮出來，才能便于維修。

第四，信號維護支持系統(tǒng)具備友好的人機界面。目前來看，在城市軌道交通信號維護支持系統(tǒng)當中，該系統(tǒng)具備友好的人機界面，有利于更人性化地維修操作，提高維修效率。

2.城市軌道交通信號維護支持系統(tǒng)的必要性

在城市軌道交通運行當中，信號維護系統(tǒng)對于保障行車安全、提升運行效率發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在現(xiàn)代化交通事業(yè)當中，對于城市軌道交通而言，信號維護支持系統(tǒng)具有極高的應用價值。信號維護支持系統(tǒng)的主要功能是實時監(jiān)測、維護軌旁和車載設備，一旦發(fā)現(xiàn)故障，可第一時間進行故障診斷及維護[3]。在列車自動控制系統(tǒng)當中，信號維護支持系統(tǒng)并不在其安全范疇以內(nèi)，為此，對于行車調(diào)度不會造成不良影響，即便是信號維護支持系統(tǒng)發(fā)生了故障，亦不會對軌道交通的正常運行造成影響。就目前來講，從技術(shù)層面分析，信號維護支持技術(shù)基本上較為完善且相對成熟，但在功能方面卻存在諸多缺陷，比如功能單一、分散，且廣度及深度不足。為此，完善城市軌道交通信號維護支持系統(tǒng)十分必要。要求信號維護支持系統(tǒng)在實現(xiàn)其基本功能的同時，還要實現(xiàn)對核心設備的拓展功能，比如聯(lián)鎖機在線、遠程診斷等，便于維修人員及時找出問題，更好地獲取技術(shù)支持。

3.城市軌道交通信號維護支持系統(tǒng)實現(xiàn)方案

隨著城市化進程的不斷加快，城市交通模式也發(fā)生了翻天覆地的變化，軌道交通的出現(xiàn)給城市居民的出行帶來了很大便利。但在設備維護及管理當中，信息檢測不準確、不全面十分常見。為此，本文基于城市軌道交通發(fā)展現(xiàn)狀，以信號維護支持系統(tǒng)為研究對象，希望通過合理化的設計打造一個全面性、綜合性的信號維護支持系統(tǒng)，以便實時監(jiān)控設備，做好數(shù)據(jù)分析工作，這對于降低維護成本，提高線路可靠性意義重大。

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

城市軌道交通信息維護支持系統(tǒng)的應用，可按照系統(tǒng)功能需求做好各項設備維護管理和智能化分析工作。也可根據(jù)反饋信息，提出有針對性的處理方案，圖2為維護支持系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架。

圖2 維護支持系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架

由圖2可見，在系統(tǒng)功能方面，自動化系統(tǒng)可利用通信網(wǎng)絡連接監(jiān)控裝置，在各個操作員站采集數(shù)據(jù)。與此同時，利用操作員站還能提供給設備網(wǎng)絡通道和監(jiān)控系統(tǒng)，再通過服務器實現(xiàn)交換信息的作用，此時，現(xiàn)場、車站及控制之間便會構(gòu)建一個完整的應用架構(gòu)。在城市軌道交通信號維護支持系統(tǒng)當中，可以預測設備運行狀態(tài)，評估設備的性能，最大限度降低故障發(fā)生。

3.2 系統(tǒng)需求

由系統(tǒng)需求層面分析，在城市軌道交通信號維護支持系統(tǒng)當中，系統(tǒng)需求包括以下幾點：

第一，準確記錄設備運行及保養(yǎng)信息。在軌道交通運行當中，涵蓋了大量信息數(shù)據(jù)，若反饋不及時，將會對維護工作的實效性造成不利影響。設備維護主要依靠設備使用周期運行狀態(tài)計算，從而得出大量設備故障、維護數(shù)據(jù)，為后期維護提供信息支持。

第二，備件需求設置。一般情況下，設備維護工作計劃和生產(chǎn)計劃在時間方面很容易出現(xiàn)沖突，若在沒有合理預測備件需求的情況下進行維護，很可能會發(fā)生備件不足等問題。因此，設備管理單位需要及時掌握備件需求，詳細了解設備維護及故障相關(guān)數(shù)據(jù)，便于提高維護工作效率。

第三，滿足決策支持。根據(jù)不同層次的設備維護需求制定相對應的決策支持，這也是信號維護支持系統(tǒng)的關(guān)鍵。也就是說，要求根據(jù)不同設備類型及維護方案制定不同層次的決策支持。

3.3 系統(tǒng)設置

3.3.1 硬件方面

軌道交通信號維護支持系統(tǒng)當中運行通道構(gòu)成有2個方面，其一，地鐵站區(qū)域內(nèi)的客戶端；其二，監(jiān)控中心服務器。在內(nèi)部局域網(wǎng)當中進行服務器連接，并與交換機結(jié)合，完成系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)交換，從而打造一個完善的維護支持系統(tǒng)運行通道[4]。當前，數(shù)據(jù)量增長速度很快，對維護支持系統(tǒng)的服務器運行提出的要求越來越高。

3.3.2 系統(tǒng)開發(fā)方面

軌道交通信號維護支持系統(tǒng)開發(fā)當中，最主要的管理內(nèi)容為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。根據(jù)城市軌道交通的特點可在車輛段位置設置具體的控制中心，先利用客戶端進行各項工作處理，隨后在轉(zhuǎn)給服務器，這樣可以縮短客戶端響應時間，為客戶端響應提速。同時，計算機內(nèi)存儲了大量數(shù)據(jù)，比如設備維修數(shù)據(jù)、保養(yǎng)數(shù)據(jù)、出廠參數(shù)等?？赏ㄟ^數(shù)據(jù)庫完成資料的搜集和查看。為了保護數(shù)據(jù)，確保信號維護支持系統(tǒng)的正常運行，可采用SQL Server數(shù)據(jù)庫，從而達到信號維護支持系統(tǒng)設計結(jié)構(gòu)需求，便于快速集成。在整個系統(tǒng)當中，開發(fā)語言為C#，開發(fā)平臺為VS平臺，從而達到開發(fā)功能，更好地匹配現(xiàn)代開發(fā)工具。

3.3.3 界面方面

設置管理員權(quán)限，登錄后便可進行相關(guān)操作。由信號維護支持系統(tǒng)主界面的功能需求分析，需包括信息設置、備件管理、設備使用管理等方面。

3.3.4 數(shù)據(jù)庫方面

在城市軌道交通信號維護支持系統(tǒng)運行當中，數(shù)據(jù)量很大，極易發(fā)生數(shù)據(jù)冗余問題，為避免此類問題發(fā)生，需從數(shù)據(jù)庫功能需求方面下功夫，要求保證數(shù)據(jù)庫的擴展性。與傳統(tǒng)的硬編碼模式相比，通過數(shù)據(jù)驅(qū)動可以進一步增強系統(tǒng)的擴展性[5]。比如說，字段設計當中，可按照要求確定字段長度、類型等。索引設計則需達到快速獲取數(shù)據(jù)的目的。

整體來講，在城市軌道交通信號維護支持系統(tǒng)設計當中，在VS平臺通過C#語言進行信號維護支持系統(tǒng)設計，并與系統(tǒng)運行環(huán)境結(jié)合，做好硬件配置和流程開發(fā)工作，待主運行界面設計好之后還需考慮數(shù)據(jù)庫等問題，做好數(shù)據(jù)庫信息整理及處理，整合現(xiàn)有維護信息，從而完善信號維護支持系統(tǒng)，提高行車安全。

3.4 系統(tǒng)應用

城市軌道交通維護支持系統(tǒng)可以實時監(jiān)測軌道交通各個設備的運行狀態(tài)，比如信號機、電力網(wǎng)、定位線路、屏蔽門等，同時，還可以利用先進的信息化技術(shù)，比如云計算、大數(shù)據(jù)等，實時對各種運行設備的狀態(tài)進行分析，獲取運行數(shù)據(jù)，并在大量運行數(shù)據(jù)當中篩選出故障數(shù)據(jù)信息，為維修設備提供信息支持。在日常維護當中，城市軌道交通信號維護支持系統(tǒng)的維護流程為“設備運行數(shù)據(jù)監(jiān)測—干擾數(shù)據(jù)剔除—設備故障數(shù)據(jù)篩選—維修建議傳達—確認故障信息—發(fā)出故障警報”。

4.城市軌道交通信號維護支持系統(tǒng)的應用及發(fā)展

網(wǎng)頁和數(shù)據(jù)庫程序開發(fā)是城市軌道交通信號維護支持系統(tǒng)的關(guān)鍵內(nèi)容，要求在服務器和客戶端之間進行實時交互，為此，需要實現(xiàn)動態(tài)化網(wǎng)頁設計[6]。與此同時，作為支持系統(tǒng)正常運行的關(guān)鍵技術(shù)，數(shù)據(jù)庫應做到存儲、分析及管理數(shù)據(jù)的各項工作，因此，在信號維護支持系統(tǒng)應用與發(fā)展當中，需要關(guān)注以下幾點：

第一，數(shù)據(jù)庫技術(shù)。在數(shù)據(jù)庫技術(shù)應用當中，需要準確判斷、對比及查詢多個數(shù)據(jù)的采集值，為了完成這一任務，應構(gòu)建關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。一般來講，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的組成包括一個或若干個數(shù)據(jù)表格，在表格當中詳細記錄所有設備的運行信息。

第二，動態(tài)化網(wǎng)頁設計。為了保障信號維護支持系統(tǒng)正常運行，必須在服務器和客戶端之間建立交互關(guān)系，例如，通過人工方式對設備運行狀態(tài)進行查詢或者通過人工方式處理故障信息等。

第三，做好監(jiān)測與檢測工作。城市軌道交通運行時離不開諸多設備的共同協(xié)作，各個設備之間只有完美配合才能確保行車安全。一旦某一設備出現(xiàn)故障便會出現(xiàn)列車停運等問題。為了進一步提升城市軌道交通運行的安全性，需要加大設備監(jiān)測和檢測力度，實時監(jiān)測設備的運行狀態(tài)，及時檢測設備故障，找出故障原因，有針對性地提出解決對策。比如說，鄭州地鐵1號線運行當中突發(fā)異常，經(jīng)信號維護支持系統(tǒng)檢測結(jié)果顯示牽引裝置故障，待確定故障原因后及時上報相關(guān)部門并指派專人維修，從而提高城市軌道交通運行的安全。

第四，更新微機監(jiān)測系統(tǒng)。在城市軌道交通運行過程中，隨著使用時間的增加，加上技術(shù)的不斷革新，需要不斷更新系統(tǒng)，不斷改進微機監(jiān)測系統(tǒng)。在城市軌道交通信號維護支持系統(tǒng)當中，微機監(jiān)測系統(tǒng)是最為關(guān)鍵的一部分，是電氣集中聯(lián)鎖設備和計算機聯(lián)鎖設備一體化的檢測系統(tǒng)，通過微機監(jiān)測系統(tǒng)可以及時檢測、排查設備故障，提高故障處理效率。

第五，人工智能化發(fā)展。人工智能化是城市軌道交通信號維護支持系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，利用安全隔離和專業(yè)知識庫全面檢測設備的運行狀態(tài)，找出故障原因，并剖析軌道交通信號維護支持系統(tǒng)當中存在的問題，為設備維護提供便利。除此之外，還要注重數(shù)據(jù)統(tǒng)一化處理，伴隨設備運行時間的不斷增加，數(shù)據(jù)信息量日益增多，為了進一步提升系統(tǒng)的運行效率，需要完善數(shù)據(jù)統(tǒng)一化信息處理系統(tǒng)，以便維護系統(tǒng)功能，保證操作界面流暢[7]。

5.結(jié)語

在城市建設當中，軌道交通是重要的公共交通，在提高交通資源利用率、緩解城市交通擁堵、減少環(huán)境污染等方面具有十分重要的意義。信號維持支持系統(tǒng)是城市軌道交通的主要組成，通過信號維護支持系統(tǒng)的應用可以保障列車運行安全。為此，本文在全面了解信號維護支持系統(tǒng)特點的基礎上，提出了信號維護支持系統(tǒng)實現(xiàn)方案，即在VS平臺通過C#語言進行信號維護支持系統(tǒng)設計，并與系統(tǒng)運行環(huán)境結(jié)合，做好硬件配置和流程開發(fā)工作，同時，做好數(shù)據(jù)庫信息整理及處理，完善信號維護支持系統(tǒng)，提高行車安全。