試述軌交通信設備故障告警與分析系統(tǒng)的設計與應用

袁武

【摘 要】當前軌交系統(tǒng)是城市交通網絡的重要組成部分，加之城市軌交的日人流量巨大，一旦出現意外故障往往對正常的交通運營造成不可避免的影響，因此本文詳細闡述軌交故障告警分析系統(tǒng)及其模塊組成與關鍵技術，并將其引入上海軌交9號線，最終取得良好的應用效果，證明這一系統(tǒng)十分具有推廣價值。

【關鍵詞】軌道交通 通信系統(tǒng) 故障分析

現代軌道交通已日漸成為一個復雜、立體的系統(tǒng)工程，其通信系統(tǒng)在諸個軌交設備之間建立聯系并協(xié)同工作，是整個軌交系統(tǒng)內不可或缺的重要體系之一。通信系統(tǒng)的分析和故障報警確保系統(tǒng)得以安全穩(wěn)定地運行，現今多數機房采取24小時值班機制與環(huán)境設備的定時巡查，但未能從根本上徹底解決故障設備的存在。針對此類現象，本文提出關于與通信設備相關的故障告警系統(tǒng)方案，探究如何實現其主要功能，以便實時監(jiān)測軌交通信網狀態(tài)的具體變化，最終達到故障統(tǒng)一告警的目的。

1工程概況

上海軌道交通9號線從楊高中路至松江南站，線路全長49.24Km。全線設26座車站，其中4座高架車站，22座地下車站，設虹梅路控制中心一座，設九亭車輛段一座。通信設備是地鐵組織指揮列車運行，保證行車安全，提高運輸效率，傳遞運行信息，改善行車人員勞動條件的重要設施，保證其正常使用，對確保地鐵運行安全暢通有著至關重要的作用。

地鐵通信系統(tǒng)多、設備先進，安全可靠性要求高。設備的一個小小故障都可能造成很大的安全隱患，本線路引入軌交通信設備故障分析系統(tǒng)，完成系統(tǒng)的初始化配置后，依據目標站點的運行狀況，例如站點信息、告警要求、主板信息、網絡拓撲結構等，整理成相關的文字說明，經復審與專家審核后再開展具體的配置信息操作。將最終的配置信息一一輸入故障分析系統(tǒng)，逐一測試各個模塊，將其試驗結果與用戶需求相對比，提出行之有效的整改意見后重新調試系統(tǒng)，最終取得良好的運行效果。

2故障告警集中管理系統(tǒng)

2.1實現目標

在軌道交通的日常運營中，如果能夠實現故障的集中告警與分級管理，大大降低網絡系統(tǒng)操作的復雜性和網管人員的技術要求，除了使日常維護的工作量得以有效減少之外，由于集中網管使用簡單易懂的操作界面，有助于減少網管人員對整個軌交系統(tǒng)帶來的誤操作。另外，使用集中操作的網管終端將使各個子系統(tǒng)的配套設備得以減少，甚至精簡成為其中介設備。由此可見，采用故障告警集中管理系統(tǒng)將有助實現網絡資源的利用最佳化，利用網絡輸出設備來共享數據，簡化網管中心的配備設施，減少后期投入運行的設備投資，而且日常維護成本也將顯著降低。

依據最新設備的先進特點，使人機管理界面更加契合實際，使其操作方式更富一體化、人性化，軟件將以自動化的流程與運行操作為指導，故障維修時間將得以縮短，用戶詢問響應相較之前將更加快速，網絡能力的利用率將進一步提升。而數據庫的集中管理也是提升管理質量與效率的重要保障之一，故障告警集中管理系統(tǒng)通過監(jiān)測整個通信系統(tǒng)的運行狀況，采集并整理成性能報表，幫助本線路的網管人員實時掌握通信系統(tǒng)的變化趨勢，并作為下一步提升系統(tǒng)的重要依據。

2.2功能要求

管理終端可以實時顯示線路中各車站控制中心通信設備的實況圖，如遇故障，可依據子系統(tǒng)監(jiān)控設備發(fā)出的信息，第一時間進行故障定位，以傳輸系統(tǒng)為例，搶修流程圖如圖1所示。處于告警狀況或查詢狀況，各個子系統(tǒng)的故障信息與工作狀態(tài)必須滿足電路板級。

一旦本線路的通信系統(tǒng)發(fā)生故障，將及時切換成主備用設備，網絡配置也可在排除故障后自動恢復。如遇設備故障，通信系統(tǒng)會發(fā)出明顯的告警信號，并迅速啟動與故障相對應的向導模塊，積極配合網管人員維護系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。

3系統(tǒng)設計

3.1設計思路

考慮到軌交網絡未來的業(yè)務擴展，依據當前軌交運營單位的發(fā)展需要，對于軌交通信設備故障分析系統(tǒng)的設計將會是一個完整、全局的系統(tǒng)體系，本線路以安全穩(wěn)定運行為基本要求，實現高效的告警提示與更多的功能擴展。

3.2系統(tǒng)功能模塊

軌交通信設備故障分析系統(tǒng)大致由數據采集模塊、儲存模塊、監(jiān)視模塊與分析模塊這四個部分構成，下面將就這些主要模塊進行闡述。

數據采集模塊主要是收集通信子系統(tǒng)的運行狀況與告警信息，采集模塊在各個子系統(tǒng)中皆有對應的數據接口，通過此接口進行數據的傳輸并將其統(tǒng)一儲存至模塊中。因通信子系統(tǒng)的類型多樣，數據格式不一，因此在存儲之前需對其進行格式轉換，這部分內容都將在采集模塊中完成。

數據儲存模塊用于保存采集模塊所收集的各類信息，儲存模塊具有安全性、穩(wěn)定性、易存儲性等諸多優(yōu)點，定期整理優(yōu)化所有的存儲數據，及時刪除無用數據。另外，儲存模塊出于穩(wěn)定性的考慮，會對所有數據進行備份，并對數據的參閱劃分不同的權限，一般不能輕易修改，確保所收集數據的可靠性、準確性與有效性。

故障分析模塊是整個線路系統(tǒng)的核心，讀取并分析儲存模塊中各通信子系統(tǒng)的運行信息，除了盡早判斷潛在的故障以外，還能夠對其進行趨勢預判。采集模塊所包含的信息除了各個子系統(tǒng)的故障告警信息以外，還有系統(tǒng)的運行狀態(tài)信息，鑒于各個子系統(tǒng)的結構框架和運作模式不盡相同，故需對其編訂針對子系統(tǒng)的分析算法?？紤]到故障分析功能的高效化，故障分析模塊具有分析狀態(tài)信息的基礎模型，可在基礎模型上結合子系統(tǒng)的特性開展算法繼承和擴展。

監(jiān)視模塊是用戶管理員和故障分析系統(tǒng)之間的交互模塊，為用戶管理員提供管理、配置的專用接口。監(jiān)視模塊負責將儲存模塊內的各子系統(tǒng)的狀態(tài)信息和故障分析模塊對狀態(tài)信息的分析結果呈現給用戶管理員，便于用戶管理員查看拓撲圖、子系統(tǒng)列表和告警列表等來了解通信設備的運行情況，歷史查詢和實時查詢均能顯示詳盡的系統(tǒng)告警信息。

利用這四個模塊的功能擴展，可方便用戶管理員快速查詢子系統(tǒng)的其它數據，諸如賬戶信息、文檔信息、配線架信息等，甚至利用交接班管理功能來開展合理的人員安排，包括日至查詢、交接班日志、交接班排計劃等。系統(tǒng)管理員可增添或刪除使用本系統(tǒng)的用戶，賦予其不同的操作權限。

4關鍵技術

4.1數據庫設計

根據3NF（third normal form）原則進行數據庫表的設計，即表內每列每項就是最小的細分單元，每列每項必須與主鍵有所關聯，一個數據庫表只能說明一件事，無關的列或相另行開表，根據以上規(guī)定，軌交通信設備故障告警與分析系統(tǒng)的數據結構將涵蓋站點、板卡、子系統(tǒng)和故障告警燈等數個數據庫表，更為詳細地表明系統(tǒng)構成，便于之后的故障分析。

4.2故障分析

維保人員可從數據儲存模塊中提取通信子系統(tǒng)的運行狀態(tài)信息，并利用各自的分析模塊觸發(fā)告警機制，故障排除后，告警信息將作為歷史告警信息保存至儲存模塊中，方便日后查詢。告警信息通常為多個字段，所含信息包括故障描述、故障級別、故障產生時間、故障所在位置、故障排除時間等。

對于故障的分析模型，需事先建立整個軌交通信網絡的拓撲信息，即使網絡出現變化，監(jiān)測故障的功能始終不會間斷。網元層與網絡連接層共同構成該部分，網元層負責各類網絡設備的描述，網絡連接層負責網元連接關系的描述，一旦故障告警信息已知，將會為網管人員提供故障的具體位置，及時修復故障，恢復線路的正常運行。

4.3系統(tǒng)配置

在系統(tǒng)的應用過程中，將已完成的系統(tǒng)與軌交通信設備相連接，并進行必要的調試，以求達到合適的運行狀態(tài)。為了使兩者相適應，需要對軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)開展配置與安裝，結合所在環(huán)境進行合理的部署，采用配置不同的軟件參數來確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性與運行效率，例如Quad core單芯四核的預設站點數不能小于30個，內存需達到4GB以上，硬盤應高達500GB，而Windows 2008的補丁要求需達到SP1級別。

5結語

綜上所述，軌交通信設備故障分析系統(tǒng)的試運行取得理想的效果，，系統(tǒng)平穩(wěn)運行，不僅提升了故障處理效率，加快地鐵設備的自動化水平，意外故障的處理速度也明顯提高，大大改善軌交設備的運營質量，是軌交運營的重要保障之一，具有廣闊的應用前景。

參考文獻：

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