城市軌道交通信號設(shè)備監(jiān)測技術(shù)研究

上海電氣泰雷茲交通自動(dòng)化系統(tǒng)有限公司 上海 201206

前言

信號集中監(jiān)測系統(tǒng)(CSM)作為信號系統(tǒng)自動(dòng)化測試與智能化維護(hù)的關(guān)鍵信號設(shè)備，在鐵路當(dāng)中有著廣泛應(yīng)用。但是城市軌道交通與鐵路系統(tǒng)有著很大區(qū)別，所以CSM系統(tǒng)在城市軌道交通系統(tǒng)中的應(yīng)用并不多。本文所提出的監(jiān)測模式打破了原模式中各在線監(jiān)測系統(tǒng)的封閉性，使用戶能夠更便捷高效地獲取信息。

1 信號監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)狀分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析 結(jié)合城市軌道交通按線路建設(shè)、維護(hù)、管理的特點(diǎn)，信號維護(hù)支持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也需要圍繞這些特點(diǎn)進(jìn)行。在運(yùn)營總部設(shè)置MSS中心，將各條線路MSS中心進(jìn)行接入，同時(shí)結(jié)合實(shí)際的運(yùn)維需求，設(shè)置一定數(shù)量的信號分部與運(yùn)營總部終端；每一條線路均需增設(shè)線路MSS中心，作用在于接入該線路內(nèi)的所有MSS車站分機(jī)，結(jié)合實(shí)際需求設(shè)置一定數(shù)量的信號分部或工班終端；每個(gè)車站單獨(dú)設(shè)置MSS車站分機(jī)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為系統(tǒng)開發(fā)工作中的基礎(chǔ)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合城市軌道交通特點(diǎn)，將控制中心布設(shè)在車輛段之處，保證所有工作環(huán)節(jié)都要經(jīng)過客戶端去處理，然后將數(shù)據(jù)傳給服務(wù)器，從而提高客戶端的響應(yīng)速度。另外，大部分?jǐn)?shù)據(jù)均存儲在計(jì)算機(jī)設(shè)備內(nèi)，包含設(shè)備維護(hù)檢修記錄、出廠參數(shù)等，此類信息的收集與審視都能利用數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)。結(jié)合城市軌道交通信號設(shè)備按線路管理的特點(diǎn)，對監(jiān)測信息的分析與審視也需要按照線路去劃分，因此也設(shè)計(jì)出來充分適應(yīng)該管理模式的信號維護(hù)支持系統(tǒng)軟件架構(gòu)。信號維護(hù)支持系統(tǒng)軟件架構(gòu)與鐵路存在極大差異，最明顯的特點(diǎn)就在于對軟件數(shù)量的精簡，核心應(yīng)用軟件只有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)庫與應(yīng)用服務(wù)器等，將鐵路系統(tǒng)中原有的通信前置機(jī)軟件、終端機(jī)軟件等去除掉。通過這樣的全新設(shè)計(jì)，強(qiáng)化了數(shù)據(jù)顯示的軟件功能，并且為不同用戶分配不同的權(quán)限，從而能夠?qū)徱暥嗾?、單站、全線路的信號設(shè)備監(jiān)測信息。各車站均部署了數(shù)據(jù)采集應(yīng)用軟件，為每一個(gè)需要對信息進(jìn)行審視與分析的站點(diǎn)部署數(shù)據(jù)展示軟件，如車站、工班、信號與運(yùn)營總部等。數(shù)據(jù)展示軟件不僅能夠與數(shù)據(jù)采集軟件集成在統(tǒng)一設(shè)備中，還能夠分別配置在兩臺機(jī)器中相互配合。這樣的軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)，意味著維護(hù)人員能夠在任一數(shù)據(jù)顯示軟件端，對任一車站的信號設(shè)備監(jiān)測信息進(jìn)行查看與分析。

1.2 信號監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)狀分析 城市軌道交通信號系統(tǒng)傳統(tǒng)監(jiān)測模式主要存在以下不足：監(jiān)測系統(tǒng)較為封閉。各監(jiān)測系統(tǒng)相互獨(dú)立，相關(guān)信號系統(tǒng)的數(shù)據(jù)只存活在封閉的生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)中，一些用戶(如使用辦公網(wǎng)的管理人員)想獲取數(shù)據(jù)，必須到現(xiàn)場工控機(jī)上查看。隨著線路增多，及時(shí)獲取所有線路實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)將變得十分困難。數(shù)據(jù)利用率低。相關(guān)數(shù)據(jù)(如報(bào)警信息)的利用場景單一，主要應(yīng)用于響應(yīng)故障，故障處理后的數(shù)據(jù)再利用率較低；并且數(shù)據(jù)在磁盤存放的周期較長，一定程度上造成了資源浪費(fèi)?，F(xiàn)場信息傳遞效率低。監(jiān)測系統(tǒng)信息數(shù)據(jù) 的傳遞方向是單方向性的，即用戶從系統(tǒng)獲取信息。故障信息與現(xiàn)場故障處理人員故障處理信息的傳遞通道上多了調(diào)度員和值班人員一環(huán)，這消耗了一定的信息傳輸時(shí)間，導(dǎo)致信息傳輸成本增大。對故障處理的指向性不高。傳統(tǒng)監(jiān)測模式下的故障處置流程主要為：值班人員通過在地鐵內(nèi)部通信軟件生產(chǎn)群上人工填報(bào)故障信息，現(xiàn)場維修人員處理后在群上匯報(bào)進(jìn)度以便相關(guān)人員跟進(jìn)。若出現(xiàn)生產(chǎn)群信息較多(特別是一定時(shí)間段多起故障發(fā)生時(shí))的情況，生產(chǎn)群上的其他信息會(huì)對跟進(jìn)某個(gè)特定故障的用戶造成干擾。

2 信號設(shè)備監(jiān)測技術(shù)

2.1 FTGS音頻無絕緣控制電路的監(jiān)測技術(shù) FTGS是指“遠(yuǎn)程遙控音頻無絕緣軌道電路”，主要用于軌道電路的空 閑檢測和發(fā)送LZB電碼，即一方面給計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖提供軌道區(qū)段空閑、占用信息；另一方面在軌道區(qū)段占用時(shí)，通過軌道電路發(fā)送來自軌旁ATP的報(bào)文給車載ATP設(shè)備。按照進(jìn)路方向進(jìn)行劃分，F(xiàn)TGS軌道電路可分成3個(gè)方向電路，而且軌道電路的傳送段及接收端電壓會(huì)跟隨方向電路的改變而變化，意味著就算采樣點(diǎn)不變，所采集到的信息有可能是接收電壓，也有可能是傳送電壓。通常來講，接收電壓僅有0.3～0.9 V，而傳送電壓則為30～80 V，有著巨大差距，因此在實(shí)際監(jiān)測中存在難度。在FTGS軌道電路采集過程中，音頻軌道電流采集單元負(fù)責(zé)對所有項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)測。具體來講，音頻軌道電流采集單元的處理工作方式為“D SP+ARM”的聯(lián)合并行處理方式，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化增益控制及數(shù)字化濾波，同時(shí)具備時(shí)頻分析、總線通信的作用，對電壓、載頻、低頻進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。采取動(dòng)態(tài)量程的方式進(jìn)行軟件處理，不僅可以確保監(jiān)測范圍更廣，同時(shí)也可確保在信號微弱狀態(tài)下?lián)碛懈呔鹊谋O(jiān)測，具備更好的抗電氣化諧波干擾能力、監(jiān)測精準(zhǔn)度、監(jiān)測速度及安全穩(wěn)定性。為了避免出現(xiàn)同頻干擾情況，接收端與傳送端的電壓不能同時(shí)采集，而且在分開采集的基礎(chǔ)上每個(gè)音頻軌道電流采集單元所采集的兩路電壓工作頻率均不可相等。

2.2 同步環(huán)線的監(jiān)測技術(shù) 同步環(huán)線的主要作用是使列車準(zhǔn)確地停在預(yù)定的位置上，停車精度要求在±0.5m。在安裝了屏蔽門系統(tǒng)之后，同步環(huán)線對準(zhǔn)確定點(diǎn)停車尤為重要，一旦同步環(huán)線故障，對地鐵運(yùn)營服務(wù)質(zhì)量將產(chǎn)生重大影響。在對同步環(huán)線的監(jiān)測中，主要發(fā)揮作用的是移頻采集單元，每一個(gè)移頻采集單元會(huì)對1路同步環(huán)線 的電壓、電流信號進(jìn)行檢測，與音頻軌道電流采集單元基本相同，移頻采集單元采取的也是“DSP+ARM”聯(lián)合并行，對于采集到的信息數(shù)據(jù)處理方式也沒有變化。唯一的區(qū)別在于，移頻采集單元能夠通過增設(shè)電流傳感器設(shè)備臺數(shù)的方式去增加電流信號采集路數(shù)。

結(jié)語

綜上所述，城市軌道交通系統(tǒng)中信號設(shè)備有著眾多種類，而且許多信號設(shè)備并未納入鐵路CSM系統(tǒng)的監(jiān)測范圍?，F(xiàn)如今城市軌道交通信號維護(hù)支持系統(tǒng)在眾多地區(qū)地鐵建設(shè)中得到應(yīng)用，并且得到了處理監(jiān)測項(xiàng)目全面、測試精準(zhǔn)度高、軟件功能強(qiáng)大、操作相對簡便等不錯(cuò)反饋，逐漸成為城市軌道交通信號維護(hù)技術(shù)人員的關(guān)鍵工具。