地鐵信號(hào)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

申志升

（中交機(jī)電工程局有限公司，北京 100011）

信號(hào)系統(tǒng)的重要性始終貫穿在地鐵領(lǐng)域，信號(hào)系統(tǒng)作為地鐵運(yùn)營(yíng)行車指揮系統(tǒng)，保障運(yùn)營(yíng)效率的同時(shí)確保行車安全。近年來(lái)，隨著地鐵線路的不斷增加，各個(gè)城市均在逐漸擴(kuò)張自身的地下路網(wǎng)，完善地鐵線路的信號(hào)系統(tǒng)，成立地鐵運(yùn)控中心。列車的運(yùn)行受運(yùn)控中心的監(jiān)控與指揮，運(yùn)控中心能夠掌握列車運(yùn)行的全狀態(tài)。首先，主要包括環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、屏蔽門監(jiān)控系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)等；其次，維護(hù)維修系統(tǒng)，其主要負(fù)責(zé)對(duì)全線各個(gè)站點(diǎn)機(jī)電設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)控，若發(fā)生了故障，應(yīng)立即與故障處理中心取得聯(lián)系，由專業(yè)的工作人員前往現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行維修。由于我國(guó)早期建設(shè)的一部分地鐵線路“信號(hào)系統(tǒng)”處于運(yùn)行狀態(tài)，隨著運(yùn)行時(shí)間的不斷增加，較多設(shè)備都出現(xiàn)了老化、反應(yīng)速度較慢等情況。因此，為了充分保障地鐵線路的運(yùn)行穩(wěn)定性，應(yīng)建設(shè)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為地鐵線路的正常運(yùn)行提供充分保障。

1 地鐵信號(hào)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

地鐵信號(hào)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分為設(shè)備層、站機(jī)層、服務(wù)層以及客戶層四個(gè)部分，四個(gè)部分間相互協(xié)調(diào)，充分保障維護(hù)、監(jiān)測(cè)的需求能夠得到充分滿足。

從客戶層的角度來(lái)說(shuō)，客戶層需要承擔(dān)后期數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計(jì)、智能判斷的重要任務(wù)，需要及時(shí)接收在線系統(tǒng)傳輸?shù)母鞣N檢測(cè)數(shù)據(jù)，針對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的處理，充分保障自動(dòng)檢測(cè)功能以及遠(yuǎn)程接入功能能夠由遠(yuǎn)程、客戶端實(shí)現(xiàn)。對(duì)比數(shù)據(jù)分析后的結(jié)果，可保障設(shè)備層能夠及時(shí)接收信號(hào)，針對(duì)實(shí)際的不同情況進(jìn)行直連。

在服務(wù)層的角度，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、監(jiān)測(cè)服務(wù)器共同組成了服務(wù)層，一般情況下需要在服務(wù)層加裝各種軟件。監(jiān)測(cè)服務(wù)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)需要在數(shù)據(jù)服務(wù)器允許的情況下進(jìn)行，充分保障數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、調(diào)用等工作的安全開(kāi)展。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器能夠?yàn)樵诰€監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，提供有效的瀏覽器服務(wù)，通過(guò)戰(zhàn)機(jī)層數(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

通常情況下，站機(jī)層系統(tǒng)由采集進(jìn)程、站機(jī)平臺(tái)組成。采集集成能夠接入監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，針對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行通信協(xié)議封裝處理后，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)秸緳C(jī)憑條中，利用Socket通信接入，隨后與站機(jī)平臺(tái)進(jìn)行有效的連接，將數(shù)據(jù)主動(dòng)地上報(bào)。

站機(jī)平臺(tái)大多以統(tǒng)一建模的形式將數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一儲(chǔ)存，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，整合監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)功能模塊，通過(guò)插件的形式進(jìn)行，接收數(shù)據(jù)之后，根據(jù)實(shí)際的需求在將本地?cái)?shù)據(jù)傳輸?shù)胶蠖朔?wù)層。

組成設(shè)備層的設(shè)備多種多樣，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)是設(shè)備層的主要功能，通過(guò)這兩個(gè)功能，可切實(shí)保障軌道電路的正常運(yùn)行，確保各種數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)的進(jìn)行傳輸。設(shè)備層能夠與上述三個(gè)層面共同結(jié)合形成一個(gè)“實(shí)施層”，各個(gè)方面之間互相協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)，為在線監(jiān)測(cè)功能的可靠性提供充分保障。

1.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

（1）在線監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)部分主要分為3個(gè)子系統(tǒng)，包括整體線路監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、消防控制監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、照明監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。每一個(gè)子系統(tǒng)均有明確的分工，且有不同的監(jiān)測(cè)對(duì)象。數(shù)據(jù)能夠切實(shí)在各個(gè)子系統(tǒng)間進(jìn)行傳遞，能夠上傳監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，充分保障了系統(tǒng)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）異常管理。異常管理是針對(duì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行管理。通常會(huì)采用優(yōu)先級(jí)別設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)警告，保障查詢、處理功能的優(yōu)先性，異常風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的可能性得到充分控制。針對(duì)不同的異常條件，對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行充分分析，提供多種有效的方案解決異常。因此，異常處理功能應(yīng)建立在歷史數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)上，且具備維修、跟蹤的功能，可排除風(fēng)險(xiǎn)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出一些設(shè)備故障問(wèn)題的情況以及解決情況。

（3）系統(tǒng)管理與輔助決策。系統(tǒng)管理功能由三個(gè)管理模塊共同組成，其中主要包括在權(quán)限范圍內(nèi)對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象進(jìn)行刪除、修改、甄別、選定，設(shè)置權(quán)限級(jí)別以及在線查看運(yùn)行日志。

輔助決策功能具備風(fēng)險(xiǎn)分析、狀態(tài)診斷、專家診斷等功能。因此，應(yīng)建立專家?guī)?，在故障發(fā)生的情況下第一時(shí)間找到故障發(fā)生的真正原因，充分保障故障能夠得到有效解決。

2 關(guān)鍵性技術(shù)以及解決方案

2.1 存儲(chǔ)技術(shù)

在整個(gè)地鐵信號(hào)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，首先，應(yīng)充分保障存儲(chǔ)系統(tǒng)有相應(yīng)的調(diào)用速度。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要設(shè)置一些緩存容量，以緩存技術(shù)為根本保障，確保在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的相應(yīng)速度，確保在數(shù)據(jù)導(dǎo)入系統(tǒng)的過(guò)程中，不會(huì)出現(xiàn)操作的失誤。其次，在時(shí)間上，系統(tǒng)對(duì)緩存數(shù)據(jù)有較高的要求，當(dāng)出現(xiàn)超過(guò)有效范圍的情況發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)相應(yīng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行緩存空間釋放和清除，保障大量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)需求能夠得到充分滿足。在緩存區(qū)接到定時(shí)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，能夠及時(shí)顯示最新的數(shù)據(jù)狀態(tài)，保障能夠?qū)崟r(shí)、在線反映數(shù)據(jù)。

2.2 分層通信技術(shù)

為了充分保障數(shù)據(jù)進(jìn)行交換與傳輸過(guò)程中的速度與效率，同時(shí)保障在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮自身的作用，應(yīng)充分滿足不同傳輸條件下數(shù)據(jù)交換、傳輸以及顯示的效率與速度。采用分層通信的模式處理數(shù)據(jù)通信方面的工作，能夠充分滿足以上要求。參照TCP協(xié)議中分層Socket通信，再通過(guò)戰(zhàn)機(jī)的平臺(tái)服務(wù)端，及時(shí)發(fā)送各種注冊(cè)命令，確保各種注冊(cè)采集能夠在合理的情況下進(jìn)行。

2.3 基于面向服務(wù)構(gòu)建的業(yè)務(wù)集成設(shè)計(jì)

采用IT構(gòu)建的方法設(shè)計(jì)服務(wù)構(gòu)建，整個(gè)功能的中心是業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，且能夠充分連接各個(gè)不同的業(yè)務(wù)，真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?。需要借助?yīng)答器在線喚醒的功能，進(jìn)行無(wú)源應(yīng)答器設(shè)置，確保實(shí)現(xiàn)出庫(kù)定位的功能與目標(biāo)。應(yīng)合理的設(shè)置數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)設(shè)備，如天線等設(shè)備。數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)一定折返后進(jìn)行定位，保障完成無(wú)源應(yīng)答。

3 地鐵信號(hào)系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工程的設(shè)計(jì)

3.1 信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)信號(hào)的調(diào)試與處理具有重要的作用，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照一定的順序來(lái)保障信號(hào)的傳輸質(zhì)量。信號(hào)系統(tǒng)的處理流程如表1所示。

表1 信號(hào)系統(tǒng)處理流程表

3.2 系統(tǒng)設(shè)備的防雷保護(hù)

在進(jìn)行防雷措施施工規(guī)劃設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)充分保障施工的規(guī)范性、質(zhì)量。其中，在進(jìn)行外部及內(nèi)部建設(shè)的過(guò)程中，應(yīng)充分保障信號(hào)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備及整個(gè)地鐵車站的大環(huán)境均能夠受到有效的防雷保護(hù)，為整個(gè)地鐵系統(tǒng)提供安全可靠的防雷防護(hù)。對(duì)于接地裝置而言，相關(guān)施工部門應(yīng)充分保障各個(gè)子系統(tǒng)的防雷接地保護(hù)；全面且細(xì)致地調(diào)節(jié)接閃器，將相應(yīng)的防雷保護(hù)裝置安裝在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，依托于站場(chǎng)控制系統(tǒng)，進(jìn)行電話通信系統(tǒng)的雷電防護(hù)。

3.3 更新與改造

在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中，會(huì)受到各種因素的干擾，難以充分保障在線系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備的使用壽命，難以保障在線系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。因此，應(yīng)采用有效的措施，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。例如，應(yīng)及時(shí)維護(hù)各個(gè)運(yùn)行設(shè)備，充分保障各個(gè)運(yùn)行設(shè)備處于正常狀態(tài)。其次，需要積極更新與改造各種設(shè)備的性能，充分滿足地鐵在線監(jiān)測(cè)工作的各種需求，為整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。當(dāng)下地鐵在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)得到了不斷優(yōu)化，各種新型技術(shù)的更新層出不窮，如包含門禁一卡通系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、電話系統(tǒng)、動(dòng)力環(huán)境及廣播、消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)媒體顯示系統(tǒng)、LED顯示系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、地鐵站環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（漏水報(bào)警、溫濕度等）的集成遠(yuǎn)程操控平臺(tái)等。因此，應(yīng)不斷更新設(shè)備與技術(shù)，可充分保障在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)滿足科技發(fā)展的步伐，更加穩(wěn)定運(yùn)行。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，一種基于云平臺(tái)的地鐵列車無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在地鐵在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中。該系統(tǒng)由車載終端、云端運(yùn)維軟件、客戶端軟件組成。其中，ARM是車載智能終端的核心，以實(shí)現(xiàn)連接多個(gè)控制主機(jī)的作用，車輛的運(yùn)行狀態(tài)能夠通過(guò)無(wú)線傳輸?shù)姆绞絺鬏斨猎贫?，云端中接收列車的?shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，預(yù)判故障，對(duì)列車的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全天候在線監(jiān)測(cè)。

4 結(jié)語(yǔ)

本文在四個(gè)角度對(duì)地鐵信號(hào)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)展開(kāi)了分析，地鐵線路的正常運(yùn)行受地鐵信號(hào)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的直接影響。因此，在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)高度重視，確保設(shè)計(jì)施工部門與地鐵部門間形成良好的合作關(guān)系，逐步落實(shí)制定的設(shè)計(jì)方案，維護(hù)地鐵運(yùn)營(yíng)安全，提高故障搶修速度。