有關城市軌道交通訊號維護支援系統研究分析
城市軌道交通訊號系統是運營生產的關鍵裝置，日益增長的客流對訊號裝置安全、高效執行的要求越來越高。為滿足運營需求，迫切需要一個為城市軌道交通訊號系統量身定做的訊號維護支援系統。
1、訊號維護裝置配置現狀
城市軌道交通訊號系統通常由正線訊號系統(移動閉塞或準移動閉塞)和車輛段/停車場的國產計算機聯鎖系統兩部分組成。
車輛段/停車場計算機聯鎖系統分別配置一套獨立的微機監測裝置，完成對車輛段/停車場範圍內所有訊號裝置的監測。正線訊號系統的主要子系統ATS(列車自動監控)、ATP(列車自動防護)和ATO(列車自動執行)從國外進口，正線訊號維護裝置配置現狀為：ATS中包含了ATS、ATP、ATO的裝置故障報警提示功能;國內配套的訊號電源系統組建了專用的電源屏監測網路;轉轍機、訊號機、電纜絕緣測試等，以及訊號系統內部各子系統間、訊號系統與其它系統介面部狀態尚沒有進行有效的監測。
正線訊號裝置監測的資訊不全，部分訊號裝置採集的狀態及報警資訊分散於不同的系統，且系統間不能共享資料，訊號維護人員在使用這些資料時需花費很大的精力進行查詢、篩選，這些都增加了故障搶修的難度、延長了故障處理時間。
訊號系統核心裝置ATS、ATP、ATO的狀態及報警資訊與ATS共網，一旦ATS網路發生故障，將失去對訊號裝置的維護支援功能。然而，ATS主要服務於運營排程，如果在ATS中增加訊號裝置狀態及報警資訊的採集數量、頻次及故障診斷功能，勢必影響ATS服務於運營的效率，且ATS軟體受外商控制，任何維護資料的改動都會引起維護費用的大幅度增加。
2、主要技術要求
(1)訊號維護支援系統應組建單一、獨立的維護支援網路，以適應不同系統供應商提供的不同制式(準移動閉塞、移動閉塞)、不同型別的訊號系統。配備的裝置應小型化、模組化，適應城市軌道交通裝置集中站、非裝置集中站、車輛段/停車場、控制中心等現場配置的不同要求。
(2)訊號維護支援系統應採用成熟可靠的技術手段，實現訊號裝置運用過程的動態實時監測、資料記錄、統計分析，監測範圍應包括計算機聯鎖、ATS、ATP、ATO、智慧電源屏、UPS(不間斷電源)、計軸、資料傳輸系統(DCS)、道岔、訊號機等所有訊號裝置。
(3)訊號維護支援系統應能監督、記錄訊號系統與電力、通訊、遮蔽門等系統結合部的有關狀態。
(4)訊號維護支援系統採集裝置與被監測裝置間必須有良好的電氣隔離措施，任何情況下不得影響訊號裝置的正常工作;採集的資料應滿足實時性、完整性、準確性要求，採集的資訊應能與其它系統互聯互通，實現資源共享。
(5)訊號維護支援系統模擬量採集器須經過標準計量器具校核，測試精度應滿足技術要求。
(6)訊號維護支援系統可透過對訊號裝置工作資訊的實時採集和智慧分析，評估訊號系統的執行質量，當訊號裝置的主要電氣效能或機械特性偏離預定界限時應及時預警。
(7)訊號維護支援系統應能及時記錄監測裝置的異常狀況，並對裝置故障進行分類及報警。
(8)訊號維護支援系統應具有一定的故障診斷能力，當訊號裝置出現故障時，能根據裝置的電氣引數變化和關聯訊號裝置的狀態資訊，給出故障定位和故障處理建議。
(9)訊號維護支援系統與計算機聯鎖、計軸、電源屏、UPS、DCS、ATS、ATP/ATO等智慧裝置介面，實現對智慧裝置的遠端監測功能。
(10)訊號維護支援系統應具有抗電化干擾能力。
3、系統方案
訊號維護支援系統採用二層三級網路結構，即線網維護中心、線路維修中心二層維護網;線網維護中心、線路維修中心、車站三級網路結構。
線網維護中心至線路維修中心利用通訊專業提供的傳輸通道組建訊號維護支援系統上層傳輸網路，線路維修中心至各站及控制中心間利用通訊專業提供的傳輸通道組建訊號維護支援系統下層傳輸網路。
4、系統功能
訊號維護支援系統提供以下功能：
(1)訊號維護支援系統從控制中心ATS伺服器獲取並顯示線路、站場、列車執行狀態、行車人員操作等資訊。
(2)訊號維護支援系統從中央ATS伺服器獲取並顯示軌旁ATP/ATO裝置狀態及報警資訊。
(3)訊號維護支援系統經控制中心ATS中央伺服器獲取並顯示車載ATP/ATO裝置的狀態及報警資訊。
(4)DCS透過資料介面向訊號維護支援系統自主上報報警資訊，週期性地傳輸DCS網路裝置的線上狀態及資訊流量，在特定的訊號維護終端上可透過IE瀏覽方式實現對DCS網路裝置的遠端監測及故障分析。
(5)計算機聯鎖系統透過裝置集中站資料介面或控制中心介面計算機向訊號維護支援系統提供站場資訊、控制檯所有按鈕開關量資訊、計算機聯鎖系統自身狀態資訊及報警資訊，在特定的訊號維護終端上可透過IE瀏覽方式實現對計算機聯鎖裝置的遠端監測及故障分析。
(6)計軸系統透過資料介面向訊號維護支援系統自主上報報警資訊，週期性地傳輸計軸裝置的狀態資訊及報警資訊，在特定的訊號維護終端上可透過IE瀏覽方式實現對計軸系統的遠端監測及故障分析。
(7)智慧電源屏向訊號維護支援系統自主上報電源屏報警資訊，週期性地傳輸智慧屏的狀態資訊，在特定的訊號維護終端上可透過IE瀏覽方式實現對智慧電源屏的遠端監測及故障分析。
(8)UPS透過資料介面向訊號維護支援系統自主上報報警資訊，週期性地傳輸UPS及電池的狀態資訊，在特定的訊號維護終端上可透過IE瀏覽方式實現對UPS的遠端監測及故障分析。
(9)智慧燈絲報警裝置向訊號維護支援系統自主上報訊號機燈絲狀態及燈絲斷絲報警資訊，故障定位到每架訊號機的每個燈位，在特定的訊號維護終端上可透過IE瀏覽方式實現對訊號機燈絲的遠端監測。
(10)訊號維護支援系統可對各車站外電網綜合質量(電壓、電流、功率)進行遠端監測，當外電網發生斷電、缺相、相序不對等故障時提供報警功能。
(11)訊號維護支援系統能對轉轍機動作電流、動作時間、轉換方向、表示電壓等引數進行監測。
(12)訊號維護支援系統可完成對車輛段/停車場50Hz相敏軌道電路繼電器端電壓的監測。
(13)訊號維護支援系統可對緊急關閉按鈕電路、訊號系統與遮蔽門介面電路、線網聯絡線介面電路、正線與出入場線介面電路、車輛段/停車場與試車線介面電路等進行監測。
(14)訊號維護支援系統還可對電纜絕緣、電源對地漏洩電流、訊號機房溫度/溼度、室內熔絲報警、關鍵繼電器狀態等進行監測。
(15)當訊號維護支援系統實時採集的資料偏離預定界限時及時發出預警訊號;當訊號裝置發生故障時，能自動提取故障發生時刻前後若干分鐘相關裝置的狀態資料，生成資料回放檔案，在同一個回放介面上進行顯示，並給出故障定位和故障處理建議。
(16)訊號維護支援系統能輸出反映訊號裝置電氣特性的實時值報表、實時曲線、日報表、日曲線、月曲線和年曲線，反映裝置不同時段的電氣特性變化趨勢。
(17)訊號維護支援系統提供訊號裝置全壽命期檔案管理功能，為每臺訊號裝置建立檔案，檔案管理資訊包括裝置型號、生產日期、上道時間、主要技術引數、電氣特性、安裝位置、裝置維修和維護記錄等。
(18)訊號維護支援系統根據訊號裝置的維護週期、使用次數、工作狀態和預警資訊，自動生成維護建議。
(19)訊號維護支援系統監測到訊號裝置故障報警，可確定報警級別，對二級以上報警立即提供聲光提示並在維護終端上顯示，以便維護排程根據報警的緊急程度和報警處理預案，啟動相應的報警處理流程。
5、系統裝置配置
(1)線網維護中心裝置配置：設定獨立的電源供電系統(含UPS)，配置1臺應用伺服器以便共享線網內訊號維護資源，設定1臺防病毒伺服器管理各線路訊號維護支援系統的防病毒軟體、1套網管工作站管理訊號維護支援網路及通訊前置機、防火牆、交換機(或路由器)等網路裝置，根據需要設定若干臺線網中心維護工作站，採用與訊號系統相同的網路時鐘。
(2)線路維修中心裝置配置：配置獨立的電源供電系統，配置2臺數據庫伺服器及1套磁碟陣列存放訊號裝置的狀態及報警資訊，設定1臺WEB伺服器實現對智慧裝置的遠端監測，根據需要設定若干臺線路中心維修工作站以及必要的網路裝置。
(3)控制中心裝置配置：從控制中心ATS、ATP/ATO、DCS採集的資訊儘量利用訊號系統在控制中心設定的介面計算機上傳至訊號維護支援系統，如果因技術原因不能利用訊號系統設定的介面計算機時，應在控制中心設定1臺介面計算機。線上網的維護中心還沒有建成時，時鐘同步資訊從控制中心的介面計算機引入訊號維護支援系統。另外還需在控制中心配置必要的網路裝置。
(4)裝置集中站裝置配置：配置1套車站採集裝置，根據需要配置1臺車站維護工作站，以及必要的網路裝置。訊號智慧裝置的狀態及報警資訊透過通訊介面機上傳至車站採集裝置。計算機聯鎖裝置的狀態及報警資訊視不同的供應商提供的`產品，可在裝置集中站接入訊號維護支援網路，亦可透過控制中心ATS伺服器接入訊號維護支援網路。
(5)非集中站裝置配置：非集中站智慧電源屏與UPS的狀態及報警資訊透過必要的網路裝置接入訊號維護支援網路。
(6)車輛段/停車場裝置配置：車輛段/停車場各配置1套車站採集裝置，並配備必要的網路裝置，車輛段/停車場智慧裝置的資訊透過通訊介面機上傳至車站採集機櫃。
6、介面
(1)線網維護中心至各線路維修中心之間的資料通道頻寬不小於100Mbit/s，線路維修中心至各站、控制中心、車輛段/停車場的資料通道頻寬不低於10Mbit/s。
(2)訊號維護支援系統採集機櫃與計算機聯鎖系統及計軸系統之間採用帶光電隔離的RS232/422標準序列介面，與智慧電源屏之間採用RS485介面，與智慧燈絲報警儀之間採用序列通訊介面。訊號維護支援系統在控制中心設定的介面計算機與ATS中央伺服器間採用乙太網連線。
(3)訊號維護支援系統採集的軌旁ATS、ATP、ATO裝置的報警資訊通常已由訊號智慧裝置定位至板級，該板級應與提供的備品備件相對應，不同的訊號系統供應商提供不同的ATP/ATO裝置，訊號維護支援系統與軌旁ATP/ATO介面時應對報警資訊列表進行確認。
(4)訊號維護支援系統接收車載ATP/ATO裝置的報警資訊，由於不同的供應商提供不同的車載ATP/ATO裝置，訊號維護支援系統與車載ATP/ATO介面時應對車載裝置報警資訊列表進行確認。
(5)訊號維護支援系統在控制中心設定的介面計算機與DCS伺服器介面，獲取DCS狀態及報警資訊，訊號維護支援系統需與DCS共同確認報警資訊列表。
7、結語
本訊號維護支援系統具有良好的相容性、靈活性、可擴充套件性及系統開發的延續性，提升了訊號維護支援系統的可用性。訊號維護支援系統與ATS系統分網設計，避免了維護資訊與行車管理資訊間的相互干擾，克服了ATS網路故障時維護系統不能發揮作用的缺陷。線網內配置該訊號維護支援系統，便於維保部門對訊號系統集約化維護管理，共享線網內訊號維護資源，提升訊號維護部門處理故障的能力。該系統全部為國產化裝置，系統維護及時、維護費用較低，當用戶需求發生變化時，對軟體的修改成本較低且不影響行車。
目前，本訊號維護支援系統已成功應用於上海軌道交通12、13、16號線及鄭州軌道交通1號線。