城市軌道交通信號維護(hù)支持系統(tǒng)應(yīng)用研究

黃祖寧

（南寧軌道交通集團(tuán)有限責(zé)任公司，廣西 南寧 530000）

0 引 言

隨著城市建設(shè)的加快，生產(chǎn)和生活對城市軌道交通的要求越來越高。因此，建設(shè)城市軌道交通系統(tǒng)是城市發(fā)展的大勢所趨。信號系統(tǒng)在城市軌道交通運行中發(fā)揮著神經(jīng)中樞的重要作用，是整個軌道體系運行的核心。信號維護(hù)支持系統(tǒng)是城市軌道交通信號系統(tǒng)重要的子系統(tǒng)，可實時監(jiān)測信號系統(tǒng)工作狀態(tài)，對異常數(shù)據(jù)進(jìn)行報警，同時進(jìn)行相關(guān)的維護(hù)管理。隨著我國城市交通的發(fā)展擴(kuò)大，人們對信號設(shè)備工作的穩(wěn)定性要求越來越高，需實時監(jiān)測系統(tǒng)掌握信號設(shè)備的工作狀態(tài)。

1 城市軌道交通信號系統(tǒng)的基本介紹

城市軌道交通信號系統(tǒng)分為車輛段系統(tǒng)和正線系統(tǒng)，是指揮列車運行、保證列車安全以及提高城市軌道交通運輸效率的關(guān)鍵設(shè)備。正線系統(tǒng)分為列車自動控制系統(tǒng)（ATC）、聯(lián)鎖子系統(tǒng)（CBI）、列車自動監(jiān)控系統(tǒng)（ATS）、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)（DCS）以及維護(hù)支持系統(tǒng)（MSS），用于對正線列車自動控制、列車進(jìn)路控制、調(diào)度指揮、設(shè)備工作狀態(tài)監(jiān)測及維護(hù)管理、保證行車安全等，是一個高效的自動控制系統(tǒng)。其中，ATC子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)列車定位、列車位移和防護(hù)等；CBI子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)進(jìn)路控制，實現(xiàn)自動閉塞控制、本地監(jiān)控、信號設(shè)備的監(jiān)督報警以及故障診斷；ATS子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)監(jiān)視、進(jìn)路操作以及列車自動運行等；DCS子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)為整個系統(tǒng)提供可靠的數(shù)據(jù)通信和通信維護(hù)；MSS子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)監(jiān)測信號系統(tǒng)工作狀態(tài)和數(shù)據(jù)統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)報警的同時進(jìn)行維護(hù)管理[1]。城市軌道交通正線信號系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 城市軌道交通正線信號系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2 城市軌道交通信號系統(tǒng)維護(hù)支持子系統(tǒng)

2.1 信號維護(hù)支持系統(tǒng)概述

信號維護(hù)支持系統(tǒng)（MSS）是城市軌道交通信號系統(tǒng)的重要子系統(tǒng)，用于實時監(jiān)測電源設(shè)備、信號機(jī)、轉(zhuǎn)轍機(jī)、電纜以及熔絲裝置等信號設(shè)備的工作狀態(tài)和電氣特性[2]。設(shè)備工作狀態(tài)異?；螂姎庑阅苤笜?biāo)偏離預(yù)定界限時，MSS系統(tǒng)將實時給出報警信息，提醒維護(hù)人員檢查設(shè)備，從而保證信號設(shè)備安全運行。維護(hù)人員可以通過維護(hù)工作站查詢檢測數(shù)據(jù)，并將維護(hù)數(shù)據(jù)導(dǎo)出至外部存儲設(shè)備進(jìn)行長期保存。通過監(jiān)測信號設(shè)備數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)以及了解信號設(shè)備的工作狀態(tài)和變化趨勢，以保障信號系統(tǒng)正常運行。維護(hù)支持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 維護(hù)支持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.2 信號維護(hù)支持系統(tǒng)在城市軌道交通信號系統(tǒng)中的應(yīng)用

軌道交通蓬勃發(fā)展，需建立信號維護(hù)支持系統(tǒng)，以維護(hù)管理設(shè)備并診斷處理故障，提升維護(hù)維修的效率和準(zhǔn)確性，確保軌道交通線路平穩(wěn)、安全以及高效運營。信號維護(hù)支持系統(tǒng)可實現(xiàn)系統(tǒng)維護(hù)管理的智能化和實時性。實時監(jiān)控和故障診斷預(yù)警能有效簡化維護(hù)維修流程，節(jié)省人力物力，是信號系統(tǒng)運營維護(hù)和故障處理不可或缺的一部分。

2.2.1 報警管理

報警可以通過信號維護(hù)支持子系統(tǒng)監(jiān)測過程中的設(shè)備狀態(tài)變化自動生成。全線信號設(shè)備維護(hù)工作站在維護(hù)操作員的請求下顯示中央服務(wù)器的所有報警，這些報警可根據(jù)維護(hù)操作員請求定制并過濾。信號設(shè)備的告警與線路圖結(jié)合，即當(dāng)某車站或是中心機(jī)房的信號設(shè)備出現(xiàn)故障時，將在線路圖相關(guān)位置進(jìn)行提示，例如閃爍、語音等方式，來提醒維護(hù)人員。每個系統(tǒng)生成的報警都必須由維護(hù)人員確認(rèn)，而維護(hù)人員可以選擇是否需要對待處理報警進(jìn)行維護(hù)操作。

常規(guī)的報警處理流程如圖3所示，主要涉及維護(hù)調(diào)度人員、車輛段設(shè)備維護(hù)人員、OCC維護(hù)人員、軌旁維護(hù)人員、車載維護(hù)人員等。在設(shè)備產(chǎn)生告警后，各維護(hù)人員均可收到相應(yīng)的告警信息，維護(hù)人員判斷是否需要處理該信息，處理的結(jié)果體現(xiàn)在MSS監(jiān)控見面上，由維護(hù)調(diào)度人員核驗設(shè)備是否已經(jīng)恢復(fù)正常。信號維護(hù)人員可以對MSS系統(tǒng)生成的告警進(jìn)行統(tǒng)計，分析，制定更合理的維護(hù)策略。

2.2.2 維護(hù)管理

城市軌道交通運營中，信號維護(hù)人員會根據(jù)設(shè)備的特性和使用情況制定計劃性維修。計劃性維修可提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備的不良狀態(tài)并給予克服，使設(shè)備回歸正常工作狀態(tài)。維護(hù)人員的水平和測量的參數(shù)都是離散的，不能很好地反映設(shè)備狀態(tài)的變化[3]。信號維護(hù)人員通過維護(hù)終端實時監(jiān)視全線信號設(shè)備的工作狀態(tài)，實時調(diào)閱設(shè)備狀態(tài)，利用系統(tǒng)的統(tǒng)計分析功能分析各種維護(hù)數(shù)據(jù)，制定更合理的維護(hù)計劃。信號維護(hù)人員查看道岔動作電流曲線，并與參考曲線進(jìn)行對比和分析，及時發(fā)現(xiàn)道岔存在的不良情況。道岔由定位轉(zhuǎn)換到反位時曲線正常，如圖3所示；反位轉(zhuǎn)換到定位時，曲線如圖4所示。道岔在7 s時電流有一相為零，另外兩相升高約20%；在8 s時兩相電流減小到0.5 A左右，說明在7～8 s電機(jī)仍在轉(zhuǎn)動，此時主機(jī)到位而副機(jī)尚未到位。道岔在轉(zhuǎn)換到位前出現(xiàn)短暫缺相運轉(zhuǎn)，長期會影響轉(zhuǎn)轍機(jī)的使用壽命，甚至燒毀電動機(jī)。

圖3 報警管理及維護(hù)流程

2.2.3 故障處理

城市軌道交通信號系統(tǒng)發(fā)生故障時，可充分利用維護(hù)支持系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)輔助故障處理。遇到偶發(fā)性故障時，可利用回放功能查看故障發(fā)生的原因，以便于尋找解決方法。異常道岔動作電流曲線，如圖5所示。通過查看故障時道岔電流曲線，發(fā)現(xiàn)曲線記錄為13 s，比正常時多了約5 s，電流及功率在7～8 s時均出現(xiàn)尖峰，且此時電流約為額定電流的2倍。因為電機(jī)轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的反電動勢在7～8 s時道岔往另外一個位置操縱，使得道岔動作電源和電動機(jī)產(chǎn)生的電動勢疊加，所以電流和功率增大。

圖3 由定位轉(zhuǎn)換到反位的曲線

圖4 由反位轉(zhuǎn)換到定位的曲線

圖5 異常道岔動作電流曲線

目前，我國處于城市軌道交通發(fā)展的高峰時期，軌道建設(shè)的支撐條件是信號系統(tǒng)安全和穩(wěn)定。信號維護(hù)支持系統(tǒng)大大縮短了故障反應(yīng)時間，一定程度上減少了信號系統(tǒng)的運行壓力。此外，信號維護(hù)支持系統(tǒng)將城軌交通服務(wù)中不確定因素的影響降到了最低。

3 結(jié) 論

軌道交通的蓬勃發(fā)展對軌道交通的運營能力提出了更高的要求。信號維護(hù)支持系統(tǒng)提升了維修的效率和準(zhǔn)確性，確保了軌道交通線路的平穩(wěn)、安全、高效運營。因此，信號維護(hù)支持子系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)監(jiān)測狀態(tài)、專家?guī)煲约爸悄芩惴ǖ?，給出設(shè)備狀態(tài)趨勢，智能判斷故障原因，達(dá)到縮短故障處理時間和保障城市軌道交通安全平穩(wěn)運行的目的。