地铁信号系统智能运维方案设计

地铁信号系统智能运维方案设计
发表时间：2019-09-21T21:08:01.703Z 来源：《基层建设》2019年第18期作者：黄永城[导读] 摘要：现阶段，随着社会的发展，我国的城市化建设的发展也有了很大的改善。

成都地铁运营有限公司四川成都 610000 摘要：现阶段，随着社会的发展，我国的城市化建设的发展也有了很大的改善。

城市轨道交通信号系统直接关系到列车的运营安全，对信号设备的日常维护工作要求较高。

而目前不同信号系统供应商的维护系统之间难以兼容，不同线路的运维工作相对独立，在线网整体运维设备和人员投入方面有待优化。

另外，不同线路的信号系统每天都会采集大量的数据，在数据挖掘及分析方面相对欠缺，信号系统的
运营维护还停留在以实时监测和计划修结合的方式为主。

可见，未来城市轨道交通信号系统的运营维护，有待引进先进的运维技术，将运维从相对独立的线路层面上升到线网层面，向智能化、网络化、综合化等方向发展。

关键词：地铁信号系统；智能运维；方案设计引言
根据目前城市轨道交通信号系统的运维现状，分析了未来地铁信号系统运维技术的发展方向；针对信号系统日常运营维护的适用性，展开对信号系统智能运维方案的研究；提出了一种构建线网级运维平台对线路进行综合维护管理的方案，围绕平台架构、接口方案、关键技术等方面进行了分析，并介绍了平台的主要功能。

相比传统的信号系统运维方式，基于人工智能的信号系统运维方案，更有利于提升系统维护管理的自动化程度。

1智能运维应用现状 1.1智能运维特点
应用深度学习的智能运维具备故障预测能力，能够通过规则的演变不断优化，进而有效预测出可能出现的故障并提供解决方案，将故障防患于未然。

应用智能运维方式替代人工分析和处理海量运维数据信息，可以减少处理过程中可能存在的疏漏，降低人力成本，提升系统运维的自动化程度和运维质量。

1.2智能运维应用
目前智能运维使用的深度学习算法已在机器视觉、语言翻译、语音识别等领域得到大量应用。

例如全自动驾驶汽车，利用机器视觉对环境进行感知来控制速度和方向；无人机通过协同策略，可以实现无人机群组的任务分工等，这些都说明了人工智能技术已经日趋成熟。

智能运维在城市轨道交通信号系统中的应用，主要体现在维护监测系统，在既有的模拟量采集、开关量采集、实时状态显示、数据报表生成、故障报警等基本功能上，采用专家决策等技术进行故障诊断和定位，并通过增加采集模块的方式进行更为精准的数据分析。

目前的维护监测系统可以实现对线路级信号设备的实时监控和故障诊断，而对于线网层面大范围的故障诊断和趋势分析，尚缺乏相关研究和应用。

智能运维能够代替人工解决一些复杂场景的运维问题，是传统运维方式向自动化发展的一个方向。

在线网密度不断增大的趋势下，智能运维对于信号系统的意义，不仅是提高特定线路的运维效率，更应是实现整个线网内信号系统运维的统筹管理。

1.3信号系统对智能运维的需求分析
轨道交通信号设备运维保障工作，包括系统设备状态监控及评估、故障诊断，以及故障设备的维修及恢复等。

将智能运维理念引进到轨道交通信号系统的运维技术发展中，在功能层面，除了实现基本的状态监测、健康评估、故障诊断、故障预警外，还需要实现基于状态分析的故障预测，为预防性维修提供指导；在结构层面，需要将各线路级别的运维扩展到线网级别的运维，建立各线路级别运维的联系，实现对整个运营线网的集中监测，提高运维工作效率。

运维人员的经验积累来源于长年累月的维护工作，而利用深度学习，可以通过数据分析提炼出规则并对规则进行演变，实现机器自身的经验积累，有助于辅助维修决策和管理。

2方案研究
城市轨道交通信号系统的运维体系中，主要由线路各车站维护监测设备来管理车站及所辖区间的室内外设备。

本文将探讨通过建立地铁信号系统智能运维平台，将各线路所有运维设备接入线网运维中心，由线网运维中心统筹协调管理各线路运维保障工作的方案。

2.1系统架构
在线路级运维保障层面，各车站的维护监测设备直接采集室内电源设备状态和室外轨旁设备状态，由控制中心管理在线列车信息。

线路级运维保障设备通过骨干网，将采集的数据传输到线网运维中心，线网运维中心对各线路采集数据分布进行汇总处理，通过显示终端进行分类显示。

在线路的车站信号设备室、车辆段／停车场的信号设备室以及控制中心，均设置采集监测终端设备，采集的信息包括室外轨旁设备（如转辙机、信号机、计轴等）、车载、绝缘电缆、室内ＡＴＣ机柜和电源设备等相关信息。

线路采集的信息可同步显示在线路级和线网级的各个显示终端，线路级运维终端分机接收并处理线网运维中心下发的信息。

2.2接口方案
根据信号系统对智能运维的需求分析，以及信号系统智能运维平台架构，平台要实现对全线网信号系统的在线监测和维护，需要同各线路信号系统通过外部接口进行数据传输。

接口分为内部线网运维中心到线路各个终端分机的接口，以及线路级终端分机与信号系统各子系统之间的外部接口。

地铁信号系统智能运维平台与信号系统的接口中，与ＡＴＳ系统的接口主要接收来自ＡＴＳ子系统的线路数据库版本、运营列车车次号、操作日志等信息；与ＺＣ和ＣＩ系统的接口负责接收列车位置、区段占用状态、道岔位置等信息；与轨旁信号设备的接口主要采集信号机、转辙机、轨道电路、紧停按钮等设备工作状态参数；与电源设备的接口是采集电源系统供出电流电压参数、各模块工作状态参数等。

线路级运维终端分机通过内部接口，将采集到的信号系统数据信息上传到线网运维中心，由线网运维中心再将数据处理结果下发到线路级终端分机。

2.3大数据存储
大数据在这里指现场采集的海量并需要长期保存的数据。

大数据存储技术的作用：①对海量维护数据进行存储，方便用户随时查看历史数据，并为大数据分析提供可靠的数据来源；②保障数据传输的可靠性，当应用层出现故障时，能够在数据中心可靠保存维护数据。

大数据存储技术的实现过程是在数据中心的客户端，接收消息中间件发送的数据后，由分布式文件系统实现对接收数据的持久化存储；同时将需要处理的数据提取到数据中心与应用层之间的消息中间件，供上层应用进行数据分析。

2.4信号系统健康管理
信号系统智能运维平台对全线网采集的数据进行监测，为设备的硬件特性、工作参数等建立故障诊断机制，通过持续对采集数据进行判断，来确定设备工作状态。

监测数据在显示终端以图表形式进行实时分类呈现，通过故障诊断机制，筛选出运行状态不良的设备，及时给出故障报警，并将故障及维修建议信息发送到线路级维修终端。

基于深度学习的运维大数据分析，参照设备所处的生命周期、工作环境、标准参数等设定阈值，提炼出机器自身的判定规则。

当训练结束，测试设备的故障趋势预警能力达到要求后，可将其作为平台新的功能模块投入使用，完善现有监测机制。

平台对于关键设备建立故障预警体系，实现对于超过常态波动范围的数据预警，类似于专家分析给出合理的维修建议，确保超标数据在经过现场处理后恢复正常。

这种对于信号系统的健康管理机制，可以覆盖信号系统的整个生命周期，通过实时的状态监测和故障趋势预警相结合，为预防性维修提供指导。

结语
结合城市轨道交通信号系统对运维的需求，以及智能运维技术的发展趋势，本文提出了一种将智能运维理念应用到城市轨道交通信号系统运营阶段的维修保障方案，即建立线网级的城市轨道交通运维平台，对各条线路进行综合自动化管理。

这种方案通过智能化故障预测，为信号系统始终处于高可靠性工作状态提供了一定的保障，并加强了预防性维修的应用。

参考文献：
［１］杜永生．智能运维，基于自学习的自动化运维［Ｊ］．信息通信技术，２０１８（１）．
［２］王西点，王磊，龙泉，等．人工智能及其在网络优化运维中的应用［Ｊ］．电信工程技术与标准化，２０１８（７）。