地铁信号设备在线监测系统设计与实现

曹冠杰

摘 要：文章就地铁信号设备在线监测系统的设计与实现进行探究，首先研究地铁信号设备在线监测系统的设计，针对关键性技术以及方案进行深入分析，提出地铁信号系统在线监测系统工程的设计。

关键词：地铁信号设备;在线监测系统;设计与实现

信号系统是确保地铁安全运行的关键设备，一旦发生故障将造成地铁降级运行、大面积晚点甚至停运。依靠传统人工定期巡查方式的维修模式，已无法满足北京地铁对于设备运行安全性和可靠性的需要。因此，亟需建立一种信号设备在线监测系统，实现信号设备的在线监测与智能诊断，便于设备维修与维护。

1 地铁信号设备在线监测系统的设计

1.1 系统结构设计

地铁信号设备在线监测系统分为设备层、站机层、服务层以及客户层四个部分，四个部分间相互协调，充分保障维护、监测的需求能够得到充分满足。从客户层的角度来说，客户层需要承担后期数据分析、统计、智能判断的重要任务，需要及时接收在线系统传输的各种检测数据，针对数据进行有效的处理，充分保障自动检测功能以及远程接入功能能够由远程、客户端实现。对比数据分析后的结果，可保障设备层能够及时接收信号，针对实际的不同情况进行直连。在服务层的角度，数据库服务器、网络服务器、监测服务器共同组成了服务层，一般情况下需要在服务层加装各种软件。监测服务的数据访问需要在数据服务器允许的情况下进行，充分保障数据储存、调用等工作的安全开展。网络服务器能够为在线监测系统，提供有效的浏览器服务，通过战机层数实现数据的实时监测。

通常情况下，站机层系统由采集进程、站机平台组成。采集集成能够接入监测数据，针对数据进行通信协议封装处理后，将数据传输到站机凭条中，利用Socket通信接入，随后与站机平台进行有效的连接，将数据主动地上报。站机平台大多以统一建模的形式将数据进行统一储存，对数据进行分析，整合监测业务功能模块，通过插件的形式进行，接收数据之后，根据实际的需求在将本地数据传输到后端服务层。组成设备层的设备多种多样，实现设备的监测、数据的监测是设备层的主要功能，通过这两个功能，可切实保障轨道电路的正常运行，确保各种数据能够实时的进行传输。设备层能够与上述三个层面共同结合形成一个“实施层”，各个方面之间互相协调运转，为在线监测功能的可靠性提供充分保障。

1.2 系统功能设计

1.2.1 在线监测设备状态

在线监测系统的监测部分主要分为3个子系统，包括整体线路监测系统、消防控制监测系统、照明监测系统。每一个子系统均有明确的分工， 且有不同的监测对象。数据能够切实在各个子系统间进行传递，能够上传监测系统的监测数据，充分保障了系统设备的稳定运行。

1.2.2 异常管理

异常管理是针对在线监测系统进行监测过程中出现的异常情况进行管理。通常会采用優先级别设计与计算机警告，保障查询、处理功能的优先性，异常风险发生的可能性得到充分控制。针对不同的异常条件，对历史数据进行充分分析，提供多种有效的方案解决异常。

1.2.3 系统管理与辅助决策

系统管理功能由三个管理模块共同组成，其中主要包括在权限范围内对监测对象进行删除、修改、甄别、选定，设置权限级别以及在线查看运行日志。辅助决策功能具备风险分析、状态诊断、专家诊断等功能。因此，应建立专家库，在故障发生的情况下第一时间找到故障发生的真正原因，充分保障故障能够得到有效解决。

1.2.4 系统设备的防雷保护

在进行防雷措施施工规划设计的过程中，应充分保障施工的规范性、质量。其中，在进行外部及内部建设的过程中，应充分保障信号在线监测设备及整个地铁车站的大环境均能够受到有效的防雷保护，为整个地铁系统提供安全可靠的防雷防护。对于接地装置而言，相关施工部门应充分保障各个子系统的防雷接地保护;全面且细致地调节接闪器，将相应的防雷保护装置安装在计算机网络系统中，依托于站场控制系统，进行电话通信系统的雷电防护。

2 地铁信号系统在线监测系统工程的施工建设

2.1 室内设备的安装与建设

设备安装包括电缆线路等相对来说简单一些设备的安装。在站台上装置发车表示器，每站安装的数量为2个;列车运行过程中把握好信号的控制，通过站间闭塞、固定闭塞等形式确定轨道电路的位置，安装好计轴设备之后进行打眼;根据实际安装信号机，将其安装在分隧道上，最佳安装的方向是行车方向的右侧，根据信号机构再做特殊处理;对于无线设备的安装，做好天线的定测工作，在监督指导下将馈线与天线等线路在集成现场环境条件下安装。

2.2 信号的调试系统

在线监测系统中信号的调试非常关键。开展有效的信号传输质量的检测，按照一定的顺序，按照先局部后系统的调试顺序来进行调试。通过有效的检测调试，保证信号系统能够保持正常稳定的工作运行状态。

2.3 综合联调

综合联调是将信号系统的各子系统以综合联调的形式进行联合调试。在综合联调过程中，根据参数指标要求来进行。在各项指标符合检测的条件下，保证稳定性，从而可保证顺利完成综合联调工作。

2.4 地铁室内设备的安装

地铁室内设备的安装包括多种机柜型的设备。施工建设规划中，首先应布置好具体的安装位置，才能保证设备安装顺利完成。要做好底座的制作，循序渐进地进行安装与装饰等作业，将具有静电性质的地板标高确定好，使静电地板起到对信号的保护作用。

2.5 地铁信号系统防雷措施的施工建设

防雷措施的施工建设要做得彻底。在内、外部的规范建设中，要保证无论是在信号设备在线监测系统中，还是在整个地铁车站环境中，防雷装置的安装要提高防雷击性能，确保地铁整个系统的安全运行。针对接地装置，加强对各子系统防雷接地的保护;对接闪器进行全面细致的调节，在计算机网络系统中也要安装相应的防雷保护装置，电话通信系统的雷电防护主要是依托站场控制系统。

3 信号设备在线监测系统的更新改造

由于各种因素的影响，很难保证设备使用到规定的期限，延长使用期限更是难上加难，在使用中需要反复对其进行维护、更新及改造，以适应新的需求，从而才能保证系统设备的持续运行。

3.1 系统更新改造方案的选择

固定闭塞系统位于轨道控制系统之间，只允许在区间内一辆列车的行驶，因为可以提供的信息量数量有限，影响控制功能的发挥，限制了线路通行，对于信号运行模式来说这种方式是很不理想的。

3.2 地面设备过渡

新旧系统设备的过渡难度不是很大，在对信号机的过渡上，信号机的控制可完全直接由新信号系统进行控制，在不影响行驶的前提下覆盖新信号显示，在没有运营的情况下撤销遮挡物，根据实际需要制定行之有效的安装方案，保证司机能对地面与车载信号正确确认。

结语

总之，地铁信号设备运行状态在线监测系统，是解决地铁快速发展带来的设备管理难题而研发的一套远程信号设备监测报警系统，实现了对道岔、有源应答器、轨道电路以及信号系统电源的在线监测、异常管理以及智能辅助决策，提高信号设备的运营维护水平，系统的研制和推广将提高地铁的运营服务水平，具有广泛的推广前景。

参考文献：

[1]郑林.铁路信号微机监测计算机辅助设计[J].铁路计算机应用，2020，14（5）.