城市轨道交通信号智能运维系统的设计与应用.pdfVIP

城市轨道交通信号智能运维系统的设计

与应用

摘要：经济的发展，城镇化进程的加快，促进交通建设项目的增多。随着城

市轨道交通线路大规模建设与开通运营，城市轨道交通运营维护压力不断增大，

现有的信号系统维护模式难以满足目前城市轨道交通的发展需求。此外，随着大

数据、云计算、5G、区块链等新一代信息技术快速发展，轨道交通运维智能化、

网络化、综合化趋势日益显著。2020年3月，中国城市轨道交通协会发布《中国

城市轨道交通智慧城轨发展纲要》明确提出，要建立完善的全生命周期智能运维

体系，建设车辆、能源、通信、信号等专业智能运维系统并在全行业推广。本文

就城市轨道交通信号智能运维系统的设计与应用展开探讨。

关键词：智能运维系统；信号系统；城市轨道交通

引言

我国轨道交通车辆保有量巨大，基础设施建设投入日益增加，如何满足车辆

运行安全可靠、维修工作经济高效及维修资源优化配置是当前重要研究课题。轨

道车辆智能运维技术为其关键零部件的故障诊断、寿命预测与健康管理提供了重

要支撑。

1轨道交通工务智能运维体系的构成与运行流程

轨道交通工务智能运维体系采用多层分级架构，包含基础设施层、智能采集

层、数据资源层、数据处理层、应用服务层及终端访问层。其中:基础设施层包

含该体系运行所必备的基础条件，如网络连接、实时定位等功能;智能采集层是

主要数据的来源，包含线路装备化的一系列成果(如各型综合巡检设备)以及布设

在现场重点监测项目的在线监测传感器等;数据资源层主要包含数据的存储、管

理、交换等功能，针对轨道、隧道、桥梁等场景建立相应的设备数据管理平台，

从而形成设施设备档案、病害故障的数据积累;数据处理层包含数据的预处理、

分析挖掘、决策支持等3个部分，其将采集到的数据通过筛选、挖掘等计算，为

后续应用服务层提供数据来源;应用服务层包含智能工务系统和应用子系统，可

根据实际工作需要对场景类型进行增减和调整，实现对多种场景进行智能工务运

维工作;终端访问层为工务人员提供用户友好的交互体验，提升运维工作的效率。

该体系的模块化设计允许新模块或子系统直接接入平台，使用标准化接口或消息

队列的方式进行模块间的通信，保证了模块之间松耦合。

2城市轨道交通信号智能运维系统的设计与应用

2.1数据源

信号智能运维系统接入数据包括信号设备数据和基础信号设备数据、检修维

护数据和基础信息数据。信号系统监测设备为计算机联锁（CI）、车载控制器

（VOBC）、区域控制器（ZC）、列车自动监督（ATS）等，由各个维护机子系统

负责采集设备运行数据。以车载信号设备为例，采集的数据主要包括列车自动运

行（ATO）、列车自动防护（ATP）设备工作状态及其各板卡工作状态、车载无线

设备工作状态、应答器传输模块（BTM）工作状态、测速设备工作状态、车载信

号设备对外通信状态、车载ATP、ATO设备运行处理信息、车载实时维护信息、

车载信号设备故障信息、报警提示信息、车载日志信息等。基础信号监测设备包

括道岔、转辙机、信号机、计轴、站台门、应答器、地面电子单元（LEU）、电

源、信号按钮、外电网、发车表示器、与联锁设备接口的继电器、机房环境等。

以道岔设备数据为例，采集的数据包括室内设备、室外设备监测数据，室内设备

的数据采集内容为道岔组合中的电参数（电流、电压）、空闲节点开关量实时状

态、道岔辅助组合中的空闲节点开关量实时状态、分线盘定位、反位下的电压值

等；室外设备数据采集内容包括转辙机表示杆缺口偏移量、转换时长、转换次数、

电参数（动作电流、电压、功率）、温湿度、异常情况下的报警提示信息等。检

修维护数据包括信号设备履历和设备日常维护工单等数据。基础信息数据包括产

品认证信息、设备版本信息、气象信息等。

2.2数据分析及报警提示

通过对接收数据的分析处理，智能运维系统能根据异常状态对设备运行及运

营的影响程度进行报警等级划分并给予维护人员报警提示，确保设备的正常工作

以及列车行车安全，目前多数地铁线路已具备该功能。智能运维系统能实现对设

备状态实时监控及异常信息识别，确认报警等级后，按照子系统、车站、报警级

别等维度进行分类呈现，为用户提供直观的展示。

2.3数据存储

智能运维系统需要存储的数据量大、种类多，为实现对数据的高效、可靠的

利用，信号智能运维系统使用关系型数据库MySQL存储业务类数据；使用消息中

间件（Kafka）的方式存储消息；