城市轨道交通车辆实时监测与分析系统研究

城市轨道交通车辆实时监测与分析系统研究

马永海

陕西城际铁路有限公司 710000

摘要：在城轨交通车辆的运行过程中，需要有专门的中控平台对其开展跟踪管理和风险分析等工作，确保能够消除潜在的运行隐患等问题。在数据实时监测与分析的过程中需要有依靠无线通信、大数据处理等来辅助完成，对于系统的运行可靠性有较高的要求。因此，系统介绍城市轨道交通车辆实时监测与分析系统的功能需求和具体实现。

关键词：城市；轨道交通；车辆；实时监测；分析系统

引言：

随着城市交通负荷的不断增加，城轨交通成为一种有效的替代方式，通过便捷、高效的运行和调度，使交通出行的时间被极大缩短，是城市发展进步的重要体现之一。为保证城轨车辆的运行安全，需要有实时监测与分析的系统来辅助管理工作的开展，并在其规划设计时充分考虑到城轨车辆的运行特点，通过实时通信与非实时通信相结合的方式提升其功能优势。

一、城市轨道交通车辆实时监测与分析系统的功能需求

（一）列车状态监测

在对列车的运行状态进行检测和管理的过程中，需要通过信息采集与传感设备掌握相关信息，包括了网络通信、列车牵引、制动系统、暖通系统等多个环节，需要分别进行采集和传输，并在主控平台上以图像列表的方式予以显示，确保技术人员能够更加清晰地明确其运行情况[1]。由于车辆运行状态的信息需要实时采集传输，对于监测系统的稳定和可靠提出了较高的要求，并实现中控平台和驾驶室内的同步显示，确保在有紧急情况时能够帮助驾驶人员进行状态判断实现高效处理，避免安全事故等问题的产生。

（二）故障预警报告

轨道交通车辆的运行对于内部的精密零件等有一定的依赖性，而一些潜在故障很难在行驶的过程中及时发现，必须要通过信息采集与分析的方式来判断是否存在隐患风险，并对故障概率较高的区域及时进行警报处理，便于技术人员能够形成重点关注。在监测与分析系统当中会将所采集到的数据信息形成数据库并建立备份，通过进行累积大数据分析的方式来进行风险概率上的判断，使其准确性与可靠性都形成了较好地提升[2]。在监测与分析系统当中可以记录当前车辆的历史故障信息，并通过阶段性统计的方式帮助技术人员明确管理、维护等方面的工作重难点，是预防轨道交通车辆安全风险事故的重要手段。

（三）运载信息分析

了解当前线路上的车辆运载情况对其合理调度与安排具有重要影响，特别是对于一些客流量突增的情况下能够及时通过增加车辆密度的方式来缓解客运压力，对于保证车辆安全距离等也有重要影响。在掌握客运信息的过程中，需要将这一数据和车辆的行驶情况、线路特征等结合在一起，对于一些服役频次高、运行能耗大的车辆需要适当缩短运维检修的间隔，确保车辆的日常管理工作更加灵活。运载信息的分析是一个累积的过程，还需要在监测与分析系统当中设置专门的大数据模块进行细化分析，确保在发出车辆的调度指令时能够更加科学合理[3]。

（四）优化软件系统

在实现城轨交通监测与分析的过程中，必须要有功能完善、运行稳定的软件系统作为支撑，真正实现智能化管理的工作要求。结合该系统的运行需求来看，大数据分析处理模块、设备故障学习模块等都较为重要，需要在规划设计的过程中进行反复优化。大数据的分析与计算需要保证高效精准，可通过云计算的方式来予以提升，并在数据处理备份时保证可以随时进行回查与核实[4]。分析城轨交通车辆的运行故障需要通过大量的数据积累以保证其分析的可靠，可以通过专家系统运行的方式来实现机器学习，城轨交通管理体系的发展也会更加规范科学。

二、城市轨道交通车辆实时监测与分析系统的实现

在城轨交通车辆的运行过程中，必须要通过无线通信系统的建立才能够使各个传感设备采集到的数据信息实现精准可靠的回传与分析，要求在车辆内打在车载天线，并在轨道外侧建立专门的AP确保可以通过无线连接的方式进行数据分享。实时或非实时的数据信息在传输后都需要进行统一的存储和分析，为保证数据利用的高效性，在存储模块的规划设计当中尽量采用分区的方式予以实现，建立不同的传输路径使队列信息更加清晰明了或连接云端进行备份，使传输与存储的过程更加科学。城轨交通系统中的车辆监测与分析的过程中，需要分别对牵引系统、制动环节、辅助系统等分别进行安装传感元件，在实现时可以通过总线结构使各个接口实现连接，后续管理也更加便捷。

在车辆信息的实时上传与监测过程中需要保证数据信息的准确，技术人员在通信规划的过程中需要通过以太网连接的方式为数据流建立一定的标准模型，即在进行信息编码时需要有固定字节和信息校验，有效减少了通信传输过程中出现信息失真的风险。由于车辆运行监测过程中需要实时传输的信息类型较多，分别建立故障数据、运载数据等不同的信息队列进行传输，使其能够在并行运行的过程中保证安全可靠。

在数据信息的分析过程中，主要依靠大数据的技术手段来实现，其中包括了信息接入、缓冲、解析、存储和分析等多个过程。由于运行数据的分析当中包含了时间轴，在利用大数据的手段是需要通过调取时序数据库的方式来进行分析，并按照不同的信息队列进行聚合运算，确保整体分析处理的可靠高效。针对软件系统当中的机器学习模块需要有海量的历史运行信息作为基础，是提升系统智能化水平的重要前提，需要通过泛型算法的方式来予以实现。

三、结束语

城轨交通车辆的监测与分析是保证其运行高效安全的重要途径，在实际规划过程中需要满足其基本功能需求，即运行状态、故障预测、运载分析等，可以帮助驾驶人员和管理人员充分掌握车辆相关信息，并根据这些数据内容合理进行调度管理和运维调控等，不断保证其安全与可靠。在实现这些需求功能时，需要软、硬件系统的配合与优化，并关注其中的通信系统和分析系统的运行，使该系统成为城轨交通智慧化管理的重要体现。

参考文献：

[1]谢谦.城市轨道交通车辆状态实时监测与分析系统研发应用[J].铁道机车车辆,2019,39(04):116-119.

[2]赵建峰,王巍.基于物联网技术的车辆超载远程监测系统设计与实现[J].公路,2017,62(10):251-257.

[3]王志强.基于事件驱动的城市轨道交通应急处置微观仿真系统[J].城市轨道交通研究,2015,18(11):04-12.

[4]田时沫,鲁放,等.2017年中国城市轨道交通运营线路统计与分析[J].都市快轨交通,2018,31(1):16-20.