城市轨道交通通信信号智慧化运维系统框架研究

城市轨道交通通信信号智慧化运维系统框架研究

谢斯琪

南京信息职业技术学院 215228

摘要：近些年城市化发展越来越迅速，人们对于出行的要求越来越高，城市轨道交通受到重视，成为了很多城市居民出行的首选方式。在技术快速更新迭代的今天，城市轨道交通通信信号的管理模式也产生了变化。通信信号的智慧化运维系统成为了研究的焦点。本文针对城市轨道交通通信信号智慧化运维的现状进行分析，总结运维需求和特点，并简述相应的系统框架功能。

关键词：城市轨道交通；通信信号；智慧化运维；系统框架

1.城市轨道交通通信信号运维现状

1.1城市轨道交通设备运维现状

自2019年起，我国城市轨道交通的总里程已经超过了6000公里，而且还在稳步呈现增长趋势。尤其以上海为例，城市交通轨道进行多年的发展，已经拥有17条线路，总共超过400座车站，线网总长超过700公里，几乎遍布了上海城市的主要区域。根据上海市有关部门的规划，到2022年，预计运营总长度将超过1000公里。这样庞大的城市交通轨道在为城市居民出行提供巨大便利的同时，也承担着相当大的管理压力。尤其轨道线路内的设备，运行负荷将会增加，给设备运维带来的更大的负担。不过，现阶段，我国城市轨道交通设备运维的问题比较普遍，首先，设备数量的快速增加并没有伴随着相应运维水平的提升。其次，多种新兴技术的引入对设备运维提出了更高的要求，在一定情况下迫使设备进行更新，这样也带了一定的运维压力。再次，生产组织的复杂程度显著提升，因为一些设备内部结构复杂，对使用环境要求较高，尤其一些智能控制设备的应用，需要城市轨道交通系统进行大幅度调整。最后，专业技术人员紧缺，跟不上轨道交通线路的快速增长。

1.2城市轨道交通信号运维现状

轨道交通信号运维也是非常重要的一部分，信号运维建立在设备现场对信号进行处理的基础之上，通过对信号故障进行排除，对未来可能出现的问题进行预测来实现信号运维。然而，现阶段，信号运维的问题仍然突出，比如，有些城市的轨道交通信号系统抗风险能力不足。在日常运转的过程中虽然看似稳定，但这是因为没有遇到特殊情况，一些潜在的信号风险没有得到及时排除。一旦这些风险暴露出来，引发成信号故障等各种问题，在系统体量越来越大的今天，排除故障将变得越来越困难。其次，对数据的应用并不充分。对于一些大城市来说，轨道交通系统复杂，每时每刻都在产生大量数据。可在系统处理能力不足的情况下，这些数据不光会成为系统的负担，还有可能因为对数据产生忽视，不能及时处理造成一些潜在风险无法及时排除，对信号运维产生一定的威胁，严重的情况下可能会造成调度信号错误，威胁轨道交通的安全运转。

1.3城市轨道交通信号运维需求和特点

我国对于轨道交通的发展非常重视，尤其在智能化相关计算机技术越来越发达的今天，智能化运维已经成为必然的发展趋势。现阶段，城市轨道交通系统运维的主要特点有以下几个：

（1）故障精准定位。在没有智能化信号运维的过去，系统内部一旦发生故障，需要相关人员依靠经验，对故障位置进行初步判定，然后再使用相关设备进行具体位置的锁定，再指派技术人员到现场进行排除。这种模式耗时较长，容易造成轨道交通运转延误。而应用了智慧化的轨道交通运维模式之后，故障的锁定会变得更加快速和精确，能够更快缩短故障排除时间，为系统恢复正常运转争取时机。

（2）提前预警。大数据技术对于轨道交通信号智慧化运维至关重要，在应用大数据技术之后，可以在很多情况下实现故障的提前预警，在故障真正发生之前采取预防措施，这样能够在很大程度上避免故障发生，就算最后没有预防故障，也可以在最短的时间内采取应对措施。而且，物联网技术可以让设备之间形成更为紧密的连接，一旦预警到故障，可以立刻通过设备将问题反馈到控制中心。

（3）数据能够实现更好的融合。在城市轨道交通系统中，数据类型众多、体量庞大，对于数据混合处理的要求更高。在这种情况下，对多种数据进行整合，对不同类型数据进行并行或集中处理成为了系统数据处理的重要需求。这样能够更好地反映出系统的运行状态。不同类型的数据在经过处理之后可以互相补充，无论是在故障预警还是在日常维护方面都会产生重要的意义。

2.智慧化运维的技术基础

2.1物联网技术

物联网技术是指通过射频识别、红外感应等技术来实现设备之间的互联，在设备之间形成信息传输，能够更好地对设备进行跟踪和定位，方便数据采集和分析。这种技术对于城市轨道交通信号运维至关重要，不仅极大地节约了人力成本，还能够实现24小时全天候的数据传输、分析，配合可视化管理，大大提升了信号运维效率。

2.2人工智能和大数据技术

上文已经提到，系统在运转过程中，会产生体量庞大的数据集合，这些数据需要进行妥善、高效的处理，根据处理结果在一定程度上进行自主处理，能够在很多应用场合替代人工做出决策。而且，配合人工智能，可以在很多复杂故障发生时进行快速分析，达到更好的辅助判定作用。

2.3云计算技术

云计算是分布式计算的一种，可以在网络上对数据进行更好地备份，避免数据在本地设备上处理时面临的各种风险。使用者可以随时获取云端数据，下载到本地进行处理。这种数据处理和保存模式具有隐私性高、处理风险低等多种优势。对于城市轨道交通设备相对分散的状态来说，云计算是一种更好的数据处理模式。云计算的集中管理能够提升运维效率，利用高安全性来极大地降低数据泄露的风险。

3.城市轨道交通信号智慧化运维系统框架和功能

3.1智慧化运维的系统框架

智慧化运维需要先进技术的支持，需要对海量数据进行处理，并让系统实时监控系统的运行情况。总的来说，智慧化运维系统包括中心和线路两个部分，中心又包含线网应用层、平台层和云层，线路包括应用层、实时分析层和感知层。

（1）中心部分

中心部分的云层实质上是一个平台，将系统运行时产生的各种数据进行收集，整合系统内部各种资源，为平台上层处理提供支持。平台层是建立的云层之上的，包括大数据处理模块，同时还包括机器学习、算法和可视化组件。中心部分的线网应用层包括设备状态图、感知数据显示等功能模块，还包括终端显示给技术人员的线网故障警报系统。和线路部分不同的是，中心部分对先进技术的应用要求较高，还可以利用智能分析，对各种设备资源进行联动。

（2）线路部分。

线路部分中的感知层是最底层，包含底层设备，如计轴器、联锁装置等。感知层能够对整个系统中设备的运行情况进行感知，实时采集数据，进行下一步处理。实时分析层在线路部分也非常重要。它包含预警功能，可以对运转进行监督，提高设备运行的可靠性。线路应用层相对靠上，包括线网状态现实、数据展示、线路报警等功能。

3.2智慧化运维的系统功能

智慧化运维的功能众多，包括设备集成化监测、设备故障诊断、设备主动维护和设备健康监测等。不同功能之间协调运转，在整体上实现城市轨道交通信号运维的智慧化效果。比如，设备的集成化监测可以利用ATP（列车自动防护）来实现对列车当前位置的确定，以便进行后续的安保工作。再比如，设备的主动防护不仅可以降低维护成本，还能自动检测设备运行的异常，在故障出现之前率先采取动作，上报相关人员以及自动切断设备供电，避免造成进一步的严重损失等。总的来说，不同功能之间的协调和并行非常重要，对于提升城市轨道交通运转效率有积极意义。

结束语

城市轨道交通近些年快速发展，在更多先进技术介入的情况下，运维系统的架构更加科学，功能更加完善。相关人员应当提高重视，在智慧化运维方面投入更多的精力，为我国城市轨道交通的健康发展贡献力量。

参考文献

[1]孙久文,张翱,周正祥. 城市轨道交通促进城市化进程研究[J]. 中国软科学,2020(06):96-111.

[2]王宗琰. 城市轨道交通信号控制方式研究[J]. 电子元器件与信息技术,2021,5(05):166-167.

[3]陶雨濛,王亮军,卫妍. 城市轨道交通信号设备智能运维系统设计[J]. 中国新技术新产品,2021(15):25-27.

[4]高文. 城市轨道交通信号自动控制系统发展现状[J]. 数字通信世界,2019(09):151.