城市轨道交通信号维护支持系统应用研究

时间：2024-07-28

黄祖宁

（南宁轨道交通集团有限责任公司，广西南宁 530000）

0 引言

随着城市建设的加快，生产和生活对城市轨道交通的要求越来越高。因此，建设城市轨道交通系统是城市发展的大势所趋。信号系统在城市轨道交通运行中发挥着神经中枢的重要作用，是整个轨道体系运行的核心。信号维护支持系统是城市轨道交通信号系统重要的子系统，可实时监测信号系统工作状态，对异常数据进行报警，同时进行相关的维护管理。随着我国城市交通的发展扩大，人们对信号设备工作的稳定性要求越来越高，需实时监测系统掌握信号设备的工作状态。

1 城市轨道交通信号系统的基本介绍

城市轨道交通信号系统分为车辆段系统和正线系统，是指挥列车运行、保证列车安全以及提高城市轨道交通运输效率的关键设备。正线系统分为列车自动控制系统（ATC）、联锁子系统（CBI）、列车自动监控系统（ATS）、数据传输系统（DCS）以及维护支持系统（MSS），用于对正线列车自动控制、列车进路控制、调度指挥、设备工作状态监测及维护管理、保证行车安全等，是一个高效的自动控制系统。其中，ATC子系统主要负责列车定位、列车位移和防护等；CBI子系统主要负责进路控制，实现自动闭塞控制、本地监控、信号设备的监督报警以及故障诊断；ATS子系统主要负责系统监视、进路操作以及列车自动运行等；DCS子系统主要负责为整个系统提供可靠的数据通信和通信维护；MSS子系统主要负责监测信号系统工作状态和数据统计，发现异常数据报警的同时进行维护管理[1]。城市轨道交通正线信号系统结构如图1所示。

图1 城市轨道交通正线信号系统结构

2 城市轨道交通信号系统维护支持子系统

2.1 信号维护支持系统概述

信号维护支持系统（MSS）是城市轨道交通信号系统的重要子系统，用于实时监测电源设备、信号机、转辙机、电缆以及熔丝装置等信号设备的工作状态和电气特性[2]。设备工作状态异常或电气性能指标偏离预定界限时，MSS系统将实时给出报警信息，提醒维护人员检查设备，从而保证信号设备安全运行。维护人员可以通过维护工作站查询检测数据，并将维护数据导出至外部存储设备进行长期保存。通过监测信号设备数据、分析数据以及了解信号设备的工作状态和变化趋势，以保障信号系统正常运行。维护支持系统结构如图2所示。

图2 维护支持系统结构

2.2 信号维护支持系统在城市轨道交通信号系统中的应用

轨道交通蓬勃发展，需建立信号维护支持系统，以维护管理设备并诊断处理故障，提升维护维修的效率和准确性，确保轨道交通线路平稳、安全以及高效运营。信号维护支持系统可实现系统维护管理的智能化和实时性。实时监控和故障诊断预警能有效简化维护维修流程，节省人力物力，是信号系统运营维护和故障处理不可或缺的一部分。

2.2.1 报警管理

报警可以通过信号维护支持子系统监测过程中的设备状态变化自动生成。全线信号设备维护工作站在维护操作员的请求下显示中央服务器的所有报警，这些报警可根据维护操作员请求定制并过滤。信号设备的告警与线路图结合，即当某车站或是中心机房的信号设备出现故障时，将在线路图相关位置进行提示，例如闪烁、语音等方式，来提醒维护人员。每个系统生成的报警都必须由维护人员确认，而维护人员可以选择是否需要对待处理报警进行维护操作。

常规的报警处理流程如图3所示，主要涉及维护调度人员、车辆段设备维护人员、OCC维护人员、轨旁维护人员、车载维护人员等。在设备产生告警后，各维护人员均可收到相应的告警信息，维护人员判断是否需要处理该信息，处理的结果体现在MSS监控见面上，由维护调度人员核验设备是否已经恢复正常。信号维护人员可以对MSS系统生成的告警进行统计，分析，制定更合理的维护策略。

2.2.2 维护管理

城市轨道交通运营中，信号维护人员会根据设备的特性和使用情况制定计划性维修。计划性维修可提前发现设备的不良状态并给予克服，使设备回归正常工作状态。维护人员的水平和测量的参数都是离散的，不能很好地反映设备状态的变化[3]。信号维护人员通过维护终端实时监视全线信号设备的工作状态，实时调阅设备状态，利用系统的统计分析功能分析各种维护数据，制定更合理的维护计划。信号维护人员查看道岔动作电流曲线，并与参考曲线进行对比和分析，及时发现道岔存在的不良情况。道岔由定位转换到反位时曲线正常，如图3所示；反位转换到定位时，曲线如图4所示。道岔在7 s时电流有一相为零，另外两相升高约20%；在8 s时两相电流减小到0.5 A左右，说明在7～8 s电机仍在转动，此时主机到位而副机尚未到位。道岔在转换到位前出现短暂缺相运转，长期会影响转辙机的使用寿命，甚至烧毁电动机。

图3 报警管理及维护流程

2.2.3 故障处理

城市轨道交通信号系统发生故障时，可充分利用维护支持系统记录的数据辅助故障处理。遇到偶发性故障时，可利用回放功能查看故障发生的原因，以便于寻找解决方法。异常道岔动作电流曲线，如图5所示。通过查看故障时道岔电流曲线，发现曲线记录为13 s，比正常时多了约5 s，电流及功率在7～8 s时均出现尖峰，且此时电流约为额定电流的2倍。因为电机转动产生的反电动势在7～8 s时道岔往另外一个位置操纵，使得道岔动作电源和电动机产生的电动势叠加，所以电流和功率增大。

图3 由定位转换到反位的曲线

图4 由反位转换到定位的曲线

图5 异常道岔动作电流曲线

目前，我国处于城市轨道交通发展的高峰时期，轨道建设的支撑条件是信号系统安全和稳定。信号维护支持系统大大缩短了故障反应时间，一定程度上减少了信号系统的运行压力。此外，信号维护支持系统将城轨交通服务中不确定因素的影响降到了最低。