2023年城市轨道交通信号设备监测技术探讨.docx

天道酬勤 城市轨道交通信号设备监测技术探讨 陈玮莹 ：在当前社会经济高速开展的大环境下，城市轨道交通在载人运输方面优势越创造显，在解决城市路面交通拥堵、优化城市空间结构、高效利用城市用地等方面有着较高优越性。然而城市轨道交通的快速开展也会伴生一定的问题，其中，信号设备系统故障属于关键局部，这类故障的出现会导致轨道交通出现碰撞与追尾事故，严重影响乘客人身平安。因此，信号系统作为城市轨道交通最关键且最易出现故障的系统，需要加强该系统建设及做好对信号设备的监测工作，确保城市轨道交通有序且平安运行。 关键词：城市轨道交通;信号设备;监测技术;自动化系统 中图分类号：F570.3 文献标识码：A 现阶段我国城市轨道交通的信号系统制式多种多样，如ATC系统、ATP/TD系统、移动闭塞ATC系统等，正因为各个信号系统的制式差异，所以在维护手段及内容方面存在极大差异。信号集中监测系统〔CSM〕作为信号系统自动化测试与智能化维护的关键信号设备，在铁路当中有着广泛应用。但是城市轨道交通与铁路系统有着很大区别，所以CSM系统在城市轨道交通系统中的应用并不多。因此，本文将从系统结构设计与系统软件设计方面对城市轨道交通信号维护支持系统〔MSS〕进行分析，并对其中信号设备监测技术进行着重分析。 1 系统结构设计 结合城市轨道交通按线路建设、维护、管理的特点，信号维护支持系统结构设计也需要围绕这些特点进行。在运营总部设置MSS中心，将各条线路MSS中心进行接入，同时结合实际的运维需求，设置一定数量的信号分部与运营总部终端;每一条线路均需增设线路MSS中心，作用在于接入该线路内的所有MSS车站分机，结合实际需求设置一定数量的信号分部或工班终端;每个车站单独设置MSS车站分机[1]。 MSS车站分机设备涵盖MSS站机、采集设备、电源设备、网络设备等;同时，MSS还应具备与各个信号系统的接口，设备配置与系统接口也要根据MSS站机而定[2]。MSS中心设备涵盖应用效劳器、数据效劳器、接口效劳器等。各个设备集中站与车辆段的MSS站机，将所采集到的信号设备监测信息与接口获取到的各类系统信息，经由通信网络传送至MSS中心;智能电源屏信息会经由光纤接入临近设备集中站MSS站机;自动列车监控系统与数据传输系统中的信息能够直接传输至MSS中心接口效劳器[3]。在运行维护中心及信号分部的终端设备中，能够实时查看网内各个子系统的监测信息。 系统结构设计作为系统开发工作中的根底，应当结合城市轨道交通特点，将控制中心布设在车辆段之处，保证所有工作环节都要经过客户端去处理，然后将数据传给效劳器，从而提高客户端的响应速度。另外，大局部数据均存储在计算机设备内，包含设备维护检修记录、出厂参数等，此类信息的收集与审视都能利用数据库实现。通常来讲，为了保证系统正常运转，要对数据的保密性及数据库的直观性有所确保，所以可用到SQL Server数据库，能够满足系统结构设计要求。整个系统采用C语言且在VS平台上进行开发，不仅能够满足开发功能的需求，也能与现代开发工具形成良好配合，同时在可编程优势加持下能够以自定义的方式去标记方法。同时，为了解决城市轨道交通信号维护支持系统的数据冗余现象，还要对其数据库进行设计，保证其完整性与可拓展性。 2 系统软件设计 结合城市轨道交通信号设备按线路管理的特点，对监测信息的分析与审视也需要按照线路去划分，因此也设计出来充分适应该管理模式的信号维护支持系统软件架构。 信号维护支持系统软件架构与铁路存在极大差异，最明显的特点就在于对软件数量的精简，核心应用软件只有数据采集、数据显示、数据库与应用效劳器等，将铁路系统中原有的通信前置机软件、终端机软件等去除掉。通过这样的全新设计，强化了数据显示的软件功能，并且为不同用户分配不同的权限，从而能够审视多站、单站、全线路的信号设备监测信息。各车站均部署了数据采集应用软件，为每一个需要对信息进行审视与分析的站点部署数据展示软件，如车站、工班、信号与运营总部等。数据展示软件不仅能够与数据采集软件集成在统一设备中，还能够分别配置在两台机器中相互配合[4]。这样的软件架构设计，意味着维护人员能够在任一数据显示软件端，对任一车站的信号设备监测信息进行查看与分析。 3 信号设备监测技术 城市轨道交通信号系统中的设备多种多样，主要设备为FTGS音频无绝缘轨道电路、屏蔽门控制系统、同步环线等，而其他如电源屏、信号机等与铁路信号设备监测技术完全相同那么不进行论述。 3.1 FTGS音频无绝缘控制电路的监测技术 FTGS指的是遠程控制音频无绝缘轨道电路，这类电路在轨道电路中应用极广，能够对电路进行空闲监测及发送LZB代码，换而言之便是不仅能够获取轨道区间空闲与占用的相关信息，并且也能在轨道区间占用状态下，对来源于轨道旁ATP的报文进行传送，途径为轨道电路，接收为车载ATP设备。 按照进路方向进行划分，FTGS轨道电路可分成3个方向电路，而且轨道电路的传送段及接收端电压会跟随方向电路的改变而变化，意味着就算采样点不变，所采集到的信息有可能是接收电压，也有可能是传送电压。通常来讲，接收电压仅有0.3～0.9 V，而传送电压那么为30～80 V，有着巨大差距，因此在实际监测中存在难度[5]。 在FTGS轨道电路采集过程中，音频轨道电流采集单元负责对所有工程进行监测。具体来讲，音频轨道电流采集单元的处理工作方式为“DSP+ARM〞的联合并行处理方式，能够实现自动化增益控制及数字化滤波，同时具备时频分析、总线通信的作用，对电压、载频、低频进行实时监测。采取动态量程的方式进行软件处理，不仅可以确保监测范围更广，同时也可确保在信号微弱状态下拥有高精度的监测，具备更好的抗电气化谐波干扰能力、监测精准度、监测速度及平安稳定性。为了防止出现同频干扰情况，接收端与传送端的电压不能同时采集，而且在分开采集的根底上每个音频轨道电流采集单元所采集的两路电压工作频率均不可相等。 3.2 信号与屏蔽门系统接口电路的监测技术 要想对轨道交通信号系统、屏蔽门系统的接口电路状态进行动态且全方位的监测，一定要掌握开关门信号、24 V工作电压、屏蔽门系统返回信号等相关数据，需要进行集中采集。其中，电压采集单元的功能记载于对屏蔽门系统的开关门信号进行监测，在现场安装过程中为了方便，电压采集单元根本上都为小型化设计，各个电压采集单元负责对两路电压信号进行采集，而要想实现对屏蔽门开关门信号的采集，那么要用到2个电压采集单元，一个采集24 V电压，另外一个那么对开关门信号进行采集。电压采集单元对电压信号的处理会用到DSP数字处理器，同时会用到高阻、熔断器、隔离放大器实施隔离操作。 对屏蔽门状态信号进行采集会用到电压采集盒，各个屏蔽门需要采集6个状态信号，各个电压采集盒至多能够采集8路电压信号，主要采取的继电器盒装设计，处理方式也是“DSP+ARM〞联合并行，隔离用到的是高阻、熔断器与隔离放大器。 3.3 计轴磁头电压的监测技术 对城市轨道交通系统中计轴设备的计轴磁头电压进行监测，是确保地铁正常运转的关键因素。其中，常用的TAZ-Ⅱ型计轴设备从室内向室外计轴磁头所发送的信号为直流脉冲信号，电压在0～10 V，持续时间会受到车轮直径、运行速度等因素影响，而脉冲宽度最小是2 ms。为了到达测试要求，需要对智能计轴采集单元进行重新设计，该采集单元需要满足如下两个条件：其一，拥有较高采样速率，能够对计轴磁头电压信号全方位采集，而且采样周期要控制在0.1 ms之内;其二，信号偏弱的状态下需要保持较高采样隔离度，最低标准为2 MΩ，而且监测精度不能超过2%的误差。所以，每个智能计轴采集单元都只能监测一路计轴磁头电压，目的就是为了保证采样速率最大化。智能计轴采集单元的数据存储为本地存储方式，经过过滤后再上传到MSS站系统，此举能够保证在高采样速率环境下拥有最大数据传输量。 3.4 同步环线的监测技术 地铁之所以能够精准停靠在车站的预定点，很大功绩要归属于同步环线，在该设备的作用下停车精度能够控制在0.5 m之内。而且，地铁均特别加装了屏蔽门系统，因此对同步环线的精准停车要求变得更高，倘假设同步环线出现故障，将会严重影响城市轨道交通的运营质量。在对同步环线的监测中，主要发挥作用的是移频采集单元，每一个移频采集单元会对1路同步环线的电压、电流信号进行检测，与音频轨道电流采集单元根本相同，移频采集单元采取的也是“DSP+ARM〞联合并行，对于采集到的信息数据处理方式也没有变化。唯一的区别在于，移频采集单元能够通过增设电流传感器设备台数的方式去增加电流信号采集路数。 4 结语 综上所述，城市轨道交通系统中信号设备有着众多种类，而且许多信号设备并未纳入铁路CSM系统的监测范围。现如今城市轨道交通信号维护支持系统在众多地区地铁建设中得到应用，并且得到了处理监测工程全面、测试精准度高、软件功能强大、操作相对简便等不错反响，逐渐成为城市轨道交通信号维护技术人员的关键工具。文章主要针对城市轨道交通中常用的信号设备FTGS音頻无绝缘轨道电路、屏蔽门、同步环线等监测技术展开分析探究，为城市轨道交通信号维护提供参考。 参考文献 [1] 朱璐闻，冯峥.城市轨道交通信号系统车载设备大部件互换方案应用研究[J].中国设备工程，2023〔5〕：176-177. [2] 戴汀.城市轨道交通信号平安隐患分析[J].数字通信世界，2023〔3〕：82-83. [3] 李刚.城市轨道交通信号设备监测技术探讨[J].铁道通信信号，2023，54〔6〕：79-82，86. [4] 刘永乐，于毅，赵慧，等.基于ZigBee-GPRS技术的城市轨道交通列车关键设备监测系统[J].城市轨道交通研究，2023，19〔2〕：117-120. [5] 范永华.城市轨道交通信号维护支持系统的方案设计[J].自动化应用，2023〔3〕：98-100.