高速铁路信号系统运维分层架构模型分析_常怿.pdf

2022 年（第 51 卷）第 12 期甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横doi:10.3969/j.issn.1672-6375.2022.12.008收稿日期：2022-07-12作者简介：常怿（1975-），女，大学本科，讲师，主要研究方向：铁道信号。信号系统是高速铁路运营的核心，主要是根据情况，对列车运行进行严格控制，确保其运行的稳定性和安全性。但是，在高速铁路信号系统长期使用的过程中，经常会受到诸多因素影响，产生系统故障。因此，需要对运维分层架构模型进行构建，不断对高速铁路信号系统进行完善，这样才能提升系统的使用性能，促使高速铁路安全、稳定运行。1高速铁路信号系统模型构建之前，需要对高速铁路信号系统概述和特点等内容进行详细的了解和掌握，这样可以有针对性的进行模型构建，以此保证模型构建的准确性和可靠性，确保其使用性能1。从应用场所的角度来说，高速铁路信号系统主要分为车站信号控制系统、编组站调车控制系统、区间信号控制系统、行车指挥控制系统、列车运行控制系统等。从技术的角度来说，高速铁路信号系统可分为昼间信号、夜间信号、固定信号、移动信号、地面信号等，这样可以对高速铁路运行情况进行全面监控，根据监控情况作出适当调整，减少安全隐患的产生，确保高速铁路运行的稳定性和安全性。2 系统特点高速铁路信号系统具有实时监控、数据筛选以及与其他技术相互结合的特点，其内容如下。（1）高速铁路信号系统可以对高速铁路运营数据进行实时监控，根据监控情况进行调整和维护，以此减少危险因素的产生2。同时，高速铁路信号系统可以对各项行车计划、运营时刻表、人员调度等，进行实时记录，以便后期使用。（2）针对大量的数据进行筛选，例如：速度、距离、行车状态、线路状态、维修记录等，并且将筛选的数据和信息进行整合、转化以及规范化处理，这样可避免系统数据产生异常，提升其可靠性。（3）高速铁路信号系统与其它先进技术形式相互结合，实现利用图形、网络拓扑图、设备模型等方式，将系统监测结果进行直观展示，满足高速铁路安全、稳定运营的需求。3系统运维分层架构模型高速铁路信号系统运维分层架构模型构建相对较为复杂，所以在构建的时候，需要对各个方面进行综合高速铁路信号系统运维分层架构模型分析常怿（洛阳铁路信息工程学校，河南洛阳471934）摘要：铁路信号系统为高速铁路在安全、稳定运营方面，提供了重要的保护屏障，以此降低风险因素的产生，并且对高速铁路领域的长远发展也是有意义的。但是，铁路信号系统在构建方面，由于存在较大的复杂性，所以难度较大，这就需要具有一定的前瞻性，了解铁路信号系统的概述，以及发展趋势，这样才能确保铁路信号系统运维分层架构模型设计的严谨性，满足高速铁路安全、稳定运营的需求。对此，本论述通过各个方面了解，对运维分层架构模型进行了分析和阐述，以供参考。关键词：高速铁路信号系统；运维；分层架构模型；安全性中图分类号：U284.92文献标志码：A工业科技29甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横2022 年（第 51 卷）第 12 期性考虑，从不同角度进行构建，确保高速铁路信号系统的性能3。因此，在高速铁路信号系统运维分层架构模型构建时，应注重以下几点内容。3.1分层架构规划分层架构规划属于一项基础内容，所以在高速铁路信号系统运维分层架构模型构建时，必须重点考虑该方面，合理进行规划，才能保证系统的稳定性，也为后期其它系统层模型的构建，提供了便利条件。（1）基于高速铁路信号系统运行状态的基础上，需对各个信号系统之间的关联性和独立性等进行分析，并且需要根据功能的不同性，对关联信号系统进行定义。同时，定义完成以后，需要根据实际情况，将信号系统划分为多个层次，从而构建系统分层模型，如图1所示。构建高速铁路信号系统运维分层架构模型时，最顶层通常为决策层，并且决策层主要是由调度控制关联信号系统、列车关联信号系统、地面监控关联信号系统等组成4。但是，构建需要将关联信号系统作为重点，主要是将各个信息系统之间呈现相互作用、依赖的状态，确保系统拥有良好的使用性能。（2）从决策层的角度来说，主要是将调度控制关联信号系统、列车关联信号系统、地面监控关联信号系统等进行整合，从而形成具有良好性能的关联信号系统。同时，构建高速铁路信号系统运维分层架构模型时，列车关联信号可以划分为车载列车关联信号系统、车载监控关联信号系统、定位测速关联信号系统等，而且具体划分应从上到下展开，一直到最底层的具体功能模拟完成为止。3.2 决策分散层（1）决策分散层主要由调度控制关联信号系统、列车关联信号系统、地面监控关联信号系统等组成，并且系统之间不是独立运行状态，所以在决策分散层架构模型构建时，需对关联特性进行分析，利用函数进行定量评估，根据定量评估结果，做出相应决策，确保高速铁路运营的安全性和稳定性。（2）高速铁路与其它交通铁路有所不同，列车数量相对较多，存在相互耦合关系，并且列车运行存在实时性，所以在决策分散层构建时，需构建静态高速铁路信号系统，但此时建立定量评估函数难度相对较大5。因此，在决策分散层构建时，需对每辆列车的运行状态以及限制条件等，进行综合定量评估，并且再与列车运行目标、列车之间相对运行状态，展开决策层的列车网分散动态定量函数评估，这样可准确分析出系统中的相互耦合关系，对于高速铁路列车的运行状态，进行实时控制，避免产生运行异常。3.3数据接入层通常情况下，高速铁路信号系统数据有静态数据和动态数据，其中静态数据主要包括设备名称、属性等，并且这些数据是固定不变的；而动态数据主要包括巡检记录、警告信息、调度信息、列车运行记录等，这些数据是定时更新的。因此，在数据接入层运维架构构建时，可在 REST 标准的基础上，将HTTP动词、状态码等应用到其中，以此构建数据接口。同时，在构建时，需将前端和后端进行分离，这样可在一定程度上降低对网络数据传输的使用。另外，加强对数据交换式的利用，并且做好安全防护，减少数据注入安全问题的产生，根据情况，适当接入静态数据，以便对系统数据的使用，也进一步提升系统数据的扩展性。3.4融合层高速铁路信号系统中存在大量的数据，并且具有一定的多样性，如果将这些数据进行融合，促使数据呈现规范化、标准化等，成为高速铁路信号系统图1高速铁路信号系统运维分层架构模型工业科技302022 年（第 51 卷）第 12 期甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横工业科技运维分层架构模型构建的重点。那么，融合层运维架构模型构建时，应重点考虑以下几点内容。（1）需对各项数据进行形式化定义和转换，主要是从局部数据到整体数据，从而对数据进行有效合并，以便对数据的使用。同时，数据融合时，可对有效或失效的数据进行筛选，这样可在数据获取方面，给予极大便利，也提升了工作效率。（2）在闭包算法的基础之上，对数据节点进行计算，并且在计算完成后，利用图形进行表达，这样可将计算结果更直观地表达6。同时，需要将数据之间的融合度进行对比，分析其相识度，以此保证数据之间融合的准确性、时效性。3.5故障预测层故障预测层主要是根据高速铁路信号系统的运行状态，分析其运行故障，并且提出简单的维修方案，避免系统使用产生异常，影响对高速列车运用的管控。故障预测层模型构建时，需利用平台大数据，对系统中的关键数据进行挖掘，并且对各项数据进行对比和分析，进而对可能存在的故障进行识别和斩断，结合实际情况，提出系统维护策略，确保高速铁路信号系统的使用性能；另外，需从不同层级、不同级别进行诊断和预测，做好系统健康管理，减少隐患和故障的产生。3.6动态风险预警层动态风险预警层主要是起风险预判的作用，可以在高速铁路运营期间进行风险识别，从而及时解决和规避相应问题，避免产生安全事故，影响高速铁路的正常、稳定运营。但是，动态风险预警层构建时，由于具有较强的复杂性，所以考虑的内容有很多，具体内容如下。（1）动态风险预警层作为高速铁路信号系统中一项重点内容，在模型构建时，需对关联信号系统中输出、输入的限制，以及定量评估函数等，进行综合性考虑，主要是分析输出、输入之间的关系。另外，需要根据不同运行状态，将异常情况给定，这样可准确分析出，异常情况一旦产生，对系统状态和输出的影响。同时，动态风险预警层模型构建时，应根据给定异常情况产生几率以及实际情况，构建单异常风险预警层，从而保证高速铁路信号系统使用的稳定性。（2）单异常动态风险预警层构建完成后，需要一起给定多个异常情况，并且需要分析多个异常情况分布状态，以及对系统状态和输出所造成的影响。基于此，需要构建多重异常动态风险预警层。同时，需要与决策分散层系统进行结合，对单独异常或者多重异常情况进行分析，例如：交叉传播过程、范围、以及影响等7。另外，需要对每列列车的运行状态、限制条件、列车性能、列车之间的相对运行状态等，分析单异常或者多重异常等分布情况，有针对性的提出列车分散式动态风险预警函数模式，进而为是高速铁路信号系统运维，提供了基础性的保护屏障。4高速铁路信号系统的发展趋势就目前情况来说，高速铁路信号系统具有良好的发展，不仅可以保证高速铁路列车运行的稳定性和安全性，减少安全事故的产生，对其行业的发展也是非常有利。高速铁路信号系统运维分层架构模型构建一般是从顶层设计开始，并且根据相关标准、规范等，展开各个系统层的构建。同时，体系架构在构建时，通常采用分类分层的设计原则，对系统的各个方面进行整理和归纳，这样可有效提升高速铁路信号系统的使用8。另外，在高速铁路信号系统发展过程中，可将先进的技术形式应用到其中，促使系统实现信息化、自动化、智能化等构建模式，从“应用”中心逐渐向“数据”中心转变，满足不同发展时期对高速铁路信号系统的需求。高速铁路信号系统运维分层架构模型构建时，可将大数据技术应用其中，这样可对安全生产、运营等方面进行综合管理，并且在不影响运维系统调度、控制等模式的情况下，对系统的各项数据进行挖掘、储存、以及利用，确保各项数据资源得以充分利用，强化其利用价值。同时，通过利用各项数据之间的关联性，做好系统之间的联动，以此实现信息和数据的相互交换9。另外，高速铁路信号系统运维分层架构模型构建，在数据技术的支持下，可有效做好维护，以及数据和信息共享，确保各项系统操作的合理性，对列车运行状态控制、列车的运行调度等，可进行实时控制，减少负面影响因素的产生。5结束语高速铁路信号系统运维分层架构模型构建，具有非常重要的研究意义和价值，主要是可为高速铁路列车稳定、安全运行，提供重要支持，根据（下转第72页）31甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘肃科技纵横甘