TC系統的智能診斷維護方案探討論文

關于TC系統的智能診斷維護方案探討論文

　　引言

　　隨著國內經濟的快速發展，建設高效、安全的城市軌道交通系統勢在必行。由于ATC(列車自動控制)系統的采用，中國城市軌道交通的整體技術水平上了一個臺階，列車運行呈現出全新面貌，實現了2 min 的運行間隔，大大提高了城市軌道交通列車的運行效率和運輸能力。

　　1 ATC 系統的構成和現有診斷方式

　　ATC 系統是城市軌道交通中的核心和關鍵系統，其主要由列車自動防護系統(ATP)、列車自動駕駛系統(ATO)、列車自動監控系統(ATS)以及數據通信系統DCS 等構成。作為ATC 核心的ATP 和ATO 系統又包括很多子系統和設備，主要有車載CC、車載人機界面DMI、區域控制器ZC、線路控制器LC、數據存儲單元DSU、信標Beacon、歐式有源編碼器LEU 等。ATC 依靠DCS 子系統實現各個子系統的有效互聯，形成一個有機的整體。ATC 系統的主要功能是確保行車安全、保護及輔助乘客、輔助駕駛、提供技術支持、信號設備監控、列車追蹤、管理與控制、計劃管理等功能。在整個軌道交通運營中擔負著神經中樞的作用，所以對ATC 系統設備運行狀態的實時監測、實現故障智能診斷、及時發現設備隱患顯得十分重要。通過對已開通線路的調研發現，ATC 系統基本具備自診斷和監測報警功能。對于ATC 診斷和報警，目前主要有2 種處理方式：第1 種為ATO 和ATP 子系統將自診斷信息發送給ATS 子系統，ATS子系統匯集ATC 系統的設備故障和報警信息，在ATS 調度工作站上統一顯示;第2 種為ATC 系統將診斷和報警信息發送給網絡管理系統NMS，并在NMS 終端上顯示。但目前這2 種方式存在以下問題：

　　(1)ATC 各個子系統模塊報警信息相互孤立，沒有進行有效的關聯分析，不利于故障診斷。

　　(2)現有的ATC 故障診斷系統缺少故障預警功能。故障預警功能可以把信號設備的故障消滅在萌芽之中，防患于未然，減少信號設備故障對行車安全產生的影響。

　　(3)對信息的分析和處理不夠，對信息的分析處理較為簡單，多是反映報警信息，缺少維修建議，報警信息產生的原因從維護界面上看不到，需要到相應的報警子系統中查找和核對。

　　(4)不同線路的ATC故障診斷存在較大差異，沒有統一標準和清晰的操作界面，可用性較差。所以為城市軌道交通通號維護部門提供一個覆蓋ATC 各子系統的、具備跨系統故障診斷和智能預警功能的以及具備圖形化直觀顯示功能的維護系統迫在眉睫。

　　2 ATC 系統智能診斷維護的實現方案

　　2.1 智能診斷維護系統的結構

　　針對目前ATC 系統診斷維護存在的問題和維護部門的迫切需求，本文探討設計了一種具備智能診斷分析和預警功能的ATC 故障診斷維護方案。該系統結構從設備上主要由維修中心雙機熱備的采集服務器、應用服務器以及維護工區的維護工作站和打印機構成。

　　位于維修中心的采集服務器接入信號紅藍網，與ATC 各子系統接口，通過統一標準的SNMP 協議采集實時監測各子系統設備、板卡狀態以及設備運用計數超限等，建立ATC 智能診斷維護系統的基礎數據中心;采集服務器的診斷模塊同時對基礎數據中心的故障信息數據進行持續遍歷，結合專家庫系統中建立的關聯規則庫信息，實現設備故障定位及跨系統診斷，綜合形成具備智能決策算法依據的診斷輸出。位于維修中心的2 臺應用服務器，實時接收采集服務器發送的ATC 各子系統設備、板卡狀態以及診斷報警信息，并將收到的信息實時轉發給維護工作站，同時將收到的診斷信息保存到歷史數據庫中。應用服務器還可以響應維護工作站的查詢歷史數據的調閱命令，將歷史數據發送給維護工作站。位于維修工具和網管室的維護工作站可以實時接收應用服務器轉發的設備、板卡狀態以及診斷報警信息，并同步在圖形化顯示界面顯示。維護工作站具備回放功能，便于對歷史信息進行回溯，輔助用戶分析。

　　2.2 智能維護診斷系統的模塊和數據流

　　ATC 智能診斷維護系統的核心為采集服務器，采集服務器主要由設備故障信息采集模塊和故障診斷以及智能分析模塊2 大模塊組成。設備故障信息采集模塊負責ATC 各子系統故障信息采集，建立基礎數據中心，為故障診斷以及智能分析模塊提供輸入。而故障診斷以及智能分析模塊則依據基礎數據中心，根據專家庫建立的關聯規則實現跨系統的設備故障定位和智能分析，并將診斷和分析信息發送給應用服務器。應用服務器在將診斷信息保存到歷史數據庫的同時，將診斷結果轉發到維護工作站，并最終輸出給維護人員。維護工作站可以根據維護人員的操作要求，將歷史數據請求命令發送給應用服務器，應用服務器從歷史數據庫中獲取后再發送給維護工作站用于歷史回溯。

　　3 ATC 智能診斷維護系統的功能和創新點

　　該智能診斷維護系統與ATC 各子系統制定了統一的接口輸入標準及規范，構建了標準的數據表示格式及數據存儲規范，建立了基礎數據中心，為進行跨系統間的故障診斷和關聯分析提供了可靠的輸入。該智能診斷維護系統結合專家庫中建立的關聯規則庫信息，實現了跨系統間的故障診斷和智能分析功能，極大地提高了故障定位精度和準確性。如在系統監測到與車載CC 雙網同時失去通信，且監測到DCS子系統中對應列車的無線Modem為故障態時，可以診斷出此時列車已經入庫。該故障診斷系統可以根據預設的預警閥值，針對車載的運行參數如車輪打滑、丟失信標、緊急制動、車輛停準誤差以及雙機熱備中的單機故障、連接雙網設備的單網故障等進行預警，便于維護人員及時發現故障隱患，防患于未然，減少信號設備故障對行車安全產生的影響。該故障診斷系統基于準確和快速的故障定位和預警功能，基于建立的專家庫，可以方便、準確的針對設備故障和預警，給用戶提供維修建議。為了更好的進行車載設備故障診斷，該故障診斷系統還開發了車載離線回放和分析工具，用于車載CC 離線日志文件的分析和回放，輔助進行車載故障診斷。該故障診斷系統具備以圖形化方式實時顯示設備和板卡運行狀態的功能，便于用戶快速發現設備異常。

　　總之，該智能診斷維護系統提供了全面的設備監測、智能故障診斷定位以及預警功能，可以為ATC 系統設備維護人員的日常維護提供有效的技術支持，可以大幅度減輕系統維護人員的勞動強度，降低對大量高素質ATC 系統維護人員的依賴，降低ATC 系統的維護成本，提高ATC 系統的維護管理質量和效率，從而有效提高軌道交通運營效率和安全性。本文設計實現的ATC 智能診斷維護系統方案已經在上海軌道交通13 號線試點應用，取得了良好的應用效果。

　　4 結語

　　隨著信息技術的不斷發展，“狀態修”必將在信號系統的維護工作中得以應用和推廣，“狀態修”是基于對設備的信息化管理，對設備的狀態進行全面評估，在設備失效前進行更換，從而減少維修、最大限度地提高效率和安全，智能診斷與維護系統正是實現這一目標的核心。采用人工智能技術，在智能診斷與維護系統中建立具有自學功能的專家故障診斷系統，可以使故障診斷更實時、準確、覆蓋面更廣，全面提高信號系統的故障診斷與維修水平。

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