城际轨道交通信号设备的智能运维系统的设计和实现
罗松植
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罗松植,. 城际轨道交通信号设备的智能运维系统的设计和实现[J]. 信号处理与图像分析,2022.4. DOI:10.12721/ccn.2022.157092.
摘要:
我国跨入21世纪之后,在经济飞速发展的情况之下,城市各方面的建设也在不断的发展和完善。现阶段的轨道交通行业也处于飞速发展进程之中,全国各地的前三线城市都有不同数量的地铁线路铺设和运营,随着全国地铁铺设线路以及开通运营数量的不断增长,各地方的运营单位对交通信号设备的运维管理工作日益加重,运维投入的成本也有增无已。为适应现阶段轨道运营管理的情况,交通通信的专业化、智能化来分析智能运维系统的设计和实践,希望能为相关工作的工作人员起到一些辅助作
关键词: 轨道交通信号;信号系统;智能运维
DOI:10.12721/ccn.2022.157092
基金资助:柳州铁道职业技术学院2021年度校级立项项目:站内电码化实训系统设计与实现 2021-KJA05

城际轨道交通是现代化城市交通建设不可或缺的重要部分。随着全国人口密度的不断增加,各地地铁每日的客流的逐渐增多,准时准点要求达到99.8%,这样就需要不断的缩减运维的窗口时间,而现存在的故障维修和计划维修的运维体制就难以常态化持续开展。通过对城际轨道交通的运营一系列过程的研究,可以发现的是智能化技术在其中起到了非常重要的因素,不单决定着列车的正常运行,还能解决交通信号设备的运行问题,能够使传递的交通数据更加准确化、专业化,进一步为人们节省时间、方便出行,能够为社会提供更优质的服务。

1.智能运维应用现状

1.1智能运维特点

具备智能学习功能的运维系统要具有故障监测功能、可以利用一定的规则化优生演变进程、进一步快捷高效的预警预测出有可能出现的故障问题并且能够给予最佳的解决方案,对突发的故障能够有效的控制在初发点。利用智能运维模式取代于人工分析和处置大量运维数据信息资料,全力降低在交通信号设备运行过程中可能出现的纰漏、疏忽,节约人力资源。能够提升运维系统的在工作中的全自动化和质效。

1.2智能运维应用

现阶段运维应用的深入学习计算方法已经在机器视觉效果、信号文字转译、语音辨别等各种范畴得以高效、积极的应用。例如:全自动型驾驶汽车,有效利用机器本身的视觉系统对周围环境进行总体感知来对车速和行驶方式进行全面控制;无人机可以利用协同计划,实现无人机在机群小组接受任务分配等。基于上述现象,都证明智能技术的发展水平日渐成熟,在城际轨道交通信号系统智能运维设计中发挥重要应用。

2.城际轨道交通信号智能运维系统的需求

2.1智能运维系统维护支持需求

系统在具体的运行过程中,智能运维系统的维护支持需求是要做好下列几个方面的工作内容:第一要保证系统必须有完备的集成化监测这一强大功能,在城际轨道交通信号有序运行的相关营运过程之中,集成化监测能通过对其进行及时、实时、动态监测,维持当下系统的安全性和稳定性,以确保正常运行。第二是系统应该能够具有完备的诊断功能,就是对其出现的故障,能够及时的智能化、准确化的进行诊断。如果设备出现不明故障,只有及时、精准的掌握其故障发生的诱导原因,才可以利用设备自带的智能化诊断功能,寻找真正的源头、根本,为清除故障提供引导性的方案,减少故障的产生对其交通信号正常运行的不良影响。第三是确保系统具备预警预报分析功能。智能化科技技术能够储存并分析大量数据资料,可以通过对系统中储存的大量数据资料作为辅助,全面实现积极跟踪和大力探索各类的大数据,掌握设备在正常状态下运行的特点和功能,及时、有效、准确的发现设备所存在的隐患,并稳、准、快的实施有针对性的方案以切实解决问题。

2.2智能运维系统智能分析需求

交通信号系统对于大数据的要求是非常高的,智能化运维系统的应用广泛使得城际轨道交通信号所朝向的智能设备更加趋向复杂化,为了能够确保运维质效达到极高的基准要求,其必须需要具备以下几方面的探究需求,第一是需要对现阶段下的设备运营的绿色、健康状况进行精准的评估,分析、了解其设备能在之后的使用寿命、设备是否能够高速、稳定的进行常规的运行,综合整理设备的运行基本情况,分析解决对其设备进行怎样的维护措施,保证城市轨迹交通信号的合理化运行的效果。第二是维护决策支持。面对智能运维系统在整体运行的进程之中出现的各种各样的问题,不能冲动、盲从、主观的进行相关联的维护,而是必须有策略性和抉择性的实行相关的工作方案,制定专业性的计划方案予以积极支持,因此在智能分析的过程中,可以在充分分析、掌握出现的问题之后,寻求出可实施的解决措施。

3.城际轨道交通信号智能运维系统应用

3.1城际轨道交通信号智能运维系统建设方针

城际轨道交通信号智能维运系统包括三大层面:感知层面、平台层面与服务层面。感知层面的主要意义就是采集和感知各种各样的基础数据资料并且应该积极包围、渗入到各个层面之中,这样做才能确保网罗的大数据具有时效性和稳定性,以保证能够多方面、全方位的取得大数据信息,有效性的解决故障问题的所在。平台层面就是把感知层面作为其基础铺垫,探索、探究其内源更深度的信息内容,以确保系统可以在高效率、稳固性的前提下进行运行,来保证其系统在此期间出现的各种故障问题。服务层面则是此系统中最高级的层次,它能够结合感知层面和平台层面获取的大量信息进行综合,下达相关的各种服务指示,其中涵盖了多个组成的元素,例如运维全景、检测中心、应急指示中心、分析和健康中心等等,依靠科学信息化的服务指示,可以维护系统处于高效、稳定的运行状态。

3.2建立设备信号状态监测中心

为了能够更好的、准确无误的感知设备的工作情况,掌握设备系统是否存在相关的故障和缺陷进行运行工作,建立对信号发布的监测中心是非常具有必要性的。其状态感知、集成监测、故障智能诊断、智能预报预测等多项针对性功能是检测中心应必须具备的。在这种情况之下,当系统出现故障问题后,才能自动化定位故障问题所处的根本位置,并且能有效的对其发生的故障问题进行深入分析。当信息数据出现异样的状况下,确保监测中心能及时、有效发出预警提醒,与此同时,检测中心也应该具备提供异常现象的维护意见、故障问题解决的程序化功能,以便各种各样的故障问题能及时优化处理。

3.3对数据管理建立分析中心

智能运维系统在一个短期性的阶段里获取的数据信息容量较大,建立一个数据管理分析中心之后,能够在短期之内产生设备在服役的模式之下的健康指标的评价参数,能及时掌握系统的整体运行情况是否在正常状态之下,并且还能参照设备的运行状态,及时自动生成一种维护意见,对其设备进行相应的、合理的调试、维护,提升优化设备的诸多性能。与此同时,还必须对信号设备展开多维度的健康测评,创建专业性的、科学性的测评系统,以方便能够精准的测评设备在当前情况下的健康指数。多维度的健康指数测评系统要确保能够和设备相联系的一切资料内容进行全面包围和覆盖,例如说线上诊断信息、离线巡查信息等,测评系统的创建积极参照设备的日常实际运行标准,对系统进行调整和完备,确保更好的发挥出系统的智能管理作用。

3.4建立设备维护及运营的一体化体系

从根本实现对设备运行状态的判断,参考各项维护信息,将建立高效、快速的运营联动体系作为运维一体化发展的主要目标,如果实现这样的形式,那设备在运营的过程中,就可以紧密依照设备的工作状态对系统进行合理优化。一体化体系在创建的历程中可以大力引入GIS和GPRS信息技术,在出现故障或者其他一系列的突发异常情况之后,启动应急预警体系,然后再参照出现故障的相关联信息实行智能预测和判断,并加以分析理解,这样一来,线上监控以及数据资料解析、预案处理、移动互联网等相关多类功能,为故障问题的及时处理予以更加及时有效的支持,确保一切相关联系的工作更高效的开展。

4) 城际轨道交通信号智能运维决策算法及相关理论

4.1容差关系模糊集分析模型

模糊集是针对不确定因素进行实践分析的数学工具,以人工智能、数据挖掘技术为基础,通过模糊识别、智能信息处理等新型科技,实现数据测量、数据统计和数据获取,针对一部分不完整信息进行补充与完善。例如:城际轨道故障隐患信息等,由于数据收集不完整,最终得到的预测结果缺少精确性,模糊集模型的建立是在对称性、传递性的等价关系上进行数据处理。一般情况下,不完整信息处理手段可以分为概率分析、数字统计等方式补充缺失的数据内容,将不完整的信息量转化为完整的信息系统,通过模糊集模型进行数据处理。容差关系模型指的是两个对象在相同的容差数据集中,在缺少相关属性信息的情况下得到错误的判断结果,将模糊集分析技术与城际轨道交通信号智能运维体系建立进行有效连接,得到准确的信号分析结果,制定出科学合理的智能运维决策。

4.2城际轨道信号设备诊断平台

想要全面提高城际轨道交通信号设备的维修管理质量,就需要分析当前信号设备运行存在的主要问题,搭建电务设备数据分析诊断平台,做好系统维护工作,实现庞大数据资源的有效整合,对电务设备反馈出的各类数据进行集中监测与诊断分析,实现设备管理的透明化,采用远程监测管理的方式消除故障隐患。当前城际轨道电路系统分为计算机联锁系统、微机监测系统、信号远程管理系统、视频反馈系统、环境监察系统和网络管理系统,围绕不同系统的监测职能,制定科学合理的电务生产计划,为后续电路维修工作的开展提供有效参考。通过数据采集、数据整理、数据集中储存、数据分析、数据诊断等方式进行城际轨道交通信号设备智能运维方案设计,实时进行故障预警和智能化诊断。在先进维修检测设备投入使用后,改变传统的电务维修方式,分散分布的检测系统,对电务人员的故障处理能力和系统诊断能力有着较高要求。在此基础上,引入全新的电务设备诊断技术,能够全面提高数据分析质量,管理中心及时获取电务设备的基本属性、维修情况以及历史状态,制定出具有针对性的维修计划。

4.3智能运维系统的软件结构

城际轨道交通信号设备智能运维系统结构分为:硬件设施和软件程序两部分,硬件设备由数据库服务器、数据储存备份系统、管理服务器、接口服务器等众多设备组成,定期的管理与维护是重点。在此主要针对智能运维系统的软件结构进行重点分析,软件环境下数据储存系统、服务系统、子系统、维护系统等软件程序,能够自动进行数据采集、动态分析、故障诊断、预警播报、数据挖掘,通过软件程序提高信号设备的运行质量。城际轨道交通是一个复杂的网络体系,以电务段调度指挥中心为基础建立集中监测网络,通过多项接口服务器与通信综合网管调试终端、中心系统、自动检测系统、信号远程监测系统建立连接,及时获取维护终端、机车信号等数据,通过通信网管系统、数据中心监测、通讯服务器将各类数据传送到电务段调度指挥中心,实现电务数据的分析与诊断。由电务调度中心下达管理命令,将各项数据传输到集团中心机房,运用终端服务器进行数据诊断,对集团电务检测数据进行综合分析,对一些异常数据发出报警信号,并将统计结果反馈到中心大屏幕系统。

4.4智能运维决策服务机构

国内铁路电务段的内部组织结构可以分为决策层、管理层和执行层,决策层主要负责统一领导和指令下达,管理层则是由各科室的工作人员共同组成,负责各项业务的开展,也是业务制定、业务下达、业务监管的核心岗位,能够及时发现管理问题,并制定出科学合理的解决方案。执行层则由一线员工和车间领导所组成,主要任务是严格执行管理层与决策层下达的各项工作任务,对现场工作情况进行统一汇报,其中电务段主要负责指挥调度、信号设备维护、材料管理和人力资源管理等工作。保证各系统之间的数据交互,根据电务运行检验的基本规则了解电务段的实际工作情况,参考轨道运行的基础条件,合理划分检测区间,安排好负责巡检的工作人员,当发现故障问题时要将巡检结果上报到电务段,由业务部门制定针对性维修计划,主动到现场进行故障排除。

除了上述提出的这些措施之外,要想保证城际轨道交通信号智能运维系统能够更好的应用于工作、生活,发挥它最大的作用和更高的价值,也需要从运维工作人员的专业技能的方面实施加强,确保工作人员对智能运维系统的运行原理的理解和掌握,城际轨道交通信号特殊性的深入探究和理解,能够积极应对交通信号各种各样突发性故障、问题的方式、策略,这样才能使城际轨道交通的全面发展得以更好的保证。   

作者简介:罗松植,男(1981.08-)壮族,广西来宾人,学历: 大学本科 职称:高级工程师 研究方向:铁道信号 单位:铁道职柳州业技术学院

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