赖杰道
（武汉地铁集团建设事业总部）
摘要：信号维修监测系统旨在对信号控制各类子系统和设备的运行状态,电气参数进行在线监测,从而实现故障预警和定位,达到保障地铁信号系统稳定可靠运行的目的.本文介绍了武汉市轨道交通11号线信号维修监测系统的系统架构,同时针对地铁运营特点和新功能扩展。
关键词：地铁，信号维护监测，系统结构，探索
1系统概述
武汉轨道交通11号线信号系统由列车自动防护（ATP）子系统、列车自动驾驶（ATO）子系统、列车自动监控（ATS）子系统、数据通信子系统（DCS）、计算机联锁子系统（CBI）、电源系统等多个子系统组成。
信号维护监测子系统-IMS（Integration Maintenance System）（以下简称：IMS系统）负责对整个信号系统所有设备（包括电源设备）的工作状态和电气性能指标进行就地监测和远程报警，收集、显示包括ATS、ATP、ATO、智能电源屏、微机联锁等子系统设备的报警信息，帮助维修调度人员计划和制定预防性和纠正性维护作业。
2系统结构
本系统利用通信传输网络提供的10/100M以太网线路，将正线车站、车辆段、停车场、控制中心的设备和控制中心连接起来，用于数据传输。用户通过该网络在控制中心完成对列车运行的监视和整个信号系统所有设备的集中报警功能。
2.1系统体系结构
系统采用三层结构：信息收集层、信息处理层、信息显示层。
信息采集层：信息采集层由微机监测采集机柜中的采集板、CPU板、设备电源和安装在信号组合柜中的开关量、模拟量采集器等硬件组成。负责采集信号设备的原始数据，并通过接口发送至信息处理层。同时通过计算机接口方式集中收集其他系统的自身监测报警信息，上传至信息处理层。
信息处理层：信息处理层由正线设备集中站、车辆段、停车场的微机监测采集机柜中的微机监测采集机（工控机）和控制中心的服务器端组成，负责处理接收到的采集信息，并根据报警条件对故障信息进行报警。
信息显示层：信息显示层由微机监测采集机柜中的微机监测采集机（工控机）和其他终端组成，负责平台的参数设置、故障信息动态显示、查询报表等功能。
2.2系统硬件结构
系统在硬件上分为服务器端、客户端和采集机等三部分，对信号系统的运行状况进行24小时不间断信息采集。
信号组合柜中开关量/模拟量采集器采集继电器信息，通过信号线连接至采集机柜中的开入板/模入板，经过微机监测采集机处理后通过CAN总线发送至车站维护工作站（工控机），同时其他系统信息通过计算机接口方式发送至车站维护工作站（工控机）。车站维护工作站（工控机）运行系统客户端软件程序，处理数据后通过图形界面实现实时显示，并将数据上传至服务器端。服务器端进行数据统一接收处理、数据储存转发。其他终端运行系统客户端软件程序，通过以太网网络连接至服务器，为用户提供图形操作界面，并负责输入/输出等相关操作处理信息。硬件结构图如下图所示。
2.3系统软件结构
本系统采用成熟的具有极强伸缩性的三层软件体系结构，即表示层、业务层（应用服务器）、数据层。本系统的软件主体采取C/S和WEB两种模式并存的架构，其中服务器软件提供数据接收和处理即业务层、数据存储功能即数据层，客户端软件为用户提供图形操作界面，并负责输入/输出等相关操作处理信息即表示层。
<1>表示层即系统客户端软件，为用户提供图形操作界面，并负责输入/输出等相关操作处理信息。
<2>业务层即服务器应用软件由数据处理模块、网络通信模块、系统配置/用户权限模块、远程管理模块、数据备份/还原模块。
<3>数据层，系统的所有数据大体可划分为以下几类：
基础数据：采集设备信息，包括采集设备名称、设备所在站点、设备描述等信息。
用户数据：与用户有关的基础信息。
配置数据：对告警的对象、规则、形式等的限制和约定，如颜色、过滤等。
实时数据：设备状态采集的实时信息，包括设备状态测量值、采集时间。
管理数据：用于内部管理等用途的数据，包括帮助文件，版本信息等。
3新功能扩展
以强大的计算机运算能力为后盾，11号线IMS在满足了信号系统维护监测的基本功能需求以外，整个系统在功能扩展方面做了如下几点探索：
3.1作业监督
作业监督功能以管辖示意图的方式显示；
辖区内当天无作业计划（施工作业、故障处理、设备检查）的，站图标颜色不变；正在执行作业的站图标显示红色并闪烁：①施工作业 ②故障处理
把施工作业与生产管理计划链接，按计划实现自动导入、导出，人工干预优先，在无人工确认时实现自动屏蔽。无计划的施工作业、故障处理和设备检查等影响设备使用的，由工区进行人工屏蔽。起止时间通过屏蔽（故障通知）按钮自动实现屏蔽和解除。实行全站屏蔽方式，需人工屏蔽时，值班员给点同时按下屏蔽（故障通知）按钮开始进行屏蔽，消记后再次按压屏蔽（故障通知）按钮解除屏蔽。
扩展这个功能的目的是把信号设备状态信息和生产管理计划、设备维护信息综合起来，通过后台数据分析，帮助完善设备维护及优化生产管理计划。
3.2应急响应
应急响应分为三级响应，一级对应红色报警，二级对应橙色报警，三级对应红色预警和黄色报警；三级应急响应时间界定： 一级 0分钟，二级 5分钟，三级 30分钟。
应急响应增加了自动通知功能，自动通知形式：分为图形显示、语音报警两种方式。
<1>图形显示：红色报警（H）、橙色报警（C）、黄色报警（U）和蓝色(A)报警分别给出红色、橙色、黄色、蓝色图示；图示分级：分为：工区（工班），维修部工程师，维修部经理，运营公司领导，
图示显示要求：当发生故障时，相应的站点闪烁相应故障等级颜色的灯光，其所在区域放大，并跳出故障等级相应颜色的闪烁的报警窗口，并指向故障站，点击后，转至故障设备相应的车站界面；故障设备定位，能具体指向故障点，在故障前2分钟开始回放站场情况。
<2>语音报警为固定语音或警示声音，分别在机械室、值班室设置喇叭。
范围设定为工区（工班），维修部工程师，维修部经理，运营公司领导。
应急响应功能扩展的目的是最大限度的将告警信息按预定等级实时传达到相应的应急负责人，并通过声光、图形等告警方式增强告警力度，避免因人为屏蔽界面弹窗等原因造成的告警未响应。
3.3机器人巡检
针对目前信号维护监测系统只侧重于信号系统本身的关键设备信息，而对设备运行环境的检测缺失和不足，扩展了信号设备区域机器人巡检功能。
机器人巡检主要是通过机器人在提前设置好的行进线路上自助执行巡视任务，辅助值班人员开展全天候的设备区巡视工作，巡视机器人可以单机独立工作也可以多机协调工作；机器人巡视后将巡视情况实时通报给控制台值班人员，机器人巡检一方面可以与固定摄像头协同工作，有效弥补巡视盲区，实现周期性不间断巡视，另一方面降低了工区值班人员的劳动强度，提高了巡视质量。
机器人巡检可以实现：故障检测、红外温度检测、设备房温湿度检测、数据采集与分析等功能；针对信号系统设备的实际情况，机器人巡检实现了设备运行温度检测、设备故障指示灯检测、设备环境情况监测、报警等功能，并能通过视频录制和照片拍摄、数据收集与历史数据分析，巡检机器人还可以实现电量不足时自动返回充电的功能。
增加机器人巡检功能的意义在于采集一些以往被忽略的细小数据如：设备运行时的设备发热实时数据、环境温度及湿度的实时数据等，并将这些数据纳入信号维护监测的数据分析内，把这些信息综合起来，通过后台数据分析，进一步优化设备维护及生产管理计划。
参考文献：
[1] 武汉市轨道交通11号线东段信号维护监测系统设计文件