關(guān)于TC系統的智能診斷維護方案探討論文
引言
隨著(zhù)國內經(jīng)濟的快速發(fā)展，建設高效、安全的城市軌道交通系統勢在必行。由于A(yíng)TC(列車(chē)自動(dòng)控制)系統的采用，中國城市軌道交通的整體技術(shù)水平上了一個(gè)臺階，列車(chē)運行呈現出全新面貌，實(shí)現了2 min 的運行間隔，大大提高了城市軌道交通列車(chē)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(guān)鍵系統，其主要由列車(chē)自動(dòng)防護系統(ATP)、列車(chē)自動(dòng)駕駛系統(ATO)、列車(chē)自動(dòng)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(chē)載CC、車(chē)載人機界面DMI、區域控制器ZC、線(xiàn)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(shí)現各個(gè)子系統的有效互聯(lián)，形成一個(gè)有機的整體。ATC 系統的主要功能是確保行車(chē)安全、保護及輔助乘客、輔助駕駛、提供技術(shù)支持、信號設備監控、列車(chē)追蹤、管理與控制、計劃管理等功能。在整個(gè)軌道交通運營(yíng)中擔負著(zhù)神經(jīng)中樞的作用，所以對ATC 系統設備運行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監測、實(shí)現故障智能診斷、及時(shí)發(fā)現設備隱患顯得十分重要。通過(guò)對已開(kāi)通線(xiàn)路的調研發(fā)現，ATC 系統基本具備自診斷和監測報警功能。對于A(yíng)TC 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(fā)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A(yíng)TS 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(fā)送給網(wǎng)絡(luò )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(wèn)題：
(1)ATC 各個(gè)子系統模塊報警信息相互孤立，沒(méi)有進(jìn)行有效的關(guān)聯(lián)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(chē)安全產(chǎn)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(jiǎn)單，多是反映報警信息，缺少維修建議，報警信息產(chǎn)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(xiàn)路的ATC故障診斷存在較大差異，沒(méi)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(mén)提供一個(gè)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(guān)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(shí)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(wèn)題和維護部門(mén)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(wù)器、應用服務(wù)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(wù)器接入信號紅藍網(wǎng)，與ATC 各子系統接口，通過(guò)統一標準的SNMP 協(xié)議采集實(shí)時(shí)監測各子系統設備、板卡狀態(tài)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(wù)器的診斷模塊同時(shí)對基礎數據中心的故障信息數據進(jìn)行持續遍歷，結合專(zhuān)家庫系統中建立的關(guān)聯(lián)規則庫信息，實(shí)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(wù)器，實(shí)時(shí)接收采集服務(wù)器發(fā)送的ATC 各子系統設備、板卡狀態(tài)以及診斷報警信息，并將收到的信息實(shí)時(shí)轉發(fā)給維護工作站，同時(shí)將收到的診斷信息保存到歷史數據庫中。應用服務(wù)器還可以響應維護工作站的查詢(xún)歷史數據的調閱命令，將歷史數據發(fā)送給維護工作站。位于維修工具和網(wǎng)管室的維護工作站可以實(shí)時(shí)接收應用服務(wù)器轉發(fā)的設備、板卡狀態(tài)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(jìn)行回溯，輔助用戶(hù)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(wù)器，采集服務(wù)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(zhuān)家庫建立的關(guān)聯(lián)規則實(shí)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(fā)送給應用服務(wù)器。應用服務(wù)器在將診斷信息保存到歷史數據庫的同時(shí)，將診斷結果轉發(fā)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(fā)送給應用服務(wù)器，應用服務(wù)器從歷史數據庫中獲取后再發(fā)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(chuàng )新點(diǎn)
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(jìn)行跨系統間的故障診斷和關(guān)聯(lián)分析提供了可靠的輸入。該智能診斷維護系統結合專(zhuān)家庫中建立的關(guān)聯(lián)規則庫信息，實(shí)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(chē)載CC 雙網(wǎng)同時(shí)失去通信，且監測到DCS子系統中對應列車(chē)的無(wú)線(xiàn)Modem為故障態(tài)時(shí)，可以診斷出此時(shí)列車(chē)已經(jīng)入庫。該故障診斷系統可以根據預設的預警閥值，針對車(chē)載的運行參數如車(chē)輪打滑、丟失信標、緊急制動(dòng)、車(chē)輛停準誤差以及雙機熱備中的單機故障、連接雙網(wǎng)設備的單網(wǎng)故障等進(jìn)行預警，便于維護人員及時(shí)發(fā)現故障隱患，防患于未然，減少信號設備故障對行車(chē)安全產(chǎn)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(zhuān)家庫，可以方便、準確的針對設備故障和預警，給用戶(hù)提供維修建議。為了更好的進(jìn)行車(chē)載設備故障診斷，該故障診斷系統還開(kāi)發(fā)了車(chē)載離線(xiàn)回放和分析工具，用于車(chē)載CC 離線(xiàn)日志文件的分析和回放，輔助進(jìn)行車(chē)載故障診斷。該故障診斷系統具備以圖形化方式實(shí)時(shí)顯示設備和板卡運行狀態(tài)的功能，便于用戶(hù)快速發(fā)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(shù)支持，可以大幅度減輕系統維護人員的勞動(dòng)強度，降低對大量高素質(zhì)ATC 系統維護人員的依賴(lài)，降低ATC 系統的維護成本，提高ATC 系統的維護管理質(zhì)量和效率，從而有效提高軌道交通運營(yíng)效率和安全性。本文設計實(shí)現的ATC 智能診斷維護系統方案已經(jīng)在上海軌道交通13 號線(xiàn)試點(diǎn)應用，取得了良好的應用效果。
4 結語(yǔ)
隨著(zhù)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，“狀態(tài)修”必將在信號系統的維護工作中得以應用和推廣，“狀態(tài)修”是基于對設備的信息化管理，對設備的狀態(tài)進(jìn)行全面評估，在設備失效前進(jìn)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(shí)現這一目標的核心。采用人工智能技術(shù)，在智能診斷與維護系統中建立具有自學(xué)功能的專(zhuān)家故障診斷系統，可以使故障診斷更實(shí)時(shí)、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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