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摘要：中国城市的快速发展，城市公共交通系统也在逐渐发生着改变，城轨运输逐渐成为我国城市市民出行的重要方式。而在城轨列车运行的过程中，其承载信号是保证地铁车正常运行的重要因素，其为地铁列车的运行提供对应的控制和管理信息。对于当前的地铁车载信号维护和管理工作，其主要是通过RCM维修方式实现，这一技术在多个行业中都有应用，且维修安全性较高，维护费用较低，是大部分企业对设备维修的主要方式。通过RCM维修模式，其能够对地铁行业中的各个模块进行充分的利用，保证设备维护的不断优化，从而保障地铁车载信号的正常运行。
关键词：地铁列车车载信号设备 数据采集 智能预警系统
随着城市轨道交通的快速发展普及，地铁车辆的性能、安全等问题受到轨道交通管理部门越来越多的重视。为了实现对故障和事故进行科学分析和取证，需要一个完整的、实时的列车行车事件记录。地铁列车信号数据采集系统（俗称“黑匣子”）正是为解决上述问题而被广泛采用的。目前，数据记录仪主要为瑞士SecheronHaslerGroup公司的TELOC系列产品和德国DEUTAW-erkeGmhH公司的REDBOX系列产品。德国DEVAT公司设计的KWR6事件记录仪，是基于新车辆的开发，采用列车网络控制原理对车辆的各个信号进行采集，在硬件和软件的开发上成本很大，弊端在于不适用于已有车辆的改造。我国内燃、电力机车，动车组及高铁上已普遍应用数据记录仪，但城市轨道交通车辆上安装数据记录仪是直到20世纪90年代才提出的新概念。为了满足日常的维护工作需求，更好的还原设备在事故中的运行状态，急需对车载信号数据采集及智能预警系统进行自主设计和研发。
1主要功能
1）列车ATP和ATO数据记录采集传输。结合列控车载设备的工作原理，在完全不影响列控车载设备工作的前提下，实现ATP和ATO内部数据访问、记录，并根据实际使用的需求，将采集到的数据，一方面通过传送给智能数据处理模块;另一方面，通过数据存储模块，记录实时采集的数据到硬件平台本身存储，并且根据需要，可以将数据拷贝到移动存储设备进行拷贝保存。2）数据处理解析。根据实时使用车辆base进行数据解析，将车辆数据不同类型的数据内容例如：进路地图、轨道状态、TSR等分类进行本地存储，并区别存储ATO和ATP数据，方便维护人员根据需要查看不同类型数据。3）历史数据分析与统计。历史数据分析与统计功能主要由系统的数据记录模块和数据分析统计模块实现。数据记录模块记录的历史数据可以根据需要进行自由的拼接，将需要进行分析的历史数据导入到数据分析统计模块中，实现历史数据的显示、统计和查询功能。数据分析统计模块能够将导入的各参数历史状态信息以文字或图表的方式进行显示，如同上述支持多形式的图表显示，对于特定历史数据，能够通过设置区段或时间范围进行查询和数据导出。4）智能分析预警。智能分析预警模块对历史故障数据基于BP神经网络模型进行聚类，能够根据评估模型生成相关参数的预警阈值和故障判断方法，进行实时预警。
2应用现状
隨着信息化技术和通信技术的发展，地铁信号系统的集成度和自动化程度逐渐提高、功能日益强大，提高了列车运行效率、减轻了运营人员的工作强度。与此同时，由于系统集成度和复杂度的增加，信号系统的故障也对正常运行造成了更大的影响。如何对信号系统的运行状态进行监测，如何减少故障所产生的影响，是提高信号系统运营维护质量的一个重点课题。受制于维护工作的人力资源和技术手段，目前的日常维护基本上围绕着设备的机械故障进行。对于电气故障，以事后修为主。涉及功能方面的电气故障发生后，由于没有定位故障的可靠手段，一般会采取分散有关部件进一步定位故障的方式来确定故障部件。对于设备的电气性能下降，通常会在发生2次故障后，才能定位故障部件并进行更换。为减少信号系统故障对运营造成的负面影响，就必须要做到“事前修”，也就是在部件性能下降到一定程度后就进行更换。信号系统的日志信息是判断其运行状态和故障原因的重要手段。各厂商的信号设备都对此作了大量工作，目前主流信号厂商都已实现日志的在线存储与报警。维护人员结合报警信息对故障时段的日志进行分析，可以基本实现故障原因的分析与定位。但是，由于日志的信息太过庞大，以目前维修人员的人力资源而言，仅能实现对出现故障的列车进行日志下载与分析，且人工分析严重依赖个人的经验和细致程度。依靠人工对日志进行分析、归类和推理来实现故障预警是不可靠的。
3优化措施
3.1性能指标的跟踪与比对
对于信号系统的传感器，根据其工作特点可以绘制出变化曲线。通过对单个设备不同时间的曲线对比、多个同类设备的曲线对比，可得出其性能变化趋势。具体处理原理如下：通过对日志信息中的测速报文、ATP处理报文和应答器接收报文的综合处理和分析，可以得出测速电机（OPG）、测速雷达、车载应答器传输单元（BTM）天线的工作状态，根据它们之间的偏差，可确定传感器的性能下降幅度并给出预警。
3.2地铁车载信号维护优化措施
对于地铁车载信号设备的维护措施，其可以通过计划预修制度和全员生产维修等不同制度进行优化改善。如计划预修制度，这一制度是地铁交通中最早的设备维修制度模式，其对设备的维护工作起到了非常重要的作用。对于这一制度，其是通过对设备进行计划性的管理来保证设备的正常运行，通过对设备运行中可能出现的问题进行提前预想，从而制定对应的预防措施，保证设备能够正常运行。对于这一制度的执行，其需要对修理周期和修理复杂系数进行重点关注，这两项系数是判断设备出现故障以及故障位置等的重要内容。另外则是全员生产维修制度，这一制度是根据日本地铁车载信号设备维修模式改善而来，其主要内容包括对设备的各项效率进行最高目标确定以及全公司各部门之间的通力配合等。
4结语
总之，地铁列车车载信号设备数据采集及智能预警系统，打破了国外厂商对国内地铁车载信号设备数据记录仪的垄断，实现车辆信号数据的可视化监控，具有信号数据的快速查询及统计分析功能，能够实现对超出范围的参数进行报警提醒，同时实现一定程序上的自动预警，为维护人员的维护提供可靠依据。在上海地铁3、4号线的实车运行测试中，达到了设计标准和应用标准，在数据永久存储、数据在线及离线分析、故障智能预警等方面实现了良好的应用，为城市轨道交通的监控和维护提供了有力的支持和保障。
参考文献：
[1]赵时昱，蔡国强，贾利民，等.基于数据融合的轨道交通车载故障智能诊断系统[J].智能系统学报，2008，12（3）：76-79.
（作者单位：兰州轨道交通有限公司）
关键词：地铁列车车载信号设备 数据采集 智能预警系统
随着城市轨道交通的快速发展普及，地铁车辆的性能、安全等问题受到轨道交通管理部门越来越多的重视。为了实现对故障和事故进行科学分析和取证，需要一个完整的、实时的列车行车事件记录。地铁列车信号数据采集系统（俗称“黑匣子”）正是为解决上述问题而被广泛采用的。目前，数据记录仪主要为瑞士SecheronHaslerGroup公司的TELOC系列产品和德国DEUTAW-erkeGmhH公司的REDBOX系列产品。德国DEVAT公司设计的KWR6事件记录仪，是基于新车辆的开发，采用列车网络控制原理对车辆的各个信号进行采集，在硬件和软件的开发上成本很大，弊端在于不适用于已有车辆的改造。我国内燃、电力机车，动车组及高铁上已普遍应用数据记录仪，但城市轨道交通车辆上安装数据记录仪是直到20世纪90年代才提出的新概念。为了满足日常的维护工作需求，更好的还原设备在事故中的运行状态，急需对车载信号数据采集及智能预警系统进行自主设计和研发。
1主要功能
1）列车ATP和ATO数据记录采集传输。结合列控车载设备的工作原理，在完全不影响列控车载设备工作的前提下，实现ATP和ATO内部数据访问、记录，并根据实际使用的需求，将采集到的数据，一方面通过传送给智能数据处理模块;另一方面，通过数据存储模块，记录实时采集的数据到硬件平台本身存储，并且根据需要，可以将数据拷贝到移动存储设备进行拷贝保存。2）数据处理解析。根据实时使用车辆base进行数据解析，将车辆数据不同类型的数据内容例如：进路地图、轨道状态、TSR等分类进行本地存储，并区别存储ATO和ATP数据，方便维护人员根据需要查看不同类型数据。3）历史数据分析与统计。历史数据分析与统计功能主要由系统的数据记录模块和数据分析统计模块实现。数据记录模块记录的历史数据可以根据需要进行自由的拼接，将需要进行分析的历史数据导入到数据分析统计模块中，实现历史数据的显示、统计和查询功能。数据分析统计模块能够将导入的各参数历史状态信息以文字或图表的方式进行显示，如同上述支持多形式的图表显示，对于特定历史数据，能够通过设置区段或时间范围进行查询和数据导出。4）智能分析预警。智能分析预警模块对历史故障数据基于BP神经网络模型进行聚类，能够根据评估模型生成相关参数的预警阈值和故障判断方法，进行实时预警。
2应用现状
隨着信息化技术和通信技术的发展，地铁信号系统的集成度和自动化程度逐渐提高、功能日益强大，提高了列车运行效率、减轻了运营人员的工作强度。与此同时，由于系统集成度和复杂度的增加，信号系统的故障也对正常运行造成了更大的影响。如何对信号系统的运行状态进行监测，如何减少故障所产生的影响，是提高信号系统运营维护质量的一个重点课题。受制于维护工作的人力资源和技术手段，目前的日常维护基本上围绕着设备的机械故障进行。对于电气故障，以事后修为主。涉及功能方面的电气故障发生后，由于没有定位故障的可靠手段，一般会采取分散有关部件进一步定位故障的方式来确定故障部件。对于设备的电气性能下降，通常会在发生2次故障后，才能定位故障部件并进行更换。为减少信号系统故障对运营造成的负面影响，就必须要做到“事前修”，也就是在部件性能下降到一定程度后就进行更换。信号系统的日志信息是判断其运行状态和故障原因的重要手段。各厂商的信号设备都对此作了大量工作，目前主流信号厂商都已实现日志的在线存储与报警。维护人员结合报警信息对故障时段的日志进行分析，可以基本实现故障原因的分析与定位。但是，由于日志的信息太过庞大，以目前维修人员的人力资源而言，仅能实现对出现故障的列车进行日志下载与分析，且人工分析严重依赖个人的经验和细致程度。依靠人工对日志进行分析、归类和推理来实现故障预警是不可靠的。
3优化措施
3.1性能指标的跟踪与比对
对于信号系统的传感器，根据其工作特点可以绘制出变化曲线。通过对单个设备不同时间的曲线对比、多个同类设备的曲线对比，可得出其性能变化趋势。具体处理原理如下：通过对日志信息中的测速报文、ATP处理报文和应答器接收报文的综合处理和分析，可以得出测速电机（OPG）、测速雷达、车载应答器传输单元（BTM）天线的工作状态，根据它们之间的偏差，可确定传感器的性能下降幅度并给出预警。
3.2地铁车载信号维护优化措施
对于地铁车载信号设备的维护措施，其可以通过计划预修制度和全员生产维修等不同制度进行优化改善。如计划预修制度，这一制度是地铁交通中最早的设备维修制度模式，其对设备的维护工作起到了非常重要的作用。对于这一制度，其是通过对设备进行计划性的管理来保证设备的正常运行，通过对设备运行中可能出现的问题进行提前预想，从而制定对应的预防措施，保证设备能够正常运行。对于这一制度的执行，其需要对修理周期和修理复杂系数进行重点关注，这两项系数是判断设备出现故障以及故障位置等的重要内容。另外则是全员生产维修制度，这一制度是根据日本地铁车载信号设备维修模式改善而来，其主要内容包括对设备的各项效率进行最高目标确定以及全公司各部门之间的通力配合等。
4结语
总之，地铁列车车载信号设备数据采集及智能预警系统，打破了国外厂商对国内地铁车载信号设备数据记录仪的垄断，实现车辆信号数据的可视化监控，具有信号数据的快速查询及统计分析功能，能够实现对超出范围的参数进行报警提醒，同时实现一定程序上的自动预警，为维护人员的维护提供可靠依据。在上海地铁3、4号线的实车运行测试中，达到了设计标准和应用标准，在数据永久存储、数据在线及离线分析、故障智能预警等方面实现了良好的应用，为城市轨道交通的监控和维护提供了有力的支持和保障。
参考文献：
[1]赵时昱，蔡国强，贾利民，等.基于数据融合的轨道交通车载故障智能诊断系统[J].智能系统学报，2008，12（3）：76-79.
（作者单位：兰州轨道交通有限公司）