關(guān)于TC系統(tǒng)的智能診斷維護(hù)方案探討論文

　　引言

　　隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，建設(shè)高效、安全的城市軌道交通系統(tǒng)勢在必行。由于ATC(列車自動控制)系統(tǒng)的采用，中國城市軌道交通的整體技術(shù)水平上了一個臺階，列車運(yùn)行呈現(xiàn)出全新面貌，實現(xiàn)了2 min 的運(yùn)行間隔，大大提高了城市軌道交通列車的運(yùn)行效率和運(yùn)輸能力。

　　1 ATC 系統(tǒng)的構(gòu)成和現(xiàn)有診斷方式

　　ATC 系統(tǒng)是城市軌道交通中的核心和關(guān)鍵系統(tǒng)，其主要由列車自動防護(hù)系統(tǒng)(ATP)、列車自動駕駛系統(tǒng)(ATO)、列車自動監(jiān)控系統(tǒng)(ATS)以及數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)DCS 等構(gòu)成。作為ATC 核心的ATP 和ATO 系統(tǒng)又包括很多子系統(tǒng)和設(shè)備，主要有車載CC、車載人機(jī)界面DMI、區(qū)域控制器ZC、線路控制器LC、數(shù)據(jù)存儲單元DSU、信標(biāo)Beacon、歐式有源編碼器LEU 等。ATC 依靠DCS 子系統(tǒng)實現(xiàn)各個子系統(tǒng)的有效互聯(lián)，形成一個有機(jī)的整體。ATC 系統(tǒng)的主要功能是確保行車安全、保護(hù)及輔助乘客、輔助駕駛、提供技術(shù)支持、信號設(shè)備監(jiān)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(yùn)營中擔(dān)負(fù)著神經(jīng)中樞的作用，所以對ATC 系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實時監(jiān)測、實現(xiàn)故障智能診斷、及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患顯得十分重要。通過對已開通線路的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，ATC 系統(tǒng)基本具備自診斷和監(jiān)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(tǒng)將自診斷信息發(fā)送給ATS 子系統(tǒng)，ATS子系統(tǒng)匯集ATC 系統(tǒng)的設(shè)備故障和報警信息，在ATS 調(diào)度工作站上統(tǒng)一顯示;第2 種為ATC 系統(tǒng)將診斷和報警信息發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)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(tǒng)模塊報警信息相互孤立，沒有進(jìn)行有效的關(guān)聯(lián)分析，不利于故障診斷。

　　(2)現(xiàn)有的ATC 故障診斷系統(tǒng)缺少故障預(yù)警功能。故障預(yù)警功能可以把信號設(shè)備的故障消滅在萌芽之中，防患于未然，減少信號設(shè)備故障對行車安全產(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(hù)界面上看不到，需要到相應(yīng)的報警子系統(tǒng)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(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)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(hù)部門提供一個覆蓋ATC 各子系統(tǒng)的、具備跨系統(tǒng)故障診斷和智能預(yù)警功能的以及具備圖形化直觀顯示功能的維護(hù)系統(tǒng)迫在眉睫。

　　2 ATC 系統(tǒng)智能診斷維護(hù)的實現(xiàn)方案

　　2.1 智能診斷維護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

　　針對目前ATC 系統(tǒng)診斷維護(hù)存在的問題和維護(hù)部門的迫切需求，本文探討設(shè)計了一種具備智能診斷分析和預(yù)警功能的ATC 故障診斷維護(hù)方案。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)從設(shè)備上主要由維修中心雙機(jī)熱備的采集服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器以及維護(hù)工區(qū)的維護(hù)工作站和打印機(jī)構(gòu)成。

　　位于維修中心的采集服務(wù)器接入信號紅藍(lán)網(wǎng)，與ATC 各子系統(tǒng)接口，通過統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的SNMP 協(xié)議采集實時監(jiān)測各子系統(tǒng)設(shè)備、板卡狀態(tài)以及設(shè)備運(yùn)用計數(shù)超限等，建立ATC 智能診斷維護(hù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中心;采集服務(wù)器的診斷模塊同時對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中心的故障信息數(shù)據(jù)進(jìn)行持續(xù)遍歷，結(jié)合專家?guī)煜到y(tǒng)中建立的關(guān)聯(lián)規(guī)則庫信息，實現(xiàn)設(shè)備故障定位及跨系統(tǒng)診斷，綜合形成具備智能決策算法依據(jù)的診斷輸出。位于維修中心的2 臺應(yīng)用服務(wù)器，實時接收采集服務(wù)器發(fā)送的ATC 各子系統(tǒng)設(shè)備、板卡狀態(tài)以及診斷報警信息，并將收到的信息實時轉(zhuǎn)發(fā)給維護(hù)工作站，同時將收到的診斷信息保存到歷史數(shù)據(jù)庫中。應(yīng)用服務(wù)器還可以響應(yīng)維護(hù)工作站的查詢歷史數(shù)據(jù)的調(diào)閱命令，將歷史數(shù)據(jù)發(fā)送給維護(hù)工作站。位于維修工具和網(wǎng)管室的維護(hù)工作站可以實時接收應(yīng)用服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)的設(shè)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(hù)工作站具備回放功能，便于對歷史信息進(jìn)行回溯，輔助用戶分析。

　　2.2 智能維護(hù)診斷系統(tǒng)的模塊和數(shù)據(jù)流

　　ATC 智能診斷維護(hù)系統(tǒng)的核心為采集服務(wù)器，采集服務(wù)器主要由設(shè)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(shè)備故障信息采集模塊負(fù)責(zé)ATC 各子系統(tǒng)故障信息采集，建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)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(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中心，根據(jù)專家?guī)旖�立的關(guān)聯(lián)規(guī)則實現(xiàn)跨系統(tǒng)的設(shè)備故障定位和智能分析，并將診斷和分析信息發(fā)送給應(yīng)用服務(wù)器。應(yīng)用服務(wù)器在將診斷信息保存到歷史數(shù)據(jù)庫的同時，將診斷結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)到維護(hù)工作站，并最終輸出給維護(hù)人員。維護(hù)工作站可以根據(jù)維護(hù)人員的操作要求，將歷史數(shù)據(jù)請求命令發(fā)送給應(yīng)用服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器從歷史數(shù)據(jù)庫中獲取后再發(fā)送給維護(hù)工作站用于歷史回溯。

　　3 ATC 智能診斷維護(hù)系統(tǒng)的功能和創(chuàng)新點

　　該智能診斷維護(hù)系統(tǒng)與ATC 各子系統(tǒng)制定了統(tǒng)一的接口輸入標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，構(gòu)建了標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)表示格式及數(shù)據(jù)存儲規(guī)范，建立了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中心，為進(jìn)行跨系統(tǒng)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(hù)系統(tǒng)結(jié)合專家?guī)熘薪�立的關(guān)聯(lián)規(guī)則庫信息，實現(xiàn)了跨系統(tǒng)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(zhǔn)確性。如在系統(tǒng)監(jiān)測到與車載CC 雙網(wǎng)同時失去通信，且監(jiān)測到DCS子系統(tǒng)中對應(yīng)列車的無線Modem為故障態(tài)時，可以診斷出此時列車已經(jīng)入庫。該故障診斷系統(tǒng)可以根據(jù)預(yù)設(shè)的預(yù)警閥值，針對車載的運(yùn)行參數(shù)如車輪打滑、丟失信標(biāo)、緊急制動、車輛停準(zhǔn)誤差以及雙機(jī)熱備中的單機(jī)故障、連接雙網(wǎng)設(shè)備的單網(wǎng)故障等進(jìn)行預(yù)警，便于維護(hù)人員及時發(fā)現(xiàn)故障隱患，防患于未然，減少信號設(shè)備故障對行車安全產(chǎn)生的影響。該故障診斷系統(tǒng)基于準(zhǔn)確和快速的故障定位和預(yù)警功能，基于建立的專家?guī)�，可以方便、�?zhǔn)確的針對設(shè)備故障和預(yù)警，給用戶提供維修建議。為了更好的進(jìn)行車載設(shè)備故障診斷，該故障診斷系統(tǒng)還開發(fā)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(jìn)行車載故障診斷。該故障診斷系統(tǒng)具備以圖形化方式實時顯示設(shè)備和板卡運(yùn)行狀態(tài)的功能，便于用戶快速發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常。

　　總之，該智能診斷維護(hù)系統(tǒng)提供了全面的設(shè)備監(jiān)測、智能故障診斷定位以及預(yù)警功能，可以為ATC 系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)人員的日常維護(hù)提供有效的技術(shù)支持，可以大幅度減輕系統(tǒng)維護(hù)人員的勞動強(qiáng)度，降低對大量高素質(zhì)ATC 系統(tǒng)維護(hù)人員的依賴，降低ATC 系統(tǒng)的維護(hù)成本，提高ATC 系統(tǒng)的維護(hù)管理質(zhì)量和效率，從而有效提高軌道交通運(yùn)營效率和安全性。本文設(shè)計實現(xiàn)的ATC 智能診斷維護(hù)系統(tǒng)方案已經(jīng)在上海軌道交通13 號線試點應(yīng)用，取得了良好的應(yīng)用效果。

　　4 結(jié)語

　　隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，“狀態(tài)修”必將在信號系統(tǒng)的維護(hù)工作中得以應(yīng)用和推廣，“狀態(tài)修”是基于對設(shè)備的信息化管理，對設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行全面評估，在設(shè)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(hù)系統(tǒng)正是實現(xiàn)這一目標(biāo)的核心。采用人工智能技術(shù)，在智能診斷與維護(hù)系統(tǒng)中建立具有自學(xué)功能的專家故障診斷系統(tǒng)，可以使故障診斷更實時、準(zhǔn)確、覆蓋面更廣，全面提高信號系統(tǒng)的故障診斷與維修水平。

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