铁路信号集中监测系统研究

铁路信号集中监测系统研究

徐鑫

中国铁路呼和浩特局集团有限公司呼和浩特电务段内蒙古呼和浩特市010050

摘要：当前，我国铁路和城市轨道交通发展的非常快。铁路信号系统作为行车安全的关键保障系统，在技术和设备上也不断发展，进入了快速发展的新时代。各类信号设备高效可靠运行是铁路运输安全、效率和旅客满意度的关键因素。本文主要就对铁路信号集中监测系统的应用现状以及发展趋向进行详细的阐述。

关键词：铁路；集中信号监测技术；现状；发展

一、信号集中监测系统的功能与作用

目前我国高速铁路的发展已经处于世界领先水平。高速铁路具有污染少、舒适安全、客运量大、运行速度快、占地少等特点，相对应，高速铁路信号设备的维护工作也存在一定的特点：①由于高速铁路具有运行间隔短和运行速度快的特点，因此在其正常运行期间维修人员是不能上道的，只可在夜间天窗点进行上道检修；②为了保证列车能够稳定、安全的运行，在铁路正常运行期间，值班人员应当在工区值守，不能在微机室与机械室随意进出；③高速铁路新设备的增加，包含异物侵限监测系统、铁路自然灾害监测系统、客运专线自动闭塞系统等；④无人值守高速铁路中继站迅速发展的高速铁路，对综合维护平台的信号集中监测系统是迫切需要的。该系统能够迅速、准确的进行报警。实现”全面监控、分散控制、安全联动和集中管理”，能够持续监测，对故障进行预警，并向管理人员和及监控终端发出故障诊断信号提醒各级人员应做好应急或预防措施，从而降低故障的发生频率，缩小故障影响范围。铁路信号集中监测系统能够适应信号设备的维护环境，能够满足维护人员工作的实际需求，该系统在实际应用中的主要功能有：①在高速铁路中对三级、四级体系结构进行维护，包含中心设备、车站设备和各类终端设备：②应用铁路信号集中监测系统对信号设备全面进行监控。方式有接口与实采两种；⑧站机可以通过报表、数据、曲线、报警以及报告等多种形式对管内信号设备状态进行展现，能够提供“故障定点”、“手动”回放模式帮助用户时故障进行分析：④各类终端设备应根据应用需求对差别化模块组合，实现对管内车站监测数据的自动显示、实施调阅以及自动接收等功能。

二、当前信号集中监测系统的应用现状

按照铁路电务段部门的实际需要，铁路信号集中监测系统采用“三级四级”体系结构完成系统部署，通过该框架实现各层子系统的独立和互联，同时将维护工作按职别和维护重点分散到各个层级完成。铁路局、电务段采用交换机组网，车站局域网采用集线器或交换机组网，电务段子系统作为整个网络系统信息和服务的汇集，形成整体的网络结构。铁路信号集中监测系统根据架构层次分为铁路总公司子系统、铁路局子系统、电务段子系统、综合维护工区和综合保养点子系统、车站子系统。其中，铁路局和电务段子系统一般架设各类服务器系统，用于信息数据的持久化存储。维护工区和保养点子系统具备终端调阅系统，实现维护分析功能。车站子系统实现基础数据的采集任务。监测系统实时采样的海量数据，过去一直人工浏览和分析，不仅工作效率低，又容易造成信息漏失，CSM整合了原有的基础监测模块和智能分析模块，在实时监测的同时，利用内嵌的“专家知识库”，同步进行数据自动分析。

三、对于铁路信号集中系统研究展望

信号集中监测技术近年来已获得广泛关注，业界也提出了大量理论和方法。本文结合通号院的研究进展，介绍若干值得深人研究的方向。

3.1基于机器学习的设备级故障诊断

信号设备故障诊断的本质在于其面临不确定性和复杂性的双重挑战。测量过程中的噪音和干扰等影响因素往往具有不确定性。信号设备由大量元件组合而成，每个元件的电气性能存在差异，同时设备的承载业务和应用环境也不断变化，难以建立有效的平稳模型。从已知数据出发，通过基于概率和统计的刻画方式，运用机器学习技术，挖掘其中隐藏的知识，再以这些知识来预测未知数据，是解决该类问题的有效途径。监测系统采集的原始数据由于高维度或噪音，往往不能直接用于诊断和学习，需要进行预处理，以抑制噪音和降低维度。特征提取是其中至关重要的环节，需要融人各设备领域的专业知识，以使提取的特征与故障类型紧密相关，且各特征间尽可能互相独立。机器学习技术基于概率理论，对特征数据进行分析，自动寻找最佳的概率模型和求解算法，并不断优化参数，以期找到统计意义上的最佳诊断结果。

3.2电务综合监测平台

将信号集中监测系统的监测范围扩展，构建涵盖全部信号设备和通信设备的电务综合监测平台，是系统往广度发展的一大方向。各信号设备及关联的通信设备是一个紧密结合的大系统，分散和孤立的信息不利于系统级的故障诊断。同时，若单类设备配置独立的维护单元，则维护人员需要查看各自的维护终端进行分散维护，将给管理和维护带来极大不便。对照既有功能，该平台需将RBC，TSRS，有源应答器和车载ATP等信号设备纳人，还需将安全数据网、GSM-R无线网和视频监控等通信设备纳入。

3.3电务综合管理平台

将信号集中监测系统的功能扩展，构建涵盖铁道部、铁路局、电务段、工区和设备供应商的电务综合管理平台，是系统往广度发展的又一方向。通过该平台对电务部门既有各信息系统进行整合，可彻底消除信息孤岛现象。平台以电务段为中心，在此建立数据中心，汇集电务生产和管理的各类信息，各应用终端可以WEB方式进行远程访问。整个平台的功能可分为设备管理、生产管理、应急指挥、经营管理、网络办公和系统维护等6大部分。基于该平台，通过对电务信息的整合和挖掘，优化电务作业流程，改进作业方式，将极大提高电务生产效率，有力推动铁路电务信息化建设。

四、未来发展趋势探讨

4.1电务一体化的综合监测平台

根据电务段的生产力布局的调整、铁路信息化大的需求和铁路信息集中监974系统的发展，依据以数据为中心的建设思路，对信号集中监测系统的监测范围进行扩建，建立通信设备与信号的电务一体化的综合监测平台，也是该系统向更加广阔的空间进行发展的方向信号设备和相关的通信设备是相辅相成的，各自独立的信息不能有助于系统对故障进行诊断另一方面，如果各种设备所配置的是独立的维护单元，维护人员在进行现场巡检时则需要对各自维护终端进行维护操作，这给维护与管理增加了一定的不便。因此铁路信息集中监测系统应该将安全信息网、防火系统、RBC、DMS和BME等系统纳入。

4.2电务一体化的综合管理平台

对铁路信息集中监974系统的功能进行扩展，构建设备厂家、工区和电务段以及铁路局的综合管理平台，是系统未来发展的又一方向通过该平台对各种信息系统进行有效的整合，将电务段作为数据中心，汇集日常管理与电务信号所产生的各种信息，应用终端以WEB的方式进行远程访问。对电务信息进行挖掘与整合，能够对电务作业流程进行优化，结合管理系统和生产系统的功能，将会大幅度的提升运输生产的效率，推动我国铁路电务信息化的飞速发展。

结束语

信号集中监测系统从我国轨道交通实际出发，历经几代发展，实现了信号设备状态的准确采集与可靠传输，提高了电务维修的自动化和智能化水平，保证了行车安全和运营效率。本文回顾了该系统的发展历史，分析了现阶段应用状况，提出了一些需深入研究的方向。信号集中监测系统作为一项重要的技术装备，必将随着其深度和广度的不断拓展而得到更广泛的应用。

参考文献

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