兰州市轨道交通有限公司 甘肃 兰州 730000
摘要：信号集中监测系统（ＣＳＭ）是实现信号系统自动化测试和智能维护的重要信号设备，广泛应用于国铁、地方铁路、合资铁路和专用铁路中。城市轨道交通信号系统制式和国铁有很大的不同，为实现信号集中监测系统在城市轨道交通中的应用，对其系统结构、软件架构、监测技术等进行了探讨。
关键词：城市轨道交通；集中监测；信号集中监测系统
引言：由于信号系统制式不同，其维护方式和维护内容也有很大差别。因地铁正线信号系统与国铁有很大的不同，很多设备都没有纳入到Ｑ／ＣＲ４４２－２０１７《铁路信号集中监测系统技术条件》的监测范围，故ＣＳＭ系统在地铁上的应用目前还较少。
１系统结构设计
在运营总部／市线网维护中心，设总部ＭＳＳ中心，负责接入各条线的线路ＭＳＳ中心，并根据维护需要，设置若干信号分部、运营总部终端；每条线设线路ＭＳＳ中心，负责接入本线内的所有ＭＳＳ车站分机，并根据需要设置若干信号分部／工班终端；每个车站设１套ＭＳＳ车站分机。ＭＳＳ车站分机设备包括ＭＳＳ站机、采集设备、电源设备、网络设备等；ＭＳＳ中心设备包括应用服务器、数据服务器、接口服务器等。此外，ＭＳＳ还需要与各信号系统接口。各设备集中站、车辆段的ＭＳＳ站机，把各种自采集的监测信息和接口获得的ＣＢＩ（计算机联锁系统）、ＺＣ（区域控制器）、ＬＣＣＳ（本地通信控制系统）、智能电源屏、计轴、信号机灯丝断丝报警等信息，通过通信网络传送到ＭＳＳ中心；非设备集中站的智能电源屏信息，通过光纤接入到相邻的设备集中站ＭＳＳ站机；ＡＴＳ（自动列车监控系统）、ＤＣＳ（数据传输系统）的信息直接传送到ＭＳＳ中心接口服务器；控制／维修中心的智能电源屏信息通过接口服务器接入。在控制／维修中心和信号分部／工班的终端设备上，可以查看网内各子系统的监测信息。
２系统软件设计
根据地铁信号设备按线管理的特点，监测信息的浏览和分析也要按线来划分。为适应这种管理模式，设计ＭＳＳ软件架构。该软件架构和国铁有很大的区别。突出特点是精简了软件数量，仅设有数据采集、数据展示、应用服务器、数据库服务器等软件，取消了国铁的通信前置机软件、邻站软件和终端机软件。该设计增强了数据展示软件功能，通过用户权限配置，可以查看单站、多站、全域车站信息。在每个车站都部署数据采集软件，在每个有信息浏览和分析需求的地方（包含车站、工班、信号分部、运营分部、运营总部等），都部署数据展示软件。数据展示软件既可以和数据采集软件部署在同一台机器上，也可以部署在２台机器上，配置灵活。该软件架构允许维护人员在全线任一数据展示软件端，登录、浏览和分析其有权限查看的任一车站的监测信息。
3主要监测技术
重点针对地铁信号系统的特有设备，如ＦＴＧＳ音频无绝缘轨道电路、屏蔽门控制系统、同步环线等，介绍其主要监测技术。而对于电源屏、转辙机、信号机等与国铁相同信号设备的监测技术，本文不再赘述。
3.1ＦＴＧＳ音频无绝缘轨道电路监测
ＦＴＧＳ是指“远程遥控音频无绝缘轨道电路”，主要用于轨道电路的空闲检测和发送ＬＺＢ电码，即一方面给计算机联锁提供轨道区段空闲、占用信息；另一方面在轨道区段占用时，通过轨道电路发送来自轨旁ＡＴＰ的报文给车载ＡＴＰ设备。ＦＴＧＳ轨道电路根据进路方向的不同，分为Ｇ、Ａ、Ｂ３个方向电路，轨道发送端和接收端电压会根据方向电路的不同而改变，即相同的采样点采集到的信息可能为发送电压，也可能为接收电压。发送电压一般在３０～８０Ｖ，接收电压只有０．３～０．９Ｖ，二者差距很大，这也是监测的难点。音频轨道电流采集单元（ＹＰＧＤ）采用ＤＳＰ数字处理器和ＡＲＭ处理器联合工作并行处理方式，完成自动增益控制、数字滤波、时频分析及总线通信等功能，实现电压、载频和低频监测。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在软件处理上采用动态量程方式，这样既能保证监测范围，又能保证在弱信号情况下的监测精度，具有分辨率高、抗电气化谐波干扰能力强、测量精确、速度快、安全性高的特点。为了防止同频干扰，发送端电压与接收端电压分开采集，并且每个ＹＰＧＤ采集的２路电压工作频率不能相同。
3.2信号系统与屏蔽门系统接口电路监测
为保证实时、全面监测信号系统与屏蔽门接口电路的状态，需采集开门、关门信号、２４Ｖ工作电压以及屏蔽门系统返回的状态信号[1]。电压采集单元（ＹＨＵＵ）用来完成屏蔽门系统开门、关门信号的监测（主要监测技术指标见表１）。为便于现场安装，ＹＨＵＵ采用小型化设计，每个ＹＨＵＵ采集２路电压信号，而完成屏蔽门开门、关门信号采集需要２个ＹＨＵＵ，一个完成２４Ｖ电压采集，另一个完成开门、关门信号采集。ＹＨＵＵ采用ＤＳＰ数字处理器完成对电压信号的处理，并采用高阻、熔断器以及隔离放大器进行隔离。设计电压采集盒（ＤＹＨ）采集屏蔽门状态信号，每个屏蔽门采集６个状态信号，分别为ＸＥ－对０Ｖ的直流电压，每个ＤＹＨ最多可以采集８路电压信号[2]。ＤＹＨ采用继电器盒封装设计，同样是采用ＤＳＰ数字处理器和ＡＲＭ处理器联合工作并行处理方式，采用高阻、熔断器以及隔离放大器进行隔离。
3.3计轴磁头电压监测
对于计轴设备，监测计轴磁头电压对保证地铁正常运营非常重要。ＴＡＺ－Ⅱ型计轴设备室内发送到室外计轴磁头上的是０～１０Ｖ直流脉冲信号，其持续周期受车轮大小、通过速度等因素影响，脉冲的最小宽度为２ｍｓ。为满足测试要求，需新设计智能计轴采集单元（ＪＺＣＪ），ＪＺＣＪ要满足以下２个条件：①采样速率要高，为完整采集计轴磁头电压信号，采样周期要小于０．１ｍｓ；②弱信号情况下采样隔离度要高，至少要达到２ＭΩ，同时还要保证±２％的监测精度[3]。为此，每个ＪＺＣＪ只监测一路磁头电压以提高采样速率。ＪＺＣＪ采取本地存储数据，过滤后上传ＭＳＳ站机的方式，以解决高采样速率条件下数据传输量大的问题。
3.4同步环线监测
同步环线的主要作用是使列车准确地停在预定的位置上，停车精度要求在±０．５ｍ。在安装了屏蔽门系统之后，同步环线对准确定点停车尤为重要，一旦同步环线故障，对地铁运营服务质量将产生重大影响。移频采集单元（ＹＨＵＩ）完成对同步环线的监测（主要监测技术指标如表１所示），每个ＹＨＵＩ监测一路同步环线的电压和电流信号。与ＹＰＧＤ基本类似，ＹＨＵＩ同样采用ＤＳＰ数字处理器和ＡＲＭ处理器联合工作并行处理方式，对采集到的电压和频率信息处理方式也相同[4]。不同的是：ＹＨＵＩ通过增加１个电流传感器来增加１路电流信号采集。
结束语：
地铁信号设备种类繁多，且很多设备都没纳入Ｑ／ＣＲ４４２－２０１７《铁路信号集中监测系统技术条件》的监测范围。通过对地铁信号常用设备ＦＴＧＳ音频无绝缘轨道电路、屏蔽门、计轴磁头、同步环线的监测技术研究，可以更好地满足地铁信号维护的需要。目前，ＭＳＳ已经在广州地铁７号线、深圳地铁７号线和１号线等线路上应用。从现场应用效果来看，ＭＳＳ具有监测项目全、测试精度高、软件功能强、操作简便的特点，是地铁信号维护人员的重要维护工具。
参考文献：
[1]范永华. 城市轨道交通信号维护支持系统的方案设计[J]. 自动化应用,2014(03):98-100.
[2]樊国林. 城市轨道交通信号维护支持系统研究[J]. 城市轨道交通研究,2014,17(04):39-42+107.
[3]黄海标. 城市轨道交通信号维护支持系统的应用及发展[J]. 技术与市场,2015,22(07):90+92.
[4]李伶伶. 城市轨道交通信号维护系统现状及需求分析[J]. 品牌,2015(07):90.
论文作者:毛斌亮
论文发表刊物:《防护工程》2019年11期
论文发表时间:2019/8/29
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