CN102407867A - 城市轨道交通信号维护支持系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种城市轨道交通信号维护支持系统，该系统包括：在城市轨道交通线路的每个设备集中站、车辆段、停车场、控制中心设置的MSS车站设备；在城市轨道交通线路的线路维护中心设置的MSS线路维护中心设备，与该条轨道交通线路上的所有所述MSS车站设备通信；在城市轨道交通线路的线网维护中心设置的MSS线网维护中心设备，与该城市所有的所述MSS线路维护中心设备通信。该系统是保证行车安全、加强信号设备结合部管理、监测信号设备状态、发现信号设备隐患、分析信号设备故障原因、辅助故障处理、指导现场维修、反映设备运用质量、提高信号部门维护水平和维护效率的重要行车设备。
Description
技术领域
本发明涉及一种城市轨道交通系统，具体地说，涉及一种城市轨道交通信号维护支持系统。
背景技术
随着中国城市化进程的加快，城市人口剧增，发展低污染、低能耗、容量大、速度快、安全性高的城市轨道交通系统，是解决大中型城市公共交通压力的有效途径。作为城市轨道交通运营指挥中枢的信号系统是城市轨道交通安全、可靠、高效运行的重要保证。
自北京1号线建成至今，城轨信号系统经历了以6502电气集中及模拟轨道电路为基础的固定闭塞、以微机联锁及数字轨道电路为基础的准移动闭塞、以及以微机联锁、轨旁ATP（Automatic Train Protection，列车自动防护）/ATO（Automatic Train Operation，列车自动运行）为基础的移动闭塞的发展过程。伴随着信号系统的发展进程，信号维护工具也由最初的控制台显示的诸如道岔挤岔、信号灯丝断丝报警、熔丝报警等少数几类报警信息，发展成由ATS（Automatic Train Supervision，自动列车监控）完成正线信号设备的部分监测功能、由独立的微机监测完成对车辆段/停车场信号设备的监测。
目前采用的这些信号维护支持工具与城市轨道交通信号系统技术发展不协调，在实际应用中不能满足用户日益增长的需求，其表现为：1、城轨信号维护支持系统尚缺少专用的技术标准，虽然有成熟的国铁的信号集中监测系统（信号微机监测系统）的相关标准作为参考，但城轨与国铁在信号设备制式和信号维护管理模式上存在较大的差异，国铁标准不能完全满足城轨信号维护的需求；2、城轨信号使用了许多智能信号设备，智能信号设备所具有的先进性在维护管理中没有得到充分的运用；3、城轨中最重要的正线信号基础设备没有得到监测，通常这些信号设备的运行和维护质量直接影响城轨的运营安全和运营效率；4、城轨信号设备的供应商较多，所提供的信号设备制式和标准不统一，在工程实施阶段对信号维护需求不明确，系统投入使用后再对信号系统与微机监测系统间的接口、监测信息种类等进行调整、修改，难度很大、成本很高。
随着城市轨道交通客流持续上升，行车间隔越来越小，对信号设备无故障运行的要求越来越高，信号维护管理部门迫切需要一个为信号设备维护量身定制的、专业化、智能化的信号维护支持系统，该系统应能为城市轨道交通提供一个开放式的信号设备维护支持平台，确保信号设备安全、可靠、高效地运行。为此，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明针对城市轨道交通信号设备维护的需求，提供了一种设计科学、使用方便、利于维护和支持、利于安全的城市轨道交通信号维护支持系统，城市轨道交通信号维护支持系统是保证行车安全、加强信号设备结合部管理、监测信号设备状态、发现信号设备隐患、分析信号设备故障原因、辅助故障处理、指导现场维修、反映设备运用质量、提高信号部门维护水平和维护效率的重要行车设备。
本发明所采用的技术方案如下：一种城市轨道交通信号维护支持系统，该系统包括：
在城市轨道交通线路的每个设备集中站、车辆段、停车场、控制中心设置的MSS车站设备：用于采集城市轨道交通设备的监测信息，并显示、存储、回放该监测信息；用于通过所述监测信息监测对应的城市轨道交通设备，并产生和获取报警信息，实现报警功能；用于设备维护维修任务单的接受、查看、反馈；
在城市轨道交通线路的线路维护中心设置的MSS线路维护中心设备，与该条轨道交通线路上的所有所述MSS车站设备通信：用于接收、存储、查询、管理、统计分析各个所述MSS车站设备的监测信息和报警信息；用于通过所述监测信息和所述报警信息产生故障诊断信息，实现故障诊断功能；用于对该条轨道交通线路上的城市轨道交通设备进行全生命周期资产管理；用于通过所述监测信息、所述报警信息和所述故障诊断信息产生针对该条轨道交通线路的设备维护维修任务和计划，并向对应的所述MSS车站设备下达设备维护维修任务单，监控维护维修任务执行情况，审批维护维修任务完成情况，统计分析维护维修任务；
在城市轨道交通线路的线网维护中心设置的MSS线网维护中心设备，与该城市所有的所述MSS线路维护中心设备通信：用于查看、调取、存储、查询、管理、统计分析各个所述MSS线路维护中心设备的监测信息、所述报警信息和所述故障诊断信息；用于对该城市所有轨道交通线路上的城市轨道交通设备进行全生命周期资产管理和维护维修管理，监控各个线路维护中心的维护维修任务执行情况，统计分析各个线路维护中心的维护维修任务；
所述城市轨道交通设备包括城市轨道交通的信号设备和用于城市轨道交通的智能信号设备；
所述监测信息包括有信号设备的监测信息、智能信号设备的报警信息、城市轨道交通设备的运行状态信息；
所述维护维修管理包括有信号设备的维护维修管理和维护维修计划；
所述全生命周期资产管理包括有信号设备的全生命周期档案信息、信号设备的备品备件信息、信号设备的供应商信息。
基于上述，所述MSS线网维护中心设备包括有防火墙、网络交换机、线网交换机和分别连接所述线网交换机的线网应用服务器、线网防病毒服务器、时钟服务器、线网网管工作站、线网维护工作站、通信前置机，其中，所述通信前置机连接所述防火墙，所述防火墙连接所述网络交换机；
所述MSS线路维护中心设备包括有线路交换机和分别连接所述线路交换机的线路应用服务器、线路数据库服务器、线路磁盘阵列、接口服务器、WEB服务器、线路网管工作站、线路维护工作站，其中，所述接口服务器通过MSS系统通信网络连接所述网络交换机；
所述MSS车站设备包括在所述设备集中站或所述车辆段或所述停车场设置的车站设备和在所述控制中心设置的控制中心接口设备；
所述车站设备包括有车站机、车站交换机、通过所述车站交换机与所述车站机通信的维护终端、采集机、智能采集模块、与对应的所述采集机连接的采集模块，其中，所述车站机是工业控制计算机，所述车站机上安装有CAN接口卡以及用于连接智能信号设备的串口卡和网口卡，所述车站机通过所述CAN接口卡分别与所述采集机和所述智能采集模块连接，所述车站交换机通过MSS系统通信网络连接所述线路交换机；
所述控制中心接口设备包括有用于连接智能信号设备的通信接口机、控制中心交换机、分别与所述控制中心交换机连接的控制中心接口服务器、控制中心维护工作站，所述通信接口机连接所述控制中心接口服务器。
基于上述，所述采集机包括有外电网监测单元、直流转辙机电流采集机、交流转辙机电流功率采集机、信号机点灯电流采集机、AP电流采集机、绝缘漏流采集机、温湿度采集机、开关量采集机、道岔表示电压采集机、50Hz相敏轨道电压采集机；
所述智能采集模块包括有数字音频轨道电路采集模块、定位环线采集模块、屏蔽门采集模块；
所述采集模块包括有与所述外电网监测单元连接的交流电流互感器、与所述直流转辙机电流采集机连接的直流转辙机电流采集模块和接点状态采集器、与所述交流转辙机电流功率采集机连接的交流转辙机电流功率采集模块和接点状态采集器、与所述信号机点灯电流采集机连接的信号机点灯电流采集模块、与所述AP电流采集机连接的AP电流采集模块、分别与所述绝缘漏流采集机连接的绝缘漏流继电器组合和绝缘漏流综合组合、与所述温湿度采集机连接的温湿度传感器、与所述开关量采集机连接的开关量采集模块。
基于上述，所述智能信号设备包括有自动列车监控设备、列车自动防护/列车自动运行设备、数据通信系统设备、计算机联锁设备、计轴设备、智能电源屏、智能灯丝设备。
本发明相对现有技术具有实质性特点和进步，具体地说，该城市轨道交通信号维护支持系统具有以下优点：
1、城市轨道交通信号维护支持系统的结构采用线网维护中心、线路维护中心、车站三层网络结构，可以实现一个信号维护支持系统线网维护中心对一个城市的多条线路的管理、维护与支持，便于信号维护部门维护线网内所有信号设备，合理科学安排人力资源及设备资源，提高维护效率。
2、独立组网，城市轨道交通信号维护支持系统采用通信系统提供的专用网络通道组建本系统网络，和信号系统ATS采用不同的网络连接通道，在ATS网络发生故障如断线、拥堵时，信号维护支持系统可以可靠的运行，发挥出应有监测、诊断、排除故障的作用。
3、城轨信号设备的供应商较多，不同供应商所提供的信号设备制式和标准不统一，50Hz相敏轨道电路、数字音频轨道电路、定位环线、屏蔽门、无线接入点AP等设备，在本系统发明以前，没有适于这些设备的监测设备或监测方案，本系统针对城市轨道交通信号设备设计专门监测方案、监测设备，对城市轨道交通信号设备实施有效的监测。
4、在本系统发明以前，没有对整个城轨信号机系统的整体监测、维护支持方案，本系统针对ATS、ATP/ATO、DCS、以及计轴、计算机联锁、电源屏、智能灯丝等智能信号设备设计专门的接口，通过接口接收并监测、记录设备工作状态、报警信息，实现对上述设备监测，进而完成整个系统的故障诊断、智能分析、档案管理、维护维修管理功能。
5、全生命周期信号设备资产管理功能，信号维护管理将为信号设备建立设备档案管理，信号设备的档案管理实现信号设备进行全生命周期管理、对信号设备备品备件信息管理、对信号设备供应商信息管理。
6、该系统具备设备故障诊断功能，当系统有故障和报警发生时，信号维护支持系统启动故障诊断功能，协助信号维护人员分析故障原因，定位故障点。
7、该系统具备设备工作参数变化趋势智能分析功能，信号维护支持系统自动分析设备参数变化是否存在异常趋势，及时给出预警和维护建议。
8、该系统具备设备维护维修管理功能，根据城市轨道交通信号设备维护的特点，城市轨道交通信号维护支持系统设计了设备维护管理功能和设备故障维修管理功能，把系统功能和信号维护人员日常工作紧密结合起来，为设备的维护维修提供合理的维护维修建议、生成维修任务单、维护维修的记录，成为信号维护人员的得力帮手。
9、线网维护中心管理功能，可以实现一个信号维护支持系统线网维护中心对一个城市的多条线路的管理、维护与支持，便于信号维护部门维护线网内所有信号设备，合理科学安排人力资源及设备资源，提高维护效率。
10、该系统能监测城市轨道交通信号设备的主要电气特性和设备机械特性，当偏离预定界限或不能正常工作时能及时预警或报警。
附图说明
图1 是本发明所述城市轨道交通信号维护支持系统的网络结构图。
图2 是本发明所述MSS线网维护中心设备的配置结构图。
图3 是本发明所述MSS线路维护中心设备的配置结构图。
图4 是本发明所述车站设备的结构示意图。
图5 是本发明所述控制中心接口设备的配置结构图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图1—图5所示，一种城市轨道交通信号维护支持系统，该系统采用线网维护中心、线路维护中心、车站三层网络结构，具体包括：
在城市轨道交通线路的每个设备集中站、车辆段、停车场、控制中心设置的MSS车站设备：用于采集城市轨道交通设备的监测信息，并显示、存储、回放该监测信息；用于通过所述监测信息监测对应的城市轨道交通设备，并产生和获取报警信息，实现报警功能；用于设备维护维修任务单的接受、查看、反馈；
在城市轨道交通线路的线路维护中心设置的MSS线路维护中心设备，与该条轨道交通线路上的所有所述MSS车站设备通信：用于接收、存储、查询、管理、统计分析各个所述MSS车站设备的监测信息和报警信息；用于通过所述监测信息和所述报警信息产生故障诊断信息，实现故障诊断功能；用于对该条轨道交通线路上的城市轨道交通设备进行全生命周期资产管理；用于通过所述监测信息、所述报警信息和所述故障诊断信息产生针对该条轨道交通线路的设备维护维修任务和计划，并向对应的所述MSS车站设备下达设备维护维修任务单，监控维护维修任务执行情况，审批维护维修任务完成情况，统计分析维护维修任务；
在城市轨道交通线路的线网维护中心设置的MSS线网维护中心设备，与该城市所有的所述MSS线路维护中心设备通信：用于查看、调取、存储、查询、管理、统计分析各个所述MSS线路维护中心设备的监测信息、所述报警信息和所述故障诊断信息；用于对该城市所有轨道交通线路上的城市轨道交通设备进行全生命周期资产管理和维护维修管理，监控各个线路维护中心的维护维修任务执行情况，统计分析各个线路维护中心的维护维修任务；
所述城市轨道交通设备包括城市轨道交通的信号设备和用于城市轨道交通的智能信号设备；
所述监测信息包括有信号设备的监测信息、智能信号设备的报警信息、城市轨道交通设备的运行状态信息；
所述维护维修管理包括有信号设备的维护维修管理和维护维修计划；
所述全生命周期资产管理包括有信号设备的全生命周期档案信息、信号设备的备品备件信息、信号设备的供应商信息。
基于上述，如图2所示，所述MSS线网维护中心设备包括有一台UPS电源、一台防火墙、一台网络交换机、一台线网交换机和分别连接所述线网交换机的一台线网应用服务器、一台线网防病毒服务器、一台时钟服务器、一台线网网管工作站、多台线网维护工作站、一台通信前置机，其中，所述通信前置机连接所述防火墙，所述防火墙连接所述网络交换机；
如图3所示，所述MSS线路维护中心设备包括有一个线路UPS电源、线路交换机和分别连接所述线路交换机的两台线路应用服务器、两台线路数据库服务器、一套线路磁盘阵列、一台接口服务器、一台WEB服务器、一台线路网管工作站、多台线路维护工作站，其中，所述接口服务器通过MSS系统通信网络连接所述网络交换机；
所述MSS车站设备包括在所述设备集中站或所述车辆段或所述停车场设置的车站设备和在所述控制中心设置的控制中心接口设备；
如图4所示，所述车站设备包括有车站机、车站交换机、通过所述车站交换机与所述车站机通信的维护终端、采集机、智能采集模块、与对应的所述采集机连接的采集模块，其中，所述车站机是工业控制计算机，所述车站机上安装有CAN接口卡以及用于连接智能信号设备的串口卡和网口卡，所述车站机通过所述CAN接口卡分别与所述采集机和所述智能采集模块连接，所述车站交换机通过MSS系统通信网络连接所述线路交换机；所述网口卡可以是网卡，也可以是通信接口机，所述通信接口机是网口转串口的安全通信设备；
如图5所示，所述控制中心接口设备包括有用于连接智能信号设备的通信接口机、控制中心交换机、分别与所述控制中心交换机连接的控制中心接口服务器、控制中心维护工作站，所述通信接口机连接所述控制中心接口服务器；所述通信接口机是网口转串口的安全通信设备。
所述采集机包括有外电网监测单元、直流转辙机电流采集机、交流转辙机电流功率采集机、信号机点灯电流采集机、AP电流采集机、绝缘漏流采集机、温湿度采集机、开关量采集机、道岔表示电压采集机、50Hz相敏轨道电压采集机；
所述智能采集模块包括有数字音频轨道电路采集模块、定位环线采集模块、屏蔽门采集模块；
所述采集模块包括有与所述外电网监测单元连接的交流电流互感器、与所述直流转辙机电流采集机连接的直流转辙机电流采集模块和接点状态采集器、与所述交流转辙机电流功率采集机连接的交流转辙机电流功率采集模块和接点状态采集器、与所述信号机点灯电流采集机连接的信号机点灯电流采集模块、与所述AP电流采集机连接的AP电流采集模块、分别与所述绝缘漏流采集机连接的绝缘漏流继电器组合和绝缘漏流综合组合、与所述温湿度采集机连接的温湿度传感器、与所述开关量采集机连接的开关量采集模块；
所述智能信号设备包括有自动列车监控设备、列车自动防护/列车自动运行设备、数据通信系统设备、计算机联锁设备、计轴设备、智能电源屏、智能灯丝设备。
模拟量、开关量监测功能实现：城市轨道交通信号维护支持系统的模拟量、开关量监测功能基本实现流程是：采集模块实现对被测模拟量的隔离采样，转换为适合采集机处理的电压信号，送到采集机，采集机对信号进行滤波、运算放大、幅度调节、AD转换、AD值处理、数据打包，按照CAN通信协议把数据传送到车站机；车站机实时显示、本地存储、报警判断，并且把处理后的信息经MSS系统通信网络传送到线路维护中心的线路应用服务器，线路应用服务器对数据进行处理后把数据存入线路数据库服务器；线网维护中心的线网应用服务器、线网维护工作站、以及其它各级线网维护工作站、线网维护终端可以按照协议访问线网数据库服务器，对数据进行实时显示、数据回放、统计分析等。不同模拟量以及开关量监测功能的实现，主要区别在采集机、采集模块，从车站机到服务器之间数据处理基本相同，以下对模拟量、开关量监测功能实现的详细描述主要描述车站机到采集机、采集模块之间；
外电网综合质量监测：监测采集设备由外电网监测单元和交流电流互感器组成；每个外电网监测单元可以配8个交流电流互感器，采集2路AC380V外电网或者2路AC220V外电网；在设备室低压配电及照明配电箱闸刀上方引出电压监测线4根，即A、B、C和N相（220V外电网引出2相即L相和N相，这里以380V外电网为例），经过保险和衰耗电阻模块后接入到外电网监测单元；电流监测是通过在电源箱闸刀下方穿三个电流互感器，电流互感器的输出线接入到外电网监测单元；外电网监测单元采集到数据后，通过计算得到电网质量数据包括：三相相电压、线电压、电流有效值、功率、功率因数、相位角、频率等，并通过CAN总线送到上位机显示、存储。如果电网波动超限，系统会自动记录电网报警值，并将记录波形上送车站机保存。
50Hz相敏轨道电路监测：监测采样设备由50Hz相敏轨道电压采集机以及轨道电压衰耗扳构成；每块轨道采集机可采集7路轨道电压和1路局部电压。从轨道继电器端子（或分线盘）将轨道电压引入轨道采集机，经过衰耗电阻接入互感器模块，互感器模块的输出经过运算放大、整流滤波、电压抬升电路，转换成适合AD电路处理的电压，送到CPU进行A/D转换。由CPU计算轨道电压，以及轨道电压相对于局部电压的相位角，通过CAN网络送到车站机。
数字音频轨道电路监测：监测采样设备采用数字音频轨道电路采集模块；数字音频轨道电路采集模块安装在室内FTGS轨道电路终端架接线处，每个模块采集一路发送电压、一路接收电压；数字音频轨道电路采集模块以50kHz的采样频率连续采集轨道电压波形型号，以数字信号处理方法，解析出数字音频轨道电路的发送电压、接收电压、中心频率、位模等信息，把测试结果通过CAN网络发送到车站机。
直流转辙机动作电流监测：直流转辙机电流监测采样设备由直流转辙机电流采集机、直流转辙机电流采集模块构成；每个直流转辙机采集信息包括：一路模拟量：道岔动作电流；3路开关量：1个1DQJ（1启动继电器）继电器状态、1个定表示状态、1个反表示状态；每块直流转辙机电流采集机可以采集5路模拟量、15路开关量，对应5个直流转辙机；将转辙机动作电路回线穿入电流模块采样孔，电流模块完成转辙机动作电流的隔离采样，模块输出接入采集机模拟量输入端子；开光量采集的是继电器空接点，接入采集机的开关量输入端子；采集机以1DQJ继电器状态为判断条件，在道岔开始动作时开始采样，在道岔动作期间连续对道岔动作电流采样，每40ms一个采样点，将转换后的数字信号（即电流曲线的数据）暂存在采集机存储器里，在道岔动作结束后停止采样，将一条完整的道岔电流曲线数据送往车站机处理。
交流转辙机动作电流功率监测：监测采样设备由交流转辙机电流功率采集机和交流转辙机电流功率采集模块构成；用于完成对S700K等三相交流转辙机，动作电流、功率曲线的采集；每个三相交流转辙机采集信息包括：四路模拟量：三路转辙机电流和1路转辙机功率；三路开关量：1个1DQJ、1个定表示、1个反表示；每块交流转辙机电流/功率采集机可以采集16路模拟量、12路开关量，可以实现对4个S700K或液压电动转辙机的动作电流和功率的采样。使用转辙机电流/功率模块完成三相交流转辙机动作电流功率采样，把交流转辙机三相电压按顺序接入模块UA、UB、UC采样端子，把通往转辙机的三相电按顺序穿过模块的Ia、Ib、Ic的电流采样孔，模块的4路输出Iia、Iib、Iic、Ip接入采集机的模拟输入端子；开光量采集的是继电器空接点，接入采集机的开关量输入端子。采集机以1DQJ继电器状态为判断条件，在道岔动作期间连续对道岔动作电流、功率采样，将转换后的数字信号（即电流曲线的数据）暂存在采集机存储器里，在道岔动作结束后即将三条道岔电流曲线、一条功率曲线的数据送往车站机处理。
道岔表示电压监测：监测采样设备由道岔表示电压采集机以及表示电压衰耗扳构成；每块采集板可采集8路电压，每个转辙机定表电压、反表电压各一路，对应监测4个转辙机。道岔表示电压的监测点是表示继电器的继电器线包，道岔表示继电器端电压是一个半波整流的脉动电压，兼有交流电压和直流电压的特点，采集电压首先经衰耗电阻进入交直流电流传感器，交直流电流传感器采用线性光电隔离原理，将其变换为高速的跟踪电压输出，交直流电流传感器的输出经过运算放大、整流滤波、电压抬升电路，转换成适合AD电路处理的电压，送到CPU进行A/D转换。由CPU分析表示电压的交流成分和直流成分，计算直流电压和交流电压，通过CAN网络送给车站机。
信号机点灯电流监测：监测采样设备由信号机点灯电流采集机以及信号机点灯电流采集模块构成；每块信号机点灯电流采集机可以采集16路模拟量，可以监测8个进出站信号机，或者16个调车信号机；DJ、2DJ的电源线分别穿入电流模块的A、B两个采样孔，模块输出接信号机点灯电流采集机，信号机点灯电流采集机对信号进行处理后，通过CAN网络发送到车站机。
定位环线监测：监测采集设备采用定位环线采集模块；定位环线采集模块安装在FID设备柜输入输出端子处，每个模块采集6路电压信号（1路直流电压、2路36kHz电压信号、1路56kHz电压信号、1路9kHz电压信号）、两路36kHz电流信号，对应一个监测点；定位环线采集模块以120kHz的采样速率，以高频的电压互感器、电流互感器连续采集定位环线各个端子节点的电压、电流信号，以数字信号处理方法，解析出每路电压信号的电压、频率，每路电流信号的电流、频率，把测试结果通过CAN网络发送到车站机。
屏蔽门监测：检测采集设备采用屏蔽门采集模块实现；每个屏蔽门采集模块监测一路电压，对应一个屏蔽门接口；屏蔽门采集模块采用高频电压互感器，连续采集屏蔽门接口端子电压，以数字信号处理方法，解析出屏蔽门接口电压、频率，通过CAN网络实时发送到车站机。
无线接入点AP工作电流监测：监测采集设备由AP电流采集机、AP电流采集模块组成；每个AP电流采集模块采集一路电流，每个AP电流采集机可采集16路模拟量，对应16路AP工作电流；使用AP电流采集模块完成AP工作电流的隔离采样，模块输出接入AP电流采集机模拟量输入端子；AP电流采集机对输入进行隔离、放大、滤波，把输入转换为适合AD转换的电压信号，经AD转换，把采集结果经CAN网络发送到车站机。
电缆绝缘监测、电源对地泄露电流监测：监测采集设备由绝缘漏流采集机、绝缘漏流继电器组合、绝缘漏流综合组合组成；电缆绝缘、电源漏流的测试都由人工启动，操作人员从车站机、或者授权终端，选择绝缘漏流测试窗口，选中要测试的电缆，发送测试命令，命令经车站机通过CAN网络发送给绝缘漏流开出板、缘漏流综合组合，绝缘漏流开出板根据命令驱动绝缘测试选路继电器组合相应继电器动作，将所测电缆芯线通过选路网络逐条接入绝缘漏流综合组合的绝缘漏流监测电路；绝缘漏流综合组合根据命令驱动绝缘、漏流测试电路切换，采集测试结果，把测试结果通过CAN网络发送到车站机。
环境温湿度监测：监测采集设备由温湿度采集机和温湿度传感器组成；每块温湿度采集机可以采集16路模拟量，可以采集8个温湿度传感器的温湿度信息；通过工业标准的温湿度传感器采集温湿度信息，以4-20mA电流信号传输至温湿度采集机，温湿度采集机把电流信号转为电压信号，经AD转换后，每秒定时上报至车站机。
开关量监测功能：监测设备由开关量采集机和开关量采集模块组成；每块开关量采集机可以采集16路开关量，开关量包括按钮状态、控制台表示状态、关键继电器状态等；有空接点的按钮、继电器状态，从空接点采集，不需要开关量采集模块，没有空接点的按钮、继电器状态以及控制台表示状态，采用开关量采集模块采集。
智能信号设备接口监测功能：城市轨道交通信号维护支持系统连接各种智能信号设备，智能信号设备通过接口每秒发送一包包含设备工作状态、报警信息的数据包到车站机，车站机按照与相应智能信号设备的通信接口协议，解析接收到的信息。车站机实时显示、本地存储、报警判断，并且把处理后的信息经MSS系统通信网络传送到线路维护中心的线路应用服务器，线路应用服务器对数据进行处理后把数据存入线路数据库服务器；线网维护中心的线网应用服务器、线网维护工作站、以及其它各级线网维护工作站、线网维护终端可以按照协议访问线路数据库服务器，对数据进行实时显示、数据回放、统计分析等。
ATS接口功能：在轨道交通线路的控制中心设置控制中心接口服务器、通信接口机，通信接口机与ATS接口连接，接收信息，转送到控制中心接口服务器，控制中心接口服务器把信息向线路维护中心的线路应用服务器发送；接口信息内容：站场信息：股道占用情况、设备状态、列车运行情况、车站屏蔽门状态、发车计时器状态等；系统维护信息包括：设备工作状态、设备故障报警、设备自诊断信息、时钟信息、ATS人工操作模式下的操作记录/操作日志等。
ATP/ATO接口功能：在轨道交通线路的控制中心设置控制中心接口服务器、通信接口机，通信接口机与ATP/ATO接口连接，接收信息，转送到控制中心接口服务器，控制中心接口服务器把信息向线路维护中心的线路应用服务器发送；接口信息内容：站场信息：股道占用情况、设备状态、列车运行情况、车站屏蔽门状态、发车计时器状态等；系统维护信息包括：设备工作状态、设备故障报警、设备自诊断信息、时钟信息等。
DCS接口功能：在轨道交通线路的控制中心设置控制中心接口服务器、通信接口机，通信接口机与DCS接口连接，接收信息，转送到控制中心接口服务器，控制中心接口服务器把信息向线路维护中心的线路应用服务器发送；接口信息内容：设备状态信息：有线通信传输线路、数据服务器、交换机、无线AP状态等；设备报警信息等。
计算机联锁设备接口功能：车站设备的网口卡，即通信接口机与计算机联锁设备接口连接，接收信息，把信息转发到车站机，车站机把信息向线路维护中心的线路应用服务器发送；接口信息内容：信号机状态（开放，关闭，灭灯，引导，封锁，接近锁闭/接近锁闭延时，灯丝断丝）、区段状态（占用/空闲）、道岔状态（位置状态，锁闭）、进路锁闭（方向）状态、站台屏蔽门状态（关闭、旁路）、IBP盘紧急按钮激活状态、电源故障状态（接地检测故障，熔丝报警）、联锁设备工作状态（离线，通信故障，恢复状态）、主备信息、倒机信息、设备故障报警、设备自诊断信息等。
计轴设备接口功能：车站设备的网口卡，即通信接口机与计轴设备接口连接，接收信息，把信息转发到车站机，车站机把信息向线路维护中心的线路应用服务器发送；接口信息内容：轴数、区段状态、设备工作状态、设备故障报警、设备自诊断信息等。
智能电源屏接口功能：车站设备的车站机直接与智能电源屏接口连接，接收信息，把信息向线路维护中心的线路应用服务器发送；接口信息内容：电源屏输入输出电压电流、电源屏输出电压、电流、功率、电源屏各模块工作状态、报警信息。
智能灯丝设备接口功能：车站设备的车站机直接与智能灯丝设备接口连接，接收信息，把信息向线路维护中心的线路应用服务器发送；接口信息内容：灯丝工作状态信息、灯丝报警信息、显示灯位等。
该城市轨道交通信号维护支持系统的主要功能有以下几点：
1、城市轨道交通信号设备监测功能，城市轨道交通信号维护支持系统的信号设备监测功能与国铁的信号微机监测系统有一些相通的地方，但是和信号微机监测面向对象不同，城市轨道交通虽然和国铁的设备有道岔、轨道、信号机等相同的信号设备，但是信号制式不尽相同，50Hz相敏轨道电路、数字音频轨道电路、定位环线、屏蔽门、无线接入点AP等设备国铁上没有，道岔转辙机的型号有一些和国铁相同，但是控制方式不同，在城市轨道交通信号维护系统中专门针对这些设备设计监测方案、监测设备；所以城市轨道交通信号维护支持系统，既包括一些和信号微机监测相同的监测功能，也包括针对城市轨道交通信号专用设备的监测功能。
2、城市轨道交通的智能信号设备接口功能，ATS设备、ATP/ATO设备、DCS（Data Communication System，数据通信系统）设备、计算机联锁设备、智能电源屏、智能灯丝等智能信号设备，城市轨道交通信号维护设备通过接口监测、记录这些智能信号设备的工作状态、报警信息。
3、城市轨道交通信号维护支持系统设备故障报警功能，它的实现是基于对信号设备的实时监测信息以及历史记录分析判断的结果，当偏离预定界限或不能正常工作时能及时预警或报警，根据设备故障性质产生三类报警和预警：
一级报警：涉及到行车安全的信息报警；报警方式：声光报警，人工确认后停止报警，并通过网络上传到各级终端；它包括挤岔报警，列车信号非正常关闭报警等。
二级报警：影响行车或设备正常工作的信息报警；报警方式：声光报警，报警后延时适当时间自动停报，并通过网络上传到各级终端；它包括，，，，，，，，，轨旁ATP/ATO系统报警，DCS系统报警，计轴设备故障报警，，UPS系统报警。
三级报警：电气特性超限或其它报警；报警方式：红色显示报警，电气特性恢复正常后自动停报，可通过网络上传到车间/工区终端；它包括，，维护支持系统采集机、智能采集器通信故障报警。
预警：根据电气特性变化趋势，设备状态及运用趋势等进行逻辑判断并预警；报警方式：预警显示为蓝色；预警可通过网络上传到车间/工区终端；它包括各种设备模拟量变化趋势、突变、异常波动预警，道岔运用次数超限预警，智能分析定义的其它预警。
4、设备档案管理功能，信号维护管理将为信号设备建立设备档案管理，信号设备的档案管理实现信号设备进行全后命周期管理。该部分功能需要为每台信号设备建立档案，相关信息包括：设备的型号、生产日期、上道时间、主要技术参数、电气特性、安装位置、设备的维护和维护记录等信息。为信号设备建立档案管理可以对设备的工作情况有更全面的了解，便于信号设备维护管理，掌握设备的工作情况，也可以为信号维护支持系统分析和确定设备工作状态，生成设备维护和维修建议提供历史数据；信号维护支持系统的设备档案管理功能主要由线路维护中心服务器、车站机、终端完成。可以分为如下步骤：设备档案初始登记，设备安装初，由相关维护人员通过终端、车站机录入设备的型号、生产日期、上道时间、主要技术参数、电气特性、安装位置等信息。所有设备的信息都存入线路维护中心数据库服务器。设备档案的更新，在设备运行过程中，自动记录设备的运行参数，分析变化趋势。设备故障时，自动记录设备故障时间，故障处理记录。设备档案管理功能，基于设备档案的数据库，相关维护人员可以通过维护终端，调看设备档案、利用系统工具进行统计、分析，可以对设备的工作情况有更全面的了解，便于信号设备维护管理，掌握设备的工作情况，也可以为信号维护支持系统分析和确定设备工作状态，生成设备维护和维修建议提供历史数据。
5、信号设备备品备件管理，对信号设备的备品备件数量、状态、供货厂家和存放位置等信息进行管理。
6、供应商管理，对信号设备和材料的供应商的资质、供货范围、供货质量等信息进行管理。
7、设备故障诊断功能，当有系统有故障和报警发生时，信号维护支持系统启动故障诊断功能，协助信号维护人员分析故障原因，定位故障点，便于信号维护人员快速处理故障；设备故障诊断功能主要由数据处理服务器、终端完成。诊断基于监测采集记录的数据。当信号设备有故障和报警发生时，信号维护支持系统启动故障诊断功能，故障诊断功能由一系列诊断规则组成，这些规则一方面来源于对设备状态的判断，一方面是根据以前的故障处理经验定义的规则，一方面是学习规则，或者说维护人员根据故障处理经验新增的规则。数据处理服务器根据故障情况，分析故障原因，定位故障点，把故障诊断结果发送到相应的终端。信号维护人员根据分析结果，快速处理故障。
8、设备工作参数变化趋势智能分析功能，信号维护支持系统自动完成对监测数据的分析和处理，对设备工作参数的长期变化趋势进行监督，对一些突变和干扰进行滤除后，分析参数变化是否存在异常趋势，当出现异常趋势及时给出预警和维护建议。便于维护人员掌握设备工作状态，在设备尚未发生故障时及时提前进行维护处理，避免设备故障影响行车；设备故障诊断功能主要由数据处理服务器、终端完成。分析基于监测采集记录的数据。信号维护支持系统数据处理服务器，自动分析数据库服务器存储的监测数据，对设备工作参数的长期变化趋势进行监督，对一些突变和干扰进行滤除后，分析参数变化是否存在异常趋势，当出现异常趋势及时给出预警和维护建议。把维护建议发送到相应维护终端，由维护主管根据维护建议编制维护任务单，在设备尚未发生故障时及时提前进行维护处理，避免设备故障影响行车。
9、设备维护维修管理功能，根据城市轨道交通信号设备维护的特点，城市轨道交通信号维护支持系统设计了设备维护管理功能和设备故障维修管理功能，把系统功能和信号维护人员日常工作紧密结合起来，为设备的维护维修提供合理的维护维修建议、生成维修任务单、作业单、维护维修的记录，成为信号维护人员的得力帮手；设备维护维修管理功能主要由应用数据服务器、终端完成。维护维修管理基于监测采集记录的数据。计划终端根据下级请求、常规计划、特别需求，创建维护任务，经管理终端同意后下给调度终端。调度终端择机触发维护任务，转发给工区终端。之后进入维护监督状态，等待车站终端的维护结果和报告。工长角色（在工区或者车站登陆）签收后指派给相关维修人员。维修人员开始维修前登记作业、结束后填写结果和报告。待调度验收后该任务完。
10、线网维护中心管理功能，一个城市一般规划有多条城市轨道线路，不同的轨道线路可能采用相同或者不同制式的信号设备，本系统统一了信号维护支持系统线网维护中心与线路维护中心之间的协议标准，可以实现一个信号维护支持系统线网维护中心对一个城市的多条线路的管理、维护与支持，便于信号维护部门维护线网内所有信号设备，合理科学安排人力资源及设备资源，提高维护效率；一个城市一般规划有多条城市轨道线路，不同的轨道线路可能采用相同或者不同制式的信号设备，本系统统一了信号维护支持系统线网维护中心与线路维护中心之间的协议标准。线网维护中心的服务器、维护终端，可以访问各个线路维护中心的数据库，进行提取、分析，可以实现线网维护中心的各种管理功能。一个信号维护支持系统线网维护中心对一个城市的多条线路的管理、维护与支持，便于信号维护部门维护线网内所有信号设备，合理科学安排人力资源及设备资源，提高维护效率。
11、统一的时钟校核功能：MSS系统线网维护中心设置时钟服务器，从城轨时钟源获取时钟，负责本系统所有服务器、工作站、终端、车站机的时钟同步。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (4)
1.一种城市轨道交通信号维护支持系统，其特征在于，该系统包括：
在城市轨道交通线路的每个设备集中站、车辆段、停车场、控制中心设置的MSS车站设备：用于采集城市轨道交通设备的监测信息，并显示、存储、回放该监测信息；用于通过所述监测信息监测对应的城市轨道交通设备，并产生和获取报警信息，实现报警功能；用于设备维护维修任务单的接受、查看、反馈；
在城市轨道交通线路的线路维护中心设置的MSS线路维护中心设备，与该条轨道交通线路上的所有所述MSS车站设备通信：用于接收、存储、查询、管理、统计分析各个所述MSS车站设备的监测信息和报警信息；用于通过所述监测信息和所述报警信息产生故障诊断信息，实现故障诊断功能；用于对该条轨道交通线路上的城市轨道交通设备进行全生命周期资产管理；用于通过所述监测信息、所述报警信息和所述故障诊断信息产生针对该条轨道交通线路的设备维护维修任务和计划，并向对应的所述MSS车站设备下达设备维护维修任务单，监控维护维修任务执行情况，审批维护维修任务完成情况，统计分析维护维修任务；
在城市轨道交通线路的线网维护中心设置的MSS线网维护中心设备，与该城市所有的所述MSS线路维护中心设备通信：用于查看、调取、存储、查询、管理、统计分析各个所述MSS线路维护中心设备的监测信息、所述报警信息和所述故障诊断信息；用于对该城市所有轨道交通线路上的城市轨道交通设备进行全生命周期资产管理和维护维修管理，监控各个线路维护中心的维护维修任务执行情况，统计分析各个线路维护中心的维护维修任务；
所述城市轨道交通设备包括城市轨道交通的信号设备和用于城市轨道交通的智能信号设备；
所述监测信息包括有信号设备的监测信息、智能信号设备的报警信息、城市轨道交通设备的运行状态信息；
所述维护维修管理包括有信号设备的维护维修管理和维护维修计划；
所述全生命周期资产管理包括有信号设备的全生命周期档案信息、信号设备的备品备件信息、信号设备的供应商信息。
2.根据权利要求1所述的城市轨道交通信号维护支持系统，其特征在于：所述MSS线网维护中心设备包括有防火墙、网络交换机、线网交换机和分别连接所述线网交换机的线网应用服务器、线网防病毒服务器、时钟服务器、线网网管工作站、线网维护工作站、通信前置机，其中，所述通信前置机连接所述防火墙，所述防火墙连接所述网络交换机；
所述MSS线路维护中心设备包括有线路交换机和分别连接所述线路交换机的线路应用服务器、线路数据库服务器、线路磁盘阵列、接口服务器、WEB服务器、线路网管工作站、线路维护工作站，其中，所述接口服务器通过MSS系统通信网络连接所述网络交换机；
所述MSS车站设备包括在所述设备集中站或所述车辆段或所述停车场设置的车站设备和在所述控制中心设置的控制中心接口设备；
所述车站设备包括有车站机、车站交换机、通过所述车站交换机与所述车站机通信的维护终端、采集机、智能采集模块、与对应的所述采集机连接的采集模块，其中，所述车站机是工业控制计算机，所述车站机上安装有CAN接口卡以及用于连接智能信号设备的串口卡和网口卡，所述车站机通过所述CAN接口卡分别与所述采集机和所述智能采集模块连接，所述车站交换机通过MSS系统通信网络连接所述线路交换机；
所述控制中心接口设备包括有用于连接智能信号设备的通信接口机、控制中心交换机、分别与所述控制中心交换机连接的控制中心接口服务器、控制中心维护工作站，所述通信接口机连接所述控制中心接口服务器。
3.根据权利要求2所述的城市轨道交通信号维护支持系统，其特征在于：所述采集机包括有外电网监测单元、直流转辙机电流采集机、交流转辙机电流功率采集机、信号机点灯电流采集机、AP电流采集机、绝缘漏流采集机、温湿度采集机、开关量采集机、道岔表示电压采集机、50Hz相敏轨道电压采集机；
所述智能采集模块包括有数字音频轨道电路采集模块、定位环线采集模块、屏蔽门采集模块；
所述采集模块包括有与所述外电网监测单元连接的交流电流互感器、与所述直流转辙机电流采集机连接的直流转辙机电流采集模块和接点状态采集器、与所述交流转辙机电流功率采集机连接的交流转辙机电流功率采集模块和接点状态采集器、与所述信号机点灯电流采集机连接的信号机点灯电流采集模块、与所述AP电流采集机连接的AP电流采集模块、分别与所述绝缘漏流采集机连接的绝缘漏流继电器组合和绝缘漏流综合组合、与所述温湿度采集机连接的温湿度传感器、与所述开关量采集机连接的开关量采集模块。
4.根据权利要求2或3所述的城市轨道交通信号维护支持系统，其特征在于：所述智能信号设备包括有自动列车监控设备、列车自动防护/列车自动运行设备、数据通信系统设备、计算机联锁设备、计轴设备、智能电源屏、智能灯丝设备。
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