地铁信号系统智能化监测技术的应用

孙玉欣

摘要 文章基于目前常用地铁信号系统类型、智能化监测系统中的核心技术展开分析。结合地铁信号系统智能化监测技术的应用要点，包括建立监测数据集、搭建存储与共享机制、使用智能化分析技术、建立智能化监测模型、执行规范化操作等。通过研究系统互联性较低、数据共享性较差、智能化水平较低、系统协调性较差这些问题常见原因及处理建议，其目的在于提高智能化监测技术应用效果，不断完善地铁信号系统。

关键词 地铁信号系统;信号集中监测系统;智能化监测技术

中图分类号 TU855 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）03-0075-03

0 引言

铁路信号系统作为铁路现代化建设的重要组成部分，还存在一定的不足，加强铁路信号系统的智能化探索具有十分重要的意义。智能监测技术是铁路信号系统朝着安全、可靠、网络化及数字化方向发展的重要途径，能够有效确保行车安全、强化信号设备管理、提升铁路信号监测设备应用质量。充分利用智能化监测技术以及控制设备建设现代化铁路信号系统，对信号设备的运行状态进行全面、科学的动态监测和记录，从而为铁路部门掌握铁路运行状况及分析事故提供有效参考。

1 目前常用地铁信号系统类型

1.1 信号集中监测系统

信号集中监测的体系架构特征为三级四层，能够实现信息存储、状态重现、监测及报警等功能。信号集中监测系统通过CAN总线实时联系各个信号设备的开关量信息和电气参数模拟量信息，信号设备包括电源屏、轨道电路、信号机、信号电缆等。此外，该系统还可以利用通信接口连接TCC、CBI、ZPW2000轨道电路等设备的维修机，从而获取相关信息。监测人员可以通过信号集中监测系统监测现场设备工作状态，并作出相应诊断，确保设备的稳定运行。该系统的具体结构如图1所示，基于传感器来完成信息获取，并利用传输系统完成监测信息传递，在中央控制系统中完成处理决策，为后续工作的有序开展提供参考。

1.2 GSM—R通信监测系统

GSM—R通信监测系统作为地铁信号监测系统中的常用类型，系统具体组成如图2所示。在GSM—R通信监测系统实际应用中，通信接口监测是对GSM—R网络关键接口的实时监测，其主要工作任务是对网络接口信令和业务数据信息进行监控和记录，同时综合分析和总结网络异常事件，为GSM—R系统用户提供在线历史数据查询和网络状态监测服务;而GSM—R网管则具备了较强的管理功能，内容涉及信息配置、故障报警、故障整理等方面，在这期间也需要做好实时监测活动，采集实时有效的数据信息，从而为列车安全性的提升提供可靠保障。

1.3 列控监测子系统

除上述提到的地铁信号监测系统外，列控监测子系统也属于常用系统类型，这也是确保列车运营安全性的重要保障。该系统在运行期间，可以根据现场实际需求，对列车运营数据进行实时采集与整理，以便决策活动的有序展开。在具体应用中，会将车载司法记录器安装到列车上，作用是对列车运行数据进行记录，内容涉及司机动作状态、输入信息等。同时在RBC监控室中布设RBC维护终端，借此来实现系统工作状态、通信状态的实时检查。同时也可以利用此系统来完成系统故障分析，从而更好地解决系统TSRS故障。

2 地铁信号系统智能化监测系统中的核心技术

2.1 电子式互感器技术

在智能化检测系统的搭建中，电子式互感器技术属于常用技术类型。电子互感器在实际应用中，主要用于连接地铁信号系统的一、二次设备，搭配数字技术来完成信号内容的数字化传递，更好地满足监测需求。目前常用的电子互感器类型如下：

（1）低功率互感器，从目前的应用情况来看，具备了较强的经济性与节能性，非常契合地铁信号系统的运行管理要求。

（2）电容式互感器，此类互感器包含了电容分压器、低功率铁芯线圈、转换电路，相互间具备了一定的独立性，借此来适应复杂的地铁运营环境，满足相应的系统运行要求。

2.2 在线监测技术

为了提升地铁信号传输过程的及时性，在系统应用中也会使用到在线监测技术，以此来提高信息获取的及时性，更好的服务于状态检修工作。在状态检修活动中，其主要的工作内容涉及信号系统状态监测、信号设备诊断、拟定系统检修决策。在状态检修活动中，通过状态监测设备，来对信号系统中的一次设备运行情况进行监测，将获取到的监测数据与相关评价标准进行对比，如果数值超过了既定阈值，便需要及时组织人员对系统设备进行检修，从而形成稳定的信号系统养护环境，确保所得信号的实时性与可靠性。

2.3 智能开关技术

在智能化检测系统的搭建中，也会使用到智能开关技术，该技术在具体实践中，包含以下内容：

（1）进行网络化控制，是指对开关分合闸状态进行网络化控制，利用二次设备模拟量、开关量、控制命令等途径，顺利完成通信网络信息交互，以提高网络化控制管理水平。

（2）展开信息互动处理，在具体应用中会借助开关设备智能化系统来完成自我诊断，从而提高调度系统运行状态的稳定性。而且在智能组件应用背景下，也可以顺利完成数据双向传输，提升所整理数据的应用价值。

（3）功能一体化，通过设置相应的智能组件，可以顺利完成监测任务、控制任务、计量任务，进而凸显出一体化应用特征。

2.4 大数据技术

在地鐵信号系统智能化监测过程中，大数据技术具备了良好的应用价值。从本质上进行分析，大数据技术属于一种隐性沟通状态。根据统计数据显示，超过95%的数据都来源于社会生活，这些信息也是人们顺利进行沟通活动的基础条件。而且在时代更迭变化的过程中，也出现了多层次变化。例如，在初期发展中，信息交互过程多依靠肢体动作来完成，随着技术的不断发展，也产生了相应的语言、文字，内容上也在不断丰富，更好地满足人们对于信息的需求量。而地铁系统在运行过程中，也会产生数量众多的信号信息，基于大数据技术也可以对其进行快速整理，并从中筛选出价值数据，更好地满足监测管理要求。

2.5 人工智能技术

除上述提到的相关内容外，在系统建设过程中也会使用到人工智能技术。在技术具体应用中，涉及心理学、计算机学、机器语言等学科，属于综合各类学科内容的技术手段。人工智能和思维科学之间具备紧密关联性，基于思维观点进行分析，人工智能技术在应用中，不仅要考虑逻辑思维能力，而且涉及灵感思维与形象思维。这些思维的培养均离不开数学这一基础工具，借助数学学科的逻辑思维性来完成内容整理，对于提高监测结果时效性和准确性有着积极的意义。

3 地铁信号系统智能化监测技术的应用要点

项目概述：该地铁工程主通道长85.4 m，管节57节，每节长度1.5 m，每环重约43.5 t，底部埋深14.6 m，顶部埋深9.9 m。在信号系统的建设中，使用到了GSM—R通信监测系统，以此来满足相应的监测要求。具体建设要点如下：

3.1 建立监测数据集

基于以往应用经验可以得知，该地铁项目电务段所采集的数据种类较多，而且所需要整理的数据总量较大，包括地面设备信息、车载设备信息、单元设备运营信息、模拟量信息、系统开关量信息等，每日产生的数据总量较大，需建立相匹配的数据集来辅助信息整理。从实际应用情况来看，需要深入整理信号系统故障出现后的相关监测数据，结合数据关联性来完成数据集的建立。期间也会使用到预警算法、维护管理方法、趋势分析算法等辅助数据整理，这样可以搭建更加科学全面的监测数据集，提升地铁监测维护工作的开展效率。

3.2 搭建存储与共享机制

在该项目信号系统的建设中，也需要搭建存储与共享机制。数据中心的核心功能便是对数据进行共享性处理，从而为上级信号处理中心提供更加可靠的数据信息，也可以为监测系统提供更加完整的服务内容，满足相应的服务要求。基于信号系统的经济性需求，结合信号监测设备的布置状态，并根据数据分析结果来拟定数据存储策略，搭配透明化共享体系，不断提升数据信息利用过程的清晰化，更好地满足数据应用要求。另外，各个监测子系统在运行中，其对应的数据库结构与性质存在较多不同，如超过60%的数据都属于半结构化数据，因此也需要以此来完成数据存储和集成共享，以便于数据查询或提取工作的顺利进行。

3.3 使用智能化分析技术

在此次监测系统的建设中，也会使用到智能化分析技术，其作用是对设备信号逻辑、故障信息、单项设备信息进行整理，具体的分析过程如下：第一，设备相互之间的信号业务存在着明显的关联，按要求对出现的故障内容进行整理，搭配对比分析法和关联分析法，对信息内容进行整理，从而提升推理活动的开展效率，提升判断结果的准确性。第二，针对单项设备的运行故障问题，会借助信号系统的监测信息来进行反馈，基于时频分析、谱分析、自适应滤波、状态估计等途径，来对这些监测数据进行状态预测，从而得到单项设备故障的有关特征，提升故障诊断结果的可靠性与准确性。

3.4 建立智能化监测模型

基于上述积累的相关数据，建立相匹配的智能化监测模型，结合该项目的基本情况，也需具备以下功能：第一，对于各种监测数据进行汇总整理，确保数据整理结果的完整性，以便于数据综合分析工作的展开，从而及时获取到设备状态数据，便于后续调整工作的顺利展开。第二，搭建信号数据综合处理系统，对于设备监测数据、现场监测数据进行汇总整合，并建立数据库来为后续工作的顺利展开奠定基础。第三，做好历史数据应用价值挖掘，该项目建成投入使用后，每天都会产生数量众多的历史数据，这也需要利用大数据技术对其进行挖掘，筛选有价值的应用数据，从而为系统的稳定运行提供参考。

4 地铁信号系统智能化监测常见问题及处理建议

4.1 系统互联性较低

从现阶段发展情况来看，系统在应用中存在互联性较低的问题。导致此类问题出现的主要原因为设备先进性较低、检测设备关联性较差，从而导致所得监测数据无法顺利进行关联处理，从而影响到系统自我诊断、故障修复工作的推进。在后续工作中，要做好设备更新工作，确保设备内容的先进性，同时也需要借助可靠的通信系统，将先进设备关联在一起，这样也可以提高监测信号传输过程的及时性，确保所得监测数据的完整性，从而为系统自我诊断、故障修复工作的推进提供价值参考[1]。

4.2 數据共享性较差

从目前的应用情况来看，在系统运行中也存在数据共享性较差的情况。造成此类问题出现的原因为信号传输系统存在故障、传输系统带宽较低等，随着地铁线路复杂度的增加，需要整理的数据总量也会急剧增加，从而影响到数据共享结果的可靠性。针对此类问题，在实际应用中首要任务便是做好信号传输系统更新，内容包括硬件设备、软件技术等，同时也需要做好传输系统带宽拓展，提高单位时间所能传输信息总量，以此来提高信息传输结果的安全性与稳定性，满足地铁信号监测系统的运行管理要求[2]。

4.3 智能化水平较低

在地铁信号监测系统运行过程中，也存在智能化水平较低的问题。导致此类问题出现的主要原因在于系统设备智能化水平较差、软件技术滞后性较高、机器学习质量较差等。在地铁线路复杂度持续增加的情况下，地铁线路上同时间段行驶列车数量也在增多，这也对信号系统时效性提出了较高要求。在后续工作中要做好信号传输系统更新，内容设计信号系统硬件设备、软件技术等。同时利用大数据技术来完成数据集整理，充实数据集中的数据数量，并利用遗传算法来提高机器学习质量，使其可以更好地满足地铁信号监测系统运行管理要求。

5 结语

综上所述，在地铁信号系统的运行管理中，智能化监测技术具备了良好的应用价值，通过整理智能化监测技术在系统中的应用要点及优化建议。一方面，可以提高地铁信号系统的完善度，加快信息传输速度;另一方面，能够提升信息传输质量，为决策活动的开展奠定良好基础。

参考文献

[1]乐大巍.某美术馆库房综合智能化系统建设探讨与实践[J].科技风，2021（33）：68-70.

[2]武岳.10 kV配电网自动化系统的智能化建设[J].集成电路应用，2021（10）：192-193.