孙毅、邓瑛

（无锡地铁运营有限公司，江苏 无锡 214000）

0 引言

基于当前城铁信号系统维护的现状和发展需求，通过对大量城铁信号系统运行数据的收集和整理，提出综合分析和主动维护的应用方案，以提高维护工作的质量，实现在故障发生前执行故障警告操作，在预警后及时实施预防性维修，对提高城铁运营质量具有良好的现实意义，也为今后城铁信号检测设备的维修率和国内城铁的维修模式提供了参考。

1 研究背景和意义

在新技术、新信息快速发展的今天，城铁中的各个系统也随之更新迭代。就信号系统而言，城铁的信号系统关系到诸多信号设备，设备与设备之间具有牵一发而动全身的关系，因此信号设备的使用与维修问题异常重要。

目前，信号设备的维修基于被动维保，在发生问题之后，由维保人员进行故障分析，制定措施，同时结合现场实际情况，与供应商协商解决方案。这种解决办法耗时长、工作流程繁杂、信息的接收与处理容易产生错误，严重影响了城铁的运营。因此，探讨主动维保方式尤为重要。主动维保方式是一种预防措施，在故障发生前进行预判，将被动维保中的等待维修变成主动预防。被动维保容易在城铁发生故障的时候产生城铁停运的状态，影响人们的出行。主动维保在预判的前提下，保证了维保的效率。这种主动维保可以采取多种方式进行预判，其中智能分析可以大幅提高维保的质量与水平。

基于智能分析的城铁信号系统主动维保是对监测系统所采集的众多数据进行分析处理，对原始数据中设备的故障信息进行分析，实现故障的预防。通过对设备参数数据分析，可以将信号系统容易发生的故障问题进行提前判断，并且将之输入维修计划中。智能分析手段依靠大数据处理，5G时代下，数据处理技术更加完善，数据分析技术更加精准，将智能分析应用于城铁信号系统的主动维保，对维保质量与水平效果显著。

2 城铁信号系统运营中存在的问题

2.1 缺乏统一标准

城铁的运营过程中存在着诸多不足，需要在城铁运营中发现问题并加以纠正。由于缺乏统一的标准，就会威胁到城铁的安全运行。没有统一的标准对城铁信号系统进行规范，导致质量差的信号器件以及各种硬件、软件设施难以稳定运行，这为城铁信号系统的正常运营埋下了隐患，很难有效控制信号系统的正常工作。

2.2 信号平台故障

信号平台故障影响城铁的稳定运行，控制信号平台的计算机系统与国际标准相差甚多。由于我国软件领域的不完善，对城铁的信号故障进行实时监测比较困难，增加了城铁的故障率。

2.3 维保过程资源浪费

维保过程中存在人员和其他资源的浪费。此外，还有许多重复性高的维护项目没有考虑被检查部件的实际状态，也未对部件进行跟踪。各个子系统的设备由于各自的使用频率、使用寿命、质量和运行环境等各不相同，在维护过程中投入了大量的人力、物力和精力，甚至在一定程度上过度维护。

2.4 维保人员专业性不强

维保人员技能水平差异明显，主动学习积极性不高。我国城铁交通行业发展时间短，信号系统维保人员非常缺乏，丰富工作经验的信号维保员更是紧缺。现阶段，信号系统维保的大部分员工都接受了铁路相关专业院校的培训，但是缺乏实践经验，如设备操作人员和维护人员，在相应操作规程执行不规范或运营过程中出现偏差，使得城铁信号系统难以发挥应有的作用，容易出现故障。

又如，设备维保人员错误执行，不严格按照维保规程进行设备维修、控制维保质量，导致信号设备的故障将影响城铁的正常运营。

3 城铁信号系统维保策略

在城铁运营过程中，应该更加重视城铁的信号系统，加强对城铁信号系统的管理。通过对城铁信号系统进行智能分析，采取主动维保，才能在城铁运营过程中提高信号系统的安全工作水平。

3.1 完善统一标准

为改善城铁信号系统的规范标准，可建立相应的信号系统认证机构，建设统一的技术标准，以及一个相对完善的认证体系，更好地管理信号系统，确保安全运营。

3.2 优化系统，保证稳定

为了保证稳定的城铁信号系统，需要对城铁信号系统进行优化，使系统实现理想的工作效果，维保管理人员要熟悉城铁信号系统组成，在优化系统自身的基础上，降低后续维保管理的难度。目前，城铁信号系统复杂性增强，涉及的子系统增多，所以应该从多个方面进行优化和改进，避免单一处理信号系统问题。城铁信号系统中的道岔设备系统、联锁系统、ATS 系统、ATC 系统和电源系统等都需要深入研究，严格控制主要系统的组件，高度重视关键硬件设施和元器件的选择。并且，在优化信号系统时，应注意建立自动监测报警系统。

3.3 提高维保质量

在进行城铁信号系统的维保时，应简化和精细维保以提高维保质量，不仅要紧密结合常规检测工作，实现快速处理，还要注意状态维修模式的应用，定期组织维保过程的优化，及时处理僵化问题，更好地实现城铁信号系统的优化保障，充分发挥维保的价值。

3.4 制定科学的维保体系

目前，城铁维保技术标准主要以系统厂商和供货商提供的技术指标和参考行业标准为依据，对信号系统的设施设备条件和维修指标缺乏科学要求。应建立合理的健康状态评价指标体系，实现可视化、定量的评价依据，达到检测运行状态、控制维修成本的目的。

4 基于智能分析的主动维保

4.1 信号集中监测系统

信号集中监测系统以信号设备为对象，基于传感器、采集部件、网络通信、软件工程及数据库等技术手段，实现信息获取、信息存储、回放再现、监测及报警等功能。监测并记录设备运行状态、统计分析相关数据、加强设备的管理，以设备维护为导向，自动发现设备的故障和异常，为掌握设备当前状态、进行故障分析、指导现场作业和管理提供科学依据，从而提高信号设备维护效率和维护水平。

4.2 维保服务专业化

目前，由于技术的保护，各种设备无法共享数据，实现智能维保系统的线路仅具有单线，应加强城铁维保服务专业化、实现数据共享。城铁信息系统复杂庞大，包含众多子系统，各子系统之间互相联系，紧密结合，因此实现数据共享，利于城铁维保服务专业化，有助于信息系统高效发挥作用。

4.3 车载信号主动维保

城铁车载信号主动维保可通过对计划维修、发电维修等制度规划进行优化和完善。计划维修系统是城市轨道交通最早的设备维修系统模式。系统通过对设备的计划管理，提前预测设备运行中可能出现的问题，并制定相应的预防措施，保证设备的正常运行。在实施中，重点考虑维护周期和维护复杂性因素，有助于判断设备故障类型和锁定故障位置。另外，在VIO 通道中，当PPU 表面灰尘严重，覆盖在GPM 表面的灰尘和水蒸气进入三防漆或三防漆中有杂质时，当环境温升，稳压二极管绝缘性能会发生明显变化，导致稳压二极管电压偏移，GPM 将会引发故障产生宕机。因此，只有加强设备的维修保养，才能有效降低车载系统VIO 通道故障的发生率。对车载信号设备维修过程中，应及时发现和消除设备的隐患，设备维护人员必须严格按照维护规程进行标准化工作，避免因维护不当造成设备故障。

4.4 建立综合的监控维保系统

为了实现数据监控与设备处理的联动，应建立综合的监控维保系统，实现信息监控设备处理功能的优化和信息的集成。综合监控维保系统的核心始终是城铁信号系统的监控数据。通过对监测数据的智能分析，确定设备故障的位置和具体故障问题，并提出科学解决方案。监控维保系统还可以对海量的历史监控信息和历史处理方案进行数据分析，获取智能设备发展图形，实现设备未来发展状态的预警。在智能监控维保系统的概念中，系统在采集信号监控信息和通信监控信息后，上传到综合监控维保系统进行智能分析，并实时传输到调度指挥中心。一旦发现故障状态，就会发出故障报警，并根据智能相关分析结果对设备状态进行预警。调度指挥中心为检修人员和专家提供解决方案，检修人员和专家为状态故障预警系统提供实时反馈。

4.5 提高监测数据利用率

对监测数据进行汇总和综合分析，是增强监测数据相关性，提高监测数据有效性，优化城铁信号系统智能维保技术的关键。基于信息监控系统，各种信号和通信信息汇总到后台数据中心进行对比分析和智能分析，通过后台数据库，可进一步加强监控信息和网络信息的智能集成和分析。在建立数据处理数据库时，不仅需要收集各种监测数据，还需要上传分析人员的日常测试和维护记录、检查和检验数据等参数。再由数据处理数据库归纳和分类，并根据数据处理数据库中的各种数据建立标准模型。为了进一步提高诊断和处理的效率，必须从加强监测数据的集成入手，加强地面监测设备与城铁监测设备的密切联系，构建全面的智能监测、分析和处理系统。

4.6 城铁道岔综合监测系统

城铁道岔综合监控系统包括数据采集、数据传输、数据管理、预警报警。监测内容包括对转辙机的动作电压、动作电流、缺口、转换力、轨道间位移、轨道振动、横向位移、温度等进行长期在线监测和数据采集。在数据采集方面，以光纤传感技术、运动图像传感技术为主。数据传输部分主要包括无线数据的现场传输部分和远程传输部分。现场传输主要基于光缆将传感器采集的数据传输到现场服务器进行调制。数据通过室内应用服务器、数据服务器进行分析处理。通过大数据分析、及时准确的维护、干预，提升设备的全生命周期管理，延长设备使用寿命，最终实现准确地定位故障位置、直观地给出诊断和维护建议。根据设备检修前后状态的数据模型比对，确保检修作业100%准确；准确定位隐患点，并通过预防性维护建议，有效控制故障，提高道岔的安全性；基于智能化和数字化的后台分析，优化检修模式，减少维护及安全考核成本。

5 主动维保模式研究

城铁系统主动维保技术是指从被动运营层面（定期维护和后期维护）根据系统状态提前做出运营决策的一系列技术。包括实时监测、关键信息特征识别、故障变化规律、状态评估和预警等一系列技术。传统的维护工作主要是根据系统和轨旁设备的具体故障进行的，属于故障维护的范畴。将主动维保应用于城铁信号系统工作，可提高城铁的整体运营水平，从故障维修到状态维修，利于城铁运营的自动化和智能化水平提升，使维护工作从被动变为主动。主动式城铁安全维保系统模式相比于被动维保方法，具有很大优势，被动维保非常不稳定，远远不能满足城铁运行的高可靠性和稳定性要求。

主动维保模式对城铁信号系统非常重要，如果不采取有效措施，城铁列车安全运行面临严峻问题。因此，在城铁信号系统的日常运行中，对其进行实时监控和及时维护十分必要。及时处理突发故障，确保信号CBTC 系统稳定运行，为城铁信号可靠性提供有力保证。城铁信号系统一旦出现故障，将严重影响列车运行的安全。近年来，我国建设和开通的城铁线路越来越多，应严格保障城铁信号系统的正常运行，进行有效的城铁信号系统的主动维保，才能保证城铁运营的安全，实现对城铁安全进行实时监控。

6 结语

综上所述，随着城铁线路和交通乘客的增加，对维保人员和维保技术的要求也相应提高。城铁信号系统的现有维保模式属于事后规划，抢修人员在现场收到故障报警并进行维修，但没有收到实时故障数据，因此是在故障发生后进行的维保，故障排除取决于个人技术经验，日常维护依赖于日常定期检查。这种被动的维保模式没有基础数据支持，风险防范难度大，人工成本高，设备保修率低。面对复杂的城铁交通系统的运营背景，信号专业的关键设施和设备需要突破技术瓶颈，在信号系统的全生命周期内保持高安全性和高可用性的角度下，采用智能技术，进而实现主动维保。