袁武

【摘 要】當(dāng)前軌交系統(tǒng)是城市交通網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，加之城市軌交的日人流量巨大，一旦出現(xiàn)意外故障往往對(duì)正常的交通運(yùn)營(yíng)造成不可避免的影響，因此本文詳細(xì)闡述軌交故障告警分析系統(tǒng)及其模塊組成與關(guān)鍵技術(shù)，并將其引入上海軌交9號(hào)線，最終取得良好的應(yīng)用效果，證明這一系統(tǒng)十分具有推廣價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】軌道交通 通信系統(tǒng) 故障分析

現(xiàn)代軌道交通已日漸成為一個(gè)復(fù)雜、立體的系統(tǒng)工程，其通信系統(tǒng)在諸個(gè)軌交設(shè)備之間建立聯(lián)系并協(xié)同工作，是整個(gè)軌交系統(tǒng)內(nèi)不可或缺的重要體系之一。通信系統(tǒng)的分析和故障報(bào)警確保系統(tǒng)得以安全穩(wěn)定地運(yùn)行，現(xiàn)今多數(shù)機(jī)房采取24小時(shí)值班機(jī)制與環(huán)境設(shè)備的定時(shí)巡查，但未能從根本上徹底解決故障設(shè)備的存在。針對(duì)此類現(xiàn)象，本文提出關(guān)于與通信設(shè)備相關(guān)的故障告警系統(tǒng)方案，探究如何實(shí)現(xiàn)其主要功能，以便實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軌交通信網(wǎng)狀態(tài)的具體變化，最終達(dá)到故障統(tǒng)一告警的目的。

1工程概況

上海軌道交通9號(hào)線從楊高中路至松江南站，線路全長(zhǎng)49.24Km。全線設(shè)26座車站，其中4座高架車站，22座地下車站，設(shè)虹梅路控制中心一座，設(shè)九亭車輛段一座。通信設(shè)備是地鐵組織指揮列車運(yùn)行，保證行車安全，提高運(yùn)輸效率，傳遞運(yùn)行信息，改善行車人員勞動(dòng)條件的重要設(shè)施，保證其正常使用，對(duì)確保地鐵運(yùn)行安全暢通有著至關(guān)重要的作用。

地鐵通信系統(tǒng)多、設(shè)備先進(jìn)，安全可靠性要求高。設(shè)備的一個(gè)小小故障都可能造成很大的安全隱患，本線路引入軌交通信設(shè)備故障分析系統(tǒng)，完成系統(tǒng)的初始化配置后，依據(jù)目標(biāo)站點(diǎn)的運(yùn)行狀況，例如站點(diǎn)信息、告警要求、主板信息、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等，整理成相關(guān)的文字說(shuō)明，經(jīng)復(fù)審與專家審核后再開(kāi)展具體的配置信息操作。將最終的配置信息一一輸入故障分析系統(tǒng)，逐一測(cè)試各個(gè)模塊，將其試驗(yàn)結(jié)果與用戶需求相對(duì)比，提出行之有效的整改意見(jiàn)后重新調(diào)試系統(tǒng)，最終取得良好的運(yùn)行效果。

2故障告警集中管理系統(tǒng)

2.1實(shí)現(xiàn)目標(biāo)

在軌道交通的日常運(yùn)營(yíng)中，如果能夠?qū)崿F(xiàn)故障的集中告警與分級(jí)管理，大大降低網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)操作的復(fù)雜性和網(wǎng)管人員的技術(shù)要求，除了使日常維護(hù)的工作量得以有效減少之外，由于集中網(wǎng)管使用簡(jiǎn)單易懂的操作界面，有助于減少網(wǎng)管人員對(duì)整個(gè)軌交系統(tǒng)帶來(lái)的誤操作。另外，使用集中操作的網(wǎng)管終端將使各個(gè)子系統(tǒng)的配套設(shè)備得以減少，甚至精簡(jiǎn)成為其中介設(shè)備。由此可見(jiàn)，采用故障告警集中管理系統(tǒng)將有助實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的利用最佳化，利用網(wǎng)絡(luò)輸出設(shè)備來(lái)共享數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)化網(wǎng)管中心的配備設(shè)施，減少后期投入運(yùn)行的設(shè)備投資，而且日常維護(hù)成本也將顯著降低。

依據(jù)最新設(shè)備的先進(jìn)特點(diǎn)，使人機(jī)管理界面更加契合實(shí)際，使其操作方式更富一體化、人性化，軟件將以自動(dòng)化的流程與運(yùn)行操作為指導(dǎo)，故障維修時(shí)間將得以縮短，用戶詢問(wèn)響應(yīng)相較之前將更加快速，網(wǎng)絡(luò)能力的利用率將進(jìn)一步提升。而數(shù)據(jù)庫(kù)的集中管理也是提升管理質(zhì)量與效率的重要保障之一，故障告警集中管理系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)測(cè)整個(gè)通信系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，采集并整理成性能報(bào)表，幫助本線路的網(wǎng)管人員實(shí)時(shí)掌握通信系統(tǒng)的變化趨勢(shì)，并作為下一步提升系統(tǒng)的重要依據(jù)。

2.2功能要求

管理終端可以實(shí)時(shí)顯示線路中各車站控制中心通信設(shè)備的實(shí)況圖，如遇故障，可依據(jù)子系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備發(fā)出的信息，第一時(shí)間進(jìn)行故障定位，以傳輸系統(tǒng)為例，搶修流程圖如圖1所示。處于告警狀況或查詢狀況，各個(gè)子系統(tǒng)的故障信息與工作狀態(tài)必須滿足電路板級(jí)。

一旦本線路的通信系統(tǒng)發(fā)生故障，將及時(shí)切換成主備用設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)配置也可在排除故障后自動(dòng)恢復(fù)。如遇設(shè)備故障，通信系統(tǒng)會(huì)發(fā)出明顯的告警信號(hào)，并迅速啟動(dòng)與故障相對(duì)應(yīng)的向?qū)K，積極配合網(wǎng)管人員維護(hù)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。

3系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1設(shè)計(jì)思路

考慮到軌交網(wǎng)絡(luò)未來(lái)的業(yè)務(wù)擴(kuò)展，依據(jù)當(dāng)前軌交運(yùn)營(yíng)單位的發(fā)展需要，對(duì)于軌交通信設(shè)備故障分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)將會(huì)是一個(gè)完整、全局的系統(tǒng)體系，本線路以安全穩(wěn)定運(yùn)行為基本要求，實(shí)現(xiàn)高效的告警提示與更多的功能擴(kuò)展。

3.2系統(tǒng)功能模塊

軌交通信設(shè)備故障分析系統(tǒng)大致由數(shù)據(jù)采集模塊、儲(chǔ)存模塊、監(jiān)視模塊與分析模塊這四個(gè)部分構(gòu)成，下面將就這些主要模塊進(jìn)行闡述。

數(shù)據(jù)采集模塊主要是收集通信子系統(tǒng)的運(yùn)行狀況與告警信息，采集模塊在各個(gè)子系統(tǒng)中皆有對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)接口，通過(guò)此接口進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸并將其統(tǒng)一儲(chǔ)存至模塊中。因通信子系統(tǒng)的類型多樣，數(shù)據(jù)格式不一，因此在存儲(chǔ)之前需對(duì)其進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，這部分內(nèi)容都將在采集模塊中完成。

數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊用于保存采集模塊所收集的各類信息，儲(chǔ)存模塊具有安全性、穩(wěn)定性、易存儲(chǔ)性等諸多優(yōu)點(diǎn)，定期整理優(yōu)化所有的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，及時(shí)刪除無(wú)用數(shù)據(jù)。另外，儲(chǔ)存模塊出于穩(wěn)定性的考慮，會(huì)對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，并對(duì)數(shù)據(jù)的參閱劃分不同的權(quán)限，一般不能輕易修改，確保所收集數(shù)據(jù)的可靠性、準(zhǔn)確性與有效性。

故障分析模塊是整個(gè)線路系統(tǒng)的核心，讀取并分析儲(chǔ)存模塊中各通信子系統(tǒng)的運(yùn)行信息，除了盡早判斷潛在的故障以外，還能夠?qū)ζ溥M(jìn)行趨勢(shì)預(yù)判。采集模塊所包含的信息除了各個(gè)子系統(tǒng)的故障告警信息以外，還有系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)信息，鑒于各個(gè)子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架和運(yùn)作模式不盡相同，故需對(duì)其編訂針對(duì)子系統(tǒng)的分析算法?？紤]到故障分析功能的高效化，故障分析模塊具有分析狀態(tài)信息的基礎(chǔ)模型，可在基礎(chǔ)模型上結(jié)合子系統(tǒng)的特性開(kāi)展算法繼承和擴(kuò)展。

監(jiān)視模塊是用戶管理員和故障分析系統(tǒng)之間的交互模塊，為用戶管理員提供管理、配置的專用接口。監(jiān)視模塊負(fù)責(zé)將儲(chǔ)存模塊內(nèi)的各子系統(tǒng)的狀態(tài)信息和故障分析模塊對(duì)狀態(tài)信息的分析結(jié)果呈現(xiàn)給用戶管理員，便于用戶管理員查看拓?fù)鋱D、子系統(tǒng)列表和告警列表等來(lái)了解通信設(shè)備的運(yùn)行情況，歷史查詢和實(shí)時(shí)查詢均能顯示詳盡的系統(tǒng)告警信息。

利用這四個(gè)模塊的功能擴(kuò)展，可方便用戶管理員快速查詢子系統(tǒng)的其它數(shù)據(jù)，諸如賬戶信息、文檔信息、配線架信息等，甚至利用交接班管理功能來(lái)開(kāi)展合理的人員安排，包括日至查詢、交接班日志、交接班排計(jì)劃等。系統(tǒng)管理員可增添或刪除使用本系統(tǒng)的用戶，賦予其不同的操作權(quán)限。

4關(guān)鍵技術(shù)

4.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

根據(jù)3NF（third normal form）原則進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)表的設(shè)計(jì)，即表內(nèi)每列每項(xiàng)就是最小的細(xì)分單元，每列每項(xiàng)必須與主鍵有所關(guān)聯(lián)，一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)表只能說(shuō)明一件事，無(wú)關(guān)的列或相另行開(kāi)表，根據(jù)以上規(guī)定，軌交通信設(shè)備故障告警與分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)將涵蓋站點(diǎn)、板卡、子系統(tǒng)和故障告警燈等數(shù)個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)表，更為詳細(xì)地表明系統(tǒng)構(gòu)成，便于之后的故障分析。

4.2故障分析

維保人員可從數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊中提取通信子系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)信息，并利用各自的分析模塊觸發(fā)告警機(jī)制，故障排除后，告警信息將作為歷史告警信息保存至儲(chǔ)存模塊中，方便日后查詢。告警信息通常為多個(gè)字段，所含信息包括故障描述、故障級(jí)別、故障產(chǎn)生時(shí)間、故障所在位置、故障排除時(shí)間等。

對(duì)于故障的分析模型，需事先建立整個(gè)軌交通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫畔?，即使網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)變化，監(jiān)測(cè)故障的功能始終不會(huì)間斷。網(wǎng)元層與網(wǎng)絡(luò)連接層共同構(gòu)成該部分，網(wǎng)元層負(fù)責(zé)各類網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的描述，網(wǎng)絡(luò)連接層負(fù)責(zé)網(wǎng)元連接關(guān)系的描述，一旦故障告警信息已知，將會(huì)為網(wǎng)管人員提供故障的具體位置，及時(shí)修復(fù)故障，恢復(fù)線路的正常運(yùn)行。

4.3系統(tǒng)配置

在系統(tǒng)的應(yīng)用過(guò)程中，將已完成的系統(tǒng)與軌交通信設(shè)備相連接，并進(jìn)行必要的調(diào)試，以求達(dá)到合適的運(yùn)行狀態(tài)。為了使兩者相適應(yīng)，需要對(duì)軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)開(kāi)展配置與安裝，結(jié)合所在環(huán)境進(jìn)行合理的部署，采用配置不同的軟件參數(shù)來(lái)確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性與運(yùn)行效率，例如Quad core單芯四核的預(yù)設(shè)站點(diǎn)數(shù)不能小于30個(gè)，內(nèi)存需達(dá)到4GB以上，硬盤應(yīng)高達(dá)500GB，而Windows 2008的補(bǔ)丁要求需達(dá)到SP1級(jí)別。

5結(jié)語(yǔ)

綜上所述，軌交通信設(shè)備故障分析系統(tǒng)的試運(yùn)行取得理想的效果，，系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行，不僅提升了故障處理效率，加快地鐵設(shè)備的自動(dòng)化水平，意外故障的處理速度也明顯提高，大大改善軌交設(shè)備的運(yùn)營(yíng)質(zhì)量，是軌交運(yùn)營(yíng)的重要保障之一，具有廣闊的應(yīng)用前景。

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