基于安全知识库的轨道交通安全预评价方法

在当前城市轨道交通快速发展的需求下,国内轨道交通安全相关系统的预评价方法尚不成熟,积累的各类故障、事故案例无法得到有效共享,导致实际工程中预评价工作难以开展。首先,构建了基于本体推理规则的Man(人员)、Machine(设备)、Media(环境)、Management(管理)及Mission(任务)的5M多因素信号系统安全知识库。其次,阐述信号系统预评估过程,结合案例分析和应用,形成了基于安全知识库的轨道交通安全预评价方法。最后,从风险辨识质量和风险控制精准度等多方面将基于安全知识库的轨道交通安全预评价方法与一般预评价方法进行比较,结果表明该方法能够从全生命周期角度对信号系统分阶段风险进行辨识并评定风险损失,风险辨识质量高、风险控制精准度高,且该方法的实施有利于加强城市轨道交通事前安全管理效果,同时也可为安全相关系统的风险预评价理论研究提供参考。

基于云架构的城市轨道交通信号系统方案研究

传统架构下信号系统有很高的独立性,无法实现多系统间信息融合。为实现与城轨生产网的信息共享及大数据挖掘,可选择将信号ATS子系统纳入城轨云平台。在保证信号系统核心设备独立性、安全性的基础上,将ATS子系统中心级服务器、工作站纳入云平台,以1.0的复用比为例计算了ATS子系统的计算资源需求。ATS上云部分与非云部分的连接通过云平台核心交换网络实现;应用服务器及接口服务器配置刀扇式服务器,数据库服务器配置机架式服务器。为满足ATS子系统冗余及无扰切换要求,云平台为ATS子系统提供两套配置相同的服务器资源;考虑到城轨信号系统需满足信息安全等级保护3级的要求,云平台均应按照信息安全等级保护三级进行建设。

基于信息备份技术提升城市轨道交通数据单向传输可靠性的设计方法

[目的]为了应对城市轨道交通系统各个子系统间复杂接入带来的潜在安全威胁,中国城市轨道交通协会提出安全生产网和外部服务网间应实施物理安全隔离。既有传输方式下,数据单向传输过程中经常发生丢包、误码等问题,需要寻求新的方法,以提高城市轨道交通数据单向传输的可靠性。[方法]阐述了单向安全隔离系统的传输原理及存在问题,以及单向安全网关内的代理、会话配置的情况。分析了传输异常3种类型(代理次序混乱、会话次序混乱及传输超时)的判断方式。提出了基于信息备份的数据传输方法,设定了备份信息的首部格式,制定了基于信息备份技术的数据传输方法检查传输异常的技术流程,并对该方法进行了试验验证。[结果及结论]该方法能够有效解决城市轨道交通数据单向传输可靠性低的问题。

A型地铁列车碰撞吸能及配置研究

A型车是地铁列车型号中宽度最大、载客量最大的车型,尤其适合人口密度高、客流量大的城市使用,因此A型地铁列车的安全性对于大中型城市地铁安全运营至关重要,其中列车的碰撞吸能是列车安全性能指标之一。文章首先基于用户对车钩的吸能需求及EN 15227-2020要求,提出钩缓装置与防爬器组合使用的A型地铁列车碰撞吸能方案。其次,对该吸能方案的设计思路、验证方法、吸能装置关键部件及其主要技术参数进行逐一介绍。最后,确认该方案通过高弹性可恢复EFG缓冲器、压溃单元、可拆卸式防爬器作为吸能组合,能在A型地铁列车连挂、碰撞、救援等多工况中起到缓冲吸能的作用,不仅可以保护乘客安全和车体主结构不受损坏,还具有方便维护和替换的优点。该研究可为后期地铁列车吸能方案的设计提供一定的参考与借鉴。

城市轨道交通信号智能运维系统关键技术及应用研究

本文深入分析了运维系统在现代城市轨道交通中的重要性以及设备维护过程中存在的问题。研究了智能化城市轨道交通信号运维系统架构、智能运维过程中所需使用的先进技术以及在运维系统中应用的可行性,强调了大数据技术应用的必要性。提出了一种基于大数据和人工智能技术的城市轨道交通信号系统智能化运维架构,该架构运用微服务技术进行搭建,融合了大数据分析、机器学习等先进技术,进一步提高城市轨道交通信号运维系统的自动化和智能化程度。

城市轨道交通信号系统招标采购价格管控探讨

城市轨道交通作为一种复杂的大型交通系统,具有一次性投资规模大、资金运转和回收期长、投资管理复杂等特点,在当前经济与环境背景下,城市轨道交通工程项目投资控制尤为重要。招采价格管控是一种重要的成本控制手段,对于确保工程项目在预算内完成具有不可忽视的作用。文章结合合肥市轨道交通信号系统历史造价情况,以预算复核为切入点,对轨道交通信号系统设备集成及安装招标采购方式与造价进行分析,得出历史线路信号系统相关造价指标,并综合市场调研情况确定最终造价指标。通过案例分析,指出了造价指标在招标采购阶段对建设工程投资控制的重要性;探讨了将造价管理前移至招标阶段管控,强化采购预算管理;提出了成本控制的措施和建议,严控招采价格,以达到对建设项目降本增效的目的。为城市轨道交通项目成本管理提供参考。

城市轨道交通场段库门控制系统与信号系统接口方案

城市轨道交通全自动运行线路中,场段内停车列检库设置的库门对各全自动区域起到隔离封锁的作用。列车出/入库作业过程中,库门需执行打开和关闭操作,采用何种库门控制方式将会影响列车出/入库作业的安全和效率。首先介绍全自动运行线路库门控制防护原理,然后对库门控制系统与信号系统间采用不同的接口方式进行分析和比较,最后给出适用于全自动运行线路的接口方式。

城轨信号系统电子设备故障预警与管理研究

为进一步提升城轨信号系统的运营服务与故障管理能力,视故障情况进行主动维修,对影响运营服务水平的故障开展预警与管理研究。阐述国内外故障预警与管理现状,构建基于数据驱动和模型相结合的故障预警与管理框架,通过收集与梳理现场故障、报警、日志、设计等输入数据,以及故障逻辑模型构建、故障特征参数分析、故障评估模型构建、故障事件与运行状态构建等过程,对数据进行分析,确定故障预警机制,最终给出建议性的故障预警维修措施,为信号系统电子设备的故障预警与主动维修提供一种新思路。

新一代基于云架构信号系统建设方案

[目的]以推进城市轨道交通信息化、发展智能系统、建设“智慧城轨”为主题,构建高度集成的城市轨道交通云平台是新时代技术发展方向,信号系统与云平台融合属于信号系统的一个重要发展趋势,需对如何构建高效、可靠、经济的基于云架构的信号系统进行深入研究。[方法]结合常州地铁新一轮城市轨道交通建设方案的需求,根据现有云平台技术特点和信号系统技术现状,对信号系统云化可行性及建设方案进行分析、论证;重点研究线网统一的ATS(列车自动监控)建设方案、信号系统云化范围、云平台架构的选择、云化后信号系统ATS互联互通方案等内容。[结果及结论]明确了信号系统云化的定义,论证了信号系统ATS云化的可行性;根据信号系统云化后能否通过SIL2(安全、完整性等级2)评估,确定了ATS云化的具体设备清单;提出了新一代基于云架构的信号系统建设方案,建议承载ATS的城市轨道交通云平台架构可逐步从模式一向模式三过渡,并应具备更新迭代的能力。信号系统设备融入云平台后能够提升信号系统的处理能力,减少硬件设备数量,并有利于实现线网资源信息互通,促进调度智能化的发展。

列车全自动运行信号系统时间同步方案

[目的]时间同步是保证信号系统中各子系统协同联动的基础,其直接关系到列车的运营准点率和运行安全性,也是实现列车全自动驾驶的基础。因此,需对列车全自动运行信号系统的同步方案进行研究。[方法]介绍了时间同步设备在信号系统中的作用;提出一种信号系统时间同步方案,并对所提信号系统时间同步方案进行了说明。[结果及结论]所提时间同步方案为:信号系统的通信前置机通过网络从时钟系统获取统一时间源,且仅由通信前置机的主机提供时间服务;应用服务器作为客户端同步通信前置机的主机,且仅应用服务器主机作为服务端,为下一层设备提供时间服务;网关服务器和各终端设备同步应用服务器主机的时间,网关服务器主机作为时钟源为下一层设备提供时间服务;ATC(列车自动控制)车载设备和DCS(数据通信子系统)设备作为客户端,同步网关服务器主机的时间。所提方案对信号系统内部与外部采用不同的同步方式,避免外部时钟跳变导致内部信号系统跳变,确保了设备的时间同步精度,其时间同步精度可达毫秒级,保障了列车全自动运行的需求。

城市轨道交通信号系统大数据智能运维平台设计方案

[目的]城市轨道交通信号系统的维护管理包括设备监测、生产组织、信息管理等业务,每种业务都包含一个或多个业务系统,各业务系统建设年限不一,且同一线路的不同业务系统在功能上有叠加或重复,因此需建设具备数据集成化及大数据分析功能的信号系统大数据智能运维平台。[方法]结合信号系统维保业务现状和信号系统数据特点,从实际应用角度出发,采用数据分层方法,构建了信号系统大数据智能运维平台;介绍了该平台的整体架构;阐述了数据共享、数据分析、数据应用等3个子平台的设计方案。[结果及结论]信号系统大数据智能运维平台已在郑州地铁线路中心试点应用。该平台实现了:信号集中监测系统、施工管理系统、物资管理系统等业务系统的数据汇聚和数据统一存储;生产计划、检维修记录、检查问题、故障记录、监测报警、电气特性、设备台账等业务数据的关联分析;统一的数据接口规范;多维度数据应用,如关键信号设备质量的量化评分及重点检维修任务质量的量化评分。该平台的应用,可减少信号系统数据冗余,降低信号设备信息维护的复杂性,提高资源利用率,提升维护人员查阅数据的便捷性。

适用于城市轨道交通CBTC系统的网络安全态势感知系统

[目的]城市轨道交通CBTC(基于通信的列车控制)系统面临复杂且多样化的网络安全问题。既有网络安全设备误报率高且与CBTC系统适配度低,对业务数据缺乏深度分析及多系统融合分析,无法主动感知网络安全威胁。为提高CBTC系统网络安全运营水平,有效保障CBTC系统的业务连续性,需构建适用于城市轨道交通CBTC系统的网络安全态势感知系统。[方法]结合相关标准中的通用技术要求,提出了适用于城市轨道交通CBTC系统的网络安全态势感知系统架构,阐述了该系统架构中前端数据源的数据内容及核心组件的具体功能。介绍了面向CBTC系统的日志规范化技术、安全威胁分析技术和态势可视化技术等关键技术。[结果及结论]适用于城市轨道交通CBTC系统的网络安全态势感知系统架构与CBTC系统架构高度适配,系统功能与CBTC系统运行场景高度融合;采用该系统,可实现业务高效联动,降低既有网络安全系统设备的误报率,提高CBTC系统网络安全水平,有效保障CBTC系统的业务连续性。

CBTC与TACS系统道岔资源管理方式分析

[目的]相较于CBTC(基于通信的列车控制)系统,TACS(列车自动控制系统)在运行效率上有着显著提升,这种提升主要源于其系统架构的优化以及对轨旁资源管理方式的改变。通过对比分析两套信号系统的道岔资源管理方式,进一步研究TACS系统运行效率提升的机理。[方法]介绍了CBTC和TACS系统道岔资源征用概念,对比分析了两套信号系统道岔锁闭和解锁方式的差异;基于大交路站后双折返线线型仿真分析了CBTC和TACS系统下的列车折返效率。介绍了道岔可动区域和侧冲区域的概念,并分析了在两套信号系统中的应用方式。[结果及结论]TACS系统道岔资源管理方式的效率较高。根据大交路站后双折返线线型列车折返过程仿真结果,CBTC系统下的列车折返时间为116.3 s,TACS系统下的列车折返时间为86.0 s,TACS系统下的列车折返效率提升明显。TACS系统实现了道岔与列车之间的实时信息交互,优化了道岔控制逻辑,实现了道岔与列车的协同调度,因此实现了较高的道岔资源管理效率,这是TACS系统运行效率提升的内在机理。

基于CHMM(连续隐马尔科夫模型)的转辙机故障预测方法

[目的]转辙机作为城市轨道交通信号设备的重要组成部分,一旦发生故障,会对运营造成重要影响,对其健康状态的监测和预测显得尤为重要。[方法]提出了一种基于CHMM(连续隐马尔科夫模型)的转辙机故障预测方法。提取转辙机退化状态特征,并基于t-SNE算法对原始输入数据进行降维,减少余特征;利用谱聚类算法确定最优退化状态数目,进行聚类分割,分析转辙机动作功率曲线退化状态特征;基于CHMM模型并与故障诊断模型相结合,构建退化状态识别模型与故障识别模型,实现对转辙机的故障预测。以实测数据作为研究对象,对基于CHMM的转机故障预测方法进行试验验证。[结果及结论]该方法以转辙机正常动作功率曲线为研究对象,深入挖掘监测数据,提取的退化状态特征具有良好的表征能力。根据严重退化状态下曲线模型与正常曲线模型匹配结果,在转辙机功率发生异常波动时,可实现对转辙机故障类型的预测。

基于车车通信的列车自主运行系统降级运行方案研究

[目的]基于车车通信的TACS(列车自主运行系统)作为新一代列车控制系统,与CBTC(基于通信的列车控制)在系统架构上存在显著差异。需对TACS在设备故障情况下的降级运行方案进行研究,以保证列车安全、可靠运行。[方法]阐述了基于车车通信TACS的特点,介绍了TACS的架构,并分析了TACS的特征。分析了TACS的降级运行需求,提出了基于“雷达+视觉方式”多传感器融合技术的TACS降级运行方案。[结果及结论]该降级运行方案能有效解决列车的测速、定位、间隔防护问题,并能有效检测轨道区域异物入侵。

城市轨道交通信号车辆接口的通用统型方案

[目的]信号系统升级改造难度大、费用高、周期长,改造阶段对线路的日常运营也有较大的影响。为解决上述问题,应对信号车辆接口进行统型。[方法]通过对不同信号系统的安装接口进行分析,提出了兼容的信号车辆安装接口平台。基于车载信号系统的组成及功能,重点对信号车辆的机械安装接口统型、电气及控制接口统型、网络接口统型3个类别进行了研究,提出了不同设备接口的通用统型方案。[结果及结论]该方案可在很大程度上匹配不同信号厂家的设备安装需求。新信号系统设备安装时,既有车辆安装平台接口不需要大幅变动。该方案可以有效降低信号系统升级改造的难度,减少改造费用,提高改造效率。

基于记忆定位的休眠唤醒区域列车定位建立方案

[目的]为提升运能,满足高效运营需求,要求列车被唤醒后能够快速建立定位并恢复有信号防护的模式,因此需研究相应的列车定位快速建立方案。[方法]介绍了既有CBTC(基于通信的列车控制)系统下有人驾驶列车的定位建立方式,分析了两种基于记忆定位的休眠唤醒区域无人驾驶列车定位快速建立方案。[结果及结论]基于美式信标的不动车列车定位建立方案和基于欧式信标的动车1 m列车定位建立方案,均能够安全地实现列车定位快速建立功能,满足高效运营需求。

城轨信号系统一体化工具平台分析与设计

一体化工具平台基于Spring Cloud框架,整体架构设计采用微服务的设计理念,构建城轨信号系统配套生产工具服务和项目全生命周期数据管理为一体的平台。利用设计图纸作为统一的数据来源,并以一体化标准数据表作为配套所有工具服务的共同输入,提升整体效率且实现数据解耦。为实现所有配套生产工具服务的平台化管理,给出既有工具微服务化的重构方法。一体化工具平台打通从信号系统设计、数据配置、产品编译、软件发布等整个业务流程的数据和工具服务链条。

新一代信号系统优化方案研究与前瞻技术探索

随着城市轨道交通逐渐迈向网络化运营,传统的信号系统因复杂的系统架构和冗余接口而面临兼容性与扩展性的迫切挑战。这一现状不仅限制城市轨道交通运能调配的灵活性,也对列车的智能化水平和安全可靠性提出更高的要求。为加强列车对行车空间及车内环境的信息感知能力,并提高轨旁设备利用率,基于故障-安全运行原理、实现列车自动和自主运行融合的列车全自动运行体系是新一代信号系统的发展方向。根据TACS系统基本架构及系统原理,文章重点研究车辆与信号系统之间的深度集成,以精简系统架构和优化信息流路径为目标,基于运能需求阐述系统及设备配置优化方案,将车载控制和轨旁控制进行解耦,提高TACS系统的兼容性和易部署性,最后探索前沿技术实施方向,对TACS系统基于自主感知的降级后备模式进行技术分析,以期在保证行车安全的前提下更加有效地利用有限的线路和车辆资源,充分发挥TACS系统的降配增效优势。

城市轨道交通CBTC信号系统节能运行方案探讨

城市轨道交通能源消耗主要集中在列车运行能耗和运营系统设备能耗两大部分。该文从减少列车运行能耗角度提出一种CBTC信号系统节能运行方案。在设计时刻表过程中,在满足服务质量的同时,减少服务列车数量,同时为列车节能驾驶留出余量。协调列车的进、出站,以使制动列车产生的再生能量为牵引列车利用。根据客流情况,动态调整时刻表,提高满载率、减少空驶,提高能量利用效率。优化驾驶策略,充分利用站间线路特点和计划运行时间,减少不必要的牵引,降低能耗。