城市轨道交通智能运维探究

城市轨道交通智能运维探究

卢为宇

南宁轨道交通运营有限公司,广西南宁  530000

摘要：城市轨道交通智能运维是一个涉及多专业的综合性应用系统，以物联网、人工智能、大数据、云计算等技术手段为基础，提供更智慧、更安全、更高效、更经济的城市轨道交通智能运维体系，是轨道交通运维数字化转型的发展方向。基于此，本文就城市轨道交通智能运维进行简要探讨。

关键词：城市；轨道交通；智能运维

1 城市轨道交通智能运维架构

智能运维系统可以设计为硬体系加软体系两部分组成的架构。硬体系是针对智能运维的技术支撑手段，包括维保业务管理系统、各专业智能运维系统和专业设施设备智能监测、检测体系。软体系是基于智能运维的维护保障管理模式，由运维组织架构和运维规则（维修策略、修程修制）等组成。智能运维系统涉及车辆、供电、通信、信号及车站机电等多专业，是在各专业智能运维平台系统基础上，有效整合各专业运维数据，达到统一规划、数据共享的目的。具体分为智能监测层、数据分析层和业务应用层。智能监测对象主要是各系统及专业设备；数据分析层是通过构建维保数据平台，将各系统运维体系的运维基础数据、设备运行数据、设备检测数据、维修业务数据、跨专业数据等数据信息，利用各种数据分析手段实现面向海量数据的分析和挖掘；业务应用层即利用各种数据分析结果，进行多专业综合分析展示，针对运营各业务类别进行应用。

2 智能运维工作流程

城市轨道交通智能运维系统中信息采集包括信号、通信、车辆、机电等各方面的设备信息，借鉴故障预测与健康管理体系对复杂工程健康状态进行监测、预测和管理的思路，提出城市轨道交通智能运维系统工作流程如图1所示。智能运维系统实时接收来自ATS系统、车载系统等信号系统传输的实时数据，通过推理诊断、预兆推理与异常推理等处理程序，判断是否发生故障或异常。当发生故障或异常状态时，通过专家系统诊断和大数据模型分析，结合当前人员、备件情况，确定所需数据资源、备件可用度，选择并推荐合格人员，给出维修方案。同时，智能运维系统还可为培训系统提供后台支持，提供包括素质测评、操作测评、知识考核等方面的培训内容。

图1  城市轨道交通智能运维系统工作流程图

3 智能运维系统应用平台设计

3.1 应用平台架构设计

根据城市轨道交通智能运维系统技术架构，面向用户设计城市轨道交通智能运维系统应用平台为“三级四层”管理架构。“三级”为现场级、线路级、线网级，“四层”分别为现场级智能运维平台、线路级智能运维平台、线网级智能运维平台和领导决策管理智能运维平台。

现场级智能运维平台主要配置信号采集设备、智能感知设备和网络通讯设备，具有实时采集传输现场设备状态、人员表现、管理信息和巡检信息等功能；线路级智能运维平台主要配置数据库服务器、应用服务器、接口服务器、网络设备、电源设备、存储设备、维护工作站等，具有设备状态监测、健康管理、维护支持等功能；线网级智能运维平台主要配置计算服务器、通讯服务器、Web服务器、数据分析服务器、应用服务器、数据库服务器、网络设备、电源设备、存储设备、维护工作站等，具有实现线路指标对比分析、运营影响评估、风险分析和统计分析等功能；领导决策管理智能运维平台主要配置显示终端设备，将运营指标、故障影响等情况发送至到相关管理部门，具有智能分析、应急管理、故障实时提报、风险问题跟踪等功能。

3.2 应用平台功能设计

（1）现场级平台功能。现场级智能运维平台可实时采集现场设备信息、设备状态、人员信息、管理信息和巡检信息，并将采集到的信息上传至线路级平台。在现场作业时，巡检信息通常是采用人工巡检的方式，这种巡检方式成本高、效率低下，无法满足现代城市轨道交通发展的要求。采用智能巡检机器人进行巡检，可实现不间断地反复巡检，并对机房、设备状态进行连续动态采集，确保第一时间发现机房和设备的突发情况，是未来现场巡检发展的趋势。在现场级平台中，建有智能巡检管理系统、单兵工具系统、智能工具管理系统。智能巡检管理系统采用智能巡检机器人对机房和设备进行巡检，可实现自主和遥控巡检、图像遥传、智能图像识别、环境检测等功能，实现“巡检无人化”；单兵工具系统是将先进的AR技术与现有巡检流程紧密结合，实现远程巡检、辅助信息显示，可有效提高检修效率、减少漏检设备的数量；智能工具管理系统能够与采集终端、智能工具和设备互联互通，有效管理这些工具设备。（2）线路级平台功能。线路级智能运维平台，利用物联网、边缘计算、人工智能算法等先进技术，对设备运行过程中的关键参数指标进行分析，具有实时精准状态监测、智能故障诊断、故障预测、健康度评分等功能。实时精准状态监测可实时监控当前所接入设备状态情况；智能故障诊断基于实时监测数据和人工智能技术实现智能故障诊断，具有数据分级报警功能；故障预测基于实时监测数据和人工智能技术可对设备可能发生的故障进行分析预测；健康度评分功能运用边缘计算和人工智能等技术，可对设备健康度进行分析，提供设备在某一时刻的健康度评价。（3）线网级平台功能。线网级智能运维平台，实时监控全线网的设备运行状态，对网络设备状态进行集中监视、对网络设备管理进行全程管控，实现按专业多线路综合运维，检修过程可管可控，实现设备设施定位，将设备维修维护结果与资产信息实时关联，确保账实相符，进一步提高资产管理水平。线网级智能运维平台具有关键设备状态分析、自动统计分析、线路指标对比、运营影响评估、资产联动等功能。关键设备状态分析功能是分析影响运营的关键设备表现，对设备健康状态进行监督；自动统计分析功能是对设备状态、运营情况自动汇总统计分析，生成统计分析报表；线路指标对比功能是对多线路运营指标自动分析，生成指标top排名；运营影响评估功能可自动分析各线路故障，生成故障分析报告；资产联动功能是以设备运行维护管理为核心，以资产模型、设备台账为基础，实现设备运维管理的全过程监督和管控。（4）领导决策管理平台功能。领导决策管理智能运维平台，主要将运营指标、故障影响等情况发送至到相关管理部门，具有智能分析、应急管理、风险问题跟踪、对外信息公布等功能。

4结语

综上所述，随着城市轨道交通建设规模的不断扩大，线路上的设备不断增加，设备运营维护难度也随之增加。建设基于物联网、大数据、人工智能技术的城市轨道交通智能运维系统，实现设备系统监视、设备设施定位、数据采集展示、资产信息关联、智能故障诊断、故障预测、健康度评估、资产联动、应急管理、风险问题跟踪等功能，从而实现设备全生命周期信息化管控，为运营企业提供精准的智慧运维，打造智能化、高效化的创新运营模式，推动城市轨道交通行业智能化智慧化的提升。结合多维智能化系统，实现数据共享、信息融合，多专业融合、联合分析解决故障是未来城市轨道交通智能运维的发展方向和大势所趋。

参考文献：

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[2]李杰，徐启禄. 基于云平台的城市轨道交通智能运维系统设计与应用[J].城市轨道交通研究，2021，24（08）：213-217.

[3]李洋，王文斌. 关于构建城市轨道交通关键设备设施智能在线安全监测系统的探讨[C]//智慧城市与轨道交通2019，2019：126-131.