城市轨道交通智能运维建设研究

城市轨道交通智能运维建设研究

李天宇,齐欢

神铁二号线（天津）轨道交通运营有限公司  天津市 300300

摘要：随着线网规模飞速发展和客流量迅速增加对设备的维保工作提出更高的要求，因此，城市轨道交通要积极探索发展智能运维建设，提升运营管理能力、降低运营成本，保障线网高质量安全运行。

关键词：城市轨道交通；智能；运维

1智能运维的含义

所谓智能，即利用先进技术实现设备感知端的自动化、数据处理端的大数据应用及分析决策端的智能化决策；所谓运维，即设备运行维护业务与相关的生产管理工作。智能运维即利用先进技术给设备和人员赋能，通过智能化软、硬件应用实现生产管理智能化。

智能运维建设的核心是构建一种新的生产关系，基于智能化新技术应用实现业务流程的优化与管理模式的变革，实现设备维修由传统故障修和计划修向状态修和指令修的转变，深度提升前台检修、后台维修及资源调配的衔接能力和网络化设备运维管理水平。

智能运维建设包含两层含义，即软、硬件层面的智能化建设和生产管理层面的智能化建设。其中：硬件建设是指加装采集装置、传输设备、安全设备、存储及分析设备等硬件设备，实现设备运行状态的全息感知；软件资源建设是指部署一系列的虚拟化管理、数据清洗及专业的应用分析等软件，实现采集数据的大数据处理及深度分析，为设备管理及维修维护提供决策支持；生产管理层面的智能化建设通过软、硬件智能化建设支撑维修维护管理的信息化、智能化，并赋予与之匹配的管理模式，实现运营管理的集约化和资源的高度共享。

软、硬件智能化建设是生产管理智能化建设的基础条件，生产管理智能化是智能运维建设的核心，即利用智能化的软、硬件实现生产管理的智能化。智能化维修维护管理具体表现为设备自动运行、一定程度上的无人巡检和设备健康管理。

智能化的具体实现路径为前端加装各类采集装置进行设备运行状态全面监测，中间通过统一的云平台进行数据集成、清洗、存储、计算等处理，后端利用数据挖掘、图像识别、深度学习等AI智能及大数据技术进行故障诊断与预警、设备健康状态评估分析、维修决策辅助等智能化分析应用，最终作用于维修生产管理由传统模式向智能模式的转变。

2智能运维的总体方案

根据目前地铁车辆生产运维的发展趋势，并基于各大数据中心采集的车辆设计数据、车辆运行实时数据、车辆故障数据和车辆履历数据，城市地铁车辆智能运维系统整体上按照阶段具体可分为智能设计生产系统、智能车辆检测系统、智能车辆维修系统和智能专家诊断系统等。智能设计生产系统主要是针对地铁车辆的设计、生产的数据进行相关处理，可获得车辆用于运营前的关键数据。智能车辆检测系统通过车载传感器或者轨旁系统获得车辆的运行状况数据，例如可对地铁车辆中的空调、车门等系统以及车辆轮对的底部、侧面、外观和状态进行智能检测。智能车辆维修系统用于车辆维修的智能化管理，包括日常修架、大修等，智能组织针对维修任务的日常行动计划，并提供维修电子手册等。智能专家诊断系统作为城市轨道交通车辆智能运维系统的关键系统，采用大数据、人工智能、模糊逻辑等推理算法对车辆行驶状况进行监测预测，对车辆健康状况进行评估，再结合车辆段或者停车场的维修资源，做出适当的维修决策，实现对主要设备和零部件的预测维修，保证车辆的安全高效运行。

3 智能运维的目标

(1)全面提升巡检自动化水平

对关键设备运行状态全面、实时监测，对运行数据深入分析及健康评价，实现设备运行状态智能诊断，结合设备运行参数在线监测和设备环境监测，用远程巡检代替现场巡检，实现设备现场管理无人化，解放维修维护人员。

(2)实现关键设备健康管理

通过全面感知设备状态和数据分析实现关键设备健康状态评估和故障预测，在设备异常时能够及时发现、及时处理，降低故障发生率。

(3)提高设备维修效率

结合大数据实现故障原因分析、判断设备健康状况、及时预判故障点位、指导维保工作，触发维护维修系统派发维修工单、领料工单，推送故障信息至值班人员，提升维修效率。

(4)优化检修模式

现有检修周期缺少理论依据和验证，通过智能运维平台可开展深入分析故障原因、增加设备状态监测参数、全面评价设备状态、根据设备状态采取合理检修手段等工作，进而实现检修模式优化。

(5)提高运维管理水平

完善智能运维模块功能，实现各级管理人员通过云平台(OA)掌控现场设备状态、人员作业状态、故障抢修情况等，丰富管理手段。

4城市轨道交通车辆智能维护现状

智能化运维检测可以说是城市轨道交通车辆运维检测的必然选择,提高运维检测的效率和质量具有重要意义。近年来，中国各大城市的地铁公司都在探索性地开展车辆运维智能检测的应用，积极研究本地智能运维模式。然而，目前我国大部分地铁公司都将车辆的安全使用作为基本目标，大多数维修制度都比较保守，普遍存在过度维修现象，造成额外的人力、财力等资源的浪费。目前，虽然城市轨道交通车辆的运营和维护受到了一定的重视，并取得了一定的成效，但基本仍以检测为主，这使得用于检测地铁车辆和维护的智能技术没有得到广泛应用，严重阻碍了智能运维技术的进一步发展。

5 智能运维体系建设策略

结合企业发展实际采用“总体规划，分步实施，专业建设”的建设策略，充分利用新一代信息技术发展，通过数字化→智能化→智慧化的建设路径逐步完善轨道交通智能运维体系，最终形成设备安全可靠、人员精简高效、成本效益可控、应急保障迅速的运维管理新模式。

数字化阶段实现以下目标：

(1）运维信息数据化：通过手机APP、手持终端等，利用数字化、信息化手段将现有日常手工台账及作业记录统一转变为数据化信息。

(2）生产作业信息化：通过信息化管理手段将日常生产管理、资源调配、人员管理等工作流程实现信息化转变。

(3）设施设备标签化：通过二维码、物联网等电子标签技术，实现设施设备资产管理标签化，与运维终端设备实现信息互联互通。

(4）设备装备智能化：以运营需求为基础，结合物联网及人工智能技术发展，建立轨道交通设备运维子系统级设备自身监测指标及标准，同时制定数据标准化规则，将其纳入设备采购需求，指导轨道交通建设数字化转型。

智能化阶段主要实现以下目标：

(1）设备巡检自动化：通过人工智能、视频分析技术等技术，利用车载监测设备、远程机器人、视频监控、无人机等实现设备状态自动化巡检。

(2）资产状态可视化：利用BIM、GIS、3D等三维可视化技术，实现设备资产状态远程监控、可视化展示。

智慧化阶段主要实现以下目标：

(1）设备寿命精确化：基于大数据分析技术，以最小维修单元为基准实现设施设备寿命精细化管理。

(2）设备维修状态化：利用云平台、大数据平台支撑，对设备状态实时监测，以设备状态为基准指导设备维修工作开展，实现状态修模式转变。

6结语

随着城市轨道交通路网规模快速扩张，城市轨道交通设备数量迅速增加，新技术的发展和应用为提升管理水平创造了可能，城市轨道交通车辆智能运维系统应运而生。城市轨道交通是复杂的系统工程，涉及车辆、信号、供电、通信、自动售检票等多个系统，包括众多子系统及产品部件，系统的安全、稳定运行需要各专业设施、设备处于良好的服役状态。智能运维赋能城轨产业已成必然趋势。

参考文献：

[1]杜心言.轨道交通智能运维与创新平台建设[J].现代城市轨道交通,2019(06):1-9.

[2]刘丙林,朱佳,李翔宇.城市轨道交通车辆智能运维系统探索与研究[J].现代城市轨道交通,2019(06):16-21.

[3]刘述芳.城市轨道交通关键设备智能运维系统初步建构[J].设备管理与维修,2018(Z1):22-23.