地铁智慧运维平台建设方案研究

地铁智慧运维平台建设方案研究

李若虹

摘要：随着各地区地铁线路的不断开通，各轨道交通集团纷纷确立了建设安全、可靠、高效、集约化、网络化的城市轨道交通并确保其可持续发展的战略目标，这使得各运维管理部门面临巨大挑战，特别是在网络化条件下，对城市轨道交通关键设备的系统维护和全生命周期管理的需求日益增加，也带来了更大的困扰。如何在保障轨道交通系统安全可靠运营的基础上最大限度降低维修成本，满足环境可持续发展战略要求的同时提升轨道交通设备智能化管理水平，成为了城市轨道交通建设和发展的目标之一。这也对人员数量、专业知识、信息管理、设备维修等多方面提出了更高的要求。

关键词：地铁智慧；运维平台；建设方案

引言

随着地铁客流密度的不断增大，列车运行间隔越来越短，这对轨道交通的安全可靠运维提出了更高的要求。传统的地铁车辆运维模式难以有效整合车辆运维各系统、各环节的运维数据，各专业之间难以进行信息交换，导致目前的车辆维护存在以下问题：①人工检修工作量大、耗时长；部件尺寸测量主要依靠人工经验，数据记录不够规范准确。②车辆运维数据记录没有统一标准，各系统数据难以耦合分析；关键部件缺乏故障在途检测预警，库内静态检查时难以发现隐患；设备状态评估缺少大数据算法支撑，无法进行状态修，列车全生命周期维护成本高；故障处理以人工经验为主进行判断。③数据价值挖掘能力较弱，车辆多维状态、检修数据分散，无有效技术手段挖掘数据价值，不利于提升运维策略。

1城市轨道交通中地铁运维现状

一是地铁终端监控设备智能化程度低，感知能力不足，覆盖范围小，使得监控信息较差，无法为运维人员提供数据依据。二是地铁运维系统通常按专业独立建设，不同专业的运维系统分散程度较高，使得各个系统之间的互联互通性较差，无法实现对地铁的协同运维。三是地铁不同运维系统之间的信息数据共享程度较低，极易产生数据孤岛现象，无法为管理人员的管理决策提供数据依据，使得地铁运维系统的数据分析能力较弱。四是在故障检修方面过于依赖于人工检修，部分区域仍然处于“计划修”阶段，维护成本较高，且效率较低。五是受地铁运维系统的架构影响，地铁终端设备无法实现信息数据的实时传输、分析以及存储、应用，极大程度地降低了地铁运维系统的实时性

2地铁智慧运维平台建设方案

2.1传输层和计算中心

传输层负责相关信息和数据的传输，建立数据传输通道连接大量专业设备，实现信息和数据的共享和互通。该层使用的网络协议应符合行业标准和国家标准。计算中心设有云平台，是智能运维系统的核心部分，通过连接层对所有数据来源进行监控，从而构建出资源、服务、数据等方面全面整合的系统。计算中心由基础层、资源层、技术层和数据层构成，并具备连接防火墙的外部接口和用于接收底层数据的内部接口。基础层负责对资源层中的所有资源进行协调，管理。资源层负责整合有关存储、计算、安全、传输等方面的资源，通过基础层的支持实现资源的自动化分配，为云平台提供资源保障，且通过统一的标准和外部接口，能够提升数据的处理量，扩展线路，从而实现业务的拓展。技术层使用分布式计算技术，为智能运维系统提供分布式数据库、容器集群、开发框架等基础应用环境。数据层综合运用大数据技术、数据挖掘技术，实现对数据的实时接入处理和存储等功能，并生成反应地铁实际运行情况的数据模型，通过连接层分发至感知层的相关设备中，降低数据的响应时间。同时数据层还包括数据安全方面的内容，通过赋予不同用户的操作权限，保障数据安全，规避安全风险[1]。

2.2业务层

一是监测模块。该模块主要通过云平台、连接层和感知层获取与地铁运营设备密切相关的信息数据，实现对地铁的全覆盖实时监控，并通过图形化人机交互界面为管理人员和监控人员提供可视化的信息显示。具体包括设备运行状态监测、故障预报、故障诊断、能耗监测以及运行环境监测等。二是健康管理模块。基于感知层所收集的数据和云平台的存储功能，以设备档案的形式，实现对所有设备的全生命周期管理。利用云平台的计算功能，根据不同设备的运行状态、历史维修数据、运行时间等基础参数，实现对不同设备的健康管理，并记录同类型、同批次相关设备的故障信息，为运维检修人员提供检修方向。三是分析模块。基于深度学习技术、云计算技术，对地铁运维过程中产生的数据进行深度挖掘、分析，为设备检修提供支持，包括对设备的性能变化趋势分析、故障规律分析，并支持故障设备的快速定位、原因溯源、故障参数回放等功能。四是应急指挥模块。此模块包括应急指挥调度、资源协调、事故评价等功能。当地铁进入紧急状态时，智能运维系统便会将资源倾斜到故障位置及周边设备，及时通知管理人员；管理人员通过人机交互界面进行统一协调和指挥，尽可能缩短响应时间，快速处理紧急事件或故障，避免影响范围扩大。

2.3车辆运维智能监控系统

车辆运维智能监控系统对车辆运行的线路情况进行监控，实时跟踪车辆位置信息，动态展示车辆当前状态；在地面对车辆司机屏关键信息进行复现，实现车地数据同步显示；实时统计场段内车辆运维状态，包括当前车辆所在场段内股道编号、当前车辆作业计划进度、当前车辆实际作业进度等关键信息；动态显示场段内接入智能运维系统的关键系统或设备的运行状态，并对异常状态通过声光电形式进行及时报警，使运维人员能够及时掌握车辆、设备、作业状态，实现对运维信息的全方位监控

[2]。

2.4车辆智能检测系统

车辆智能检测系统对车载监控数据、轨侧检测数据、现场工艺设备运行数据、轨道信号数据、牵引供电数据进行汇总，实时显示与车辆运行维护相关的关键状态信息和故障数据，包括车辆故障时间、故障位置、故障现象等，使运维人员能及时掌握车辆故障数据，提前制定检修计划、安排检修资源进行针对性检修；通过接入状态数据、检测数据等，利用特征提取和性能建模进行性能检测，也可利用预警规则进行规则预警，并且可进行预警报警项的处理和维修建议的实时推送，主要实现故障报警、阈值预警、突变预警、趋势预警等功能。

2.5数据处理模块

实时运维处理模块可以实时高效地访问各种地铁运维数据源，对环境中的运维数据进行采集、统一管理和存储，并通过便捷强大的建模分析工具对数据进行关联分析和业务建模。结果实时输出给大屏展示、仪表盘以及其他应用，并且通过数据与算法结合，为将来实现智能化运维场景提供基础。实时查看和监控大数据平台的各项数据管理视图；在统一管理界面对所有数据源进行查看和管理，支持流式数据源和数据库等数据源各类数据源的定义、配置和管理；统一数据处理管理界面，提供数据处理流程的查看和管理；数据分析通过创建数据模型对来自数据源的数据进行查询分析，查询结果可以输出给数据呈现自定义视图、大屏展示、业务指标监控等业务应用；提供仪表盘、多维度数据视图，自定义数据可视化呈现[3]。

结束语

地铁智能运维平台是近年来地铁建设的重点。国内很多城市都进行了相关的尝试，主要集中在关键设备设施全生命周期的健康监测和故障智能诊断以及成本分析，具体的解决方案不尽相同，但是还未形成行业标准。本文结合城市轨道交通中地铁运维现状，较全面地描述了地铁智慧运维管控平台建设的重点和方向，不仅降低了人工成本，同时能够保障所有巡检数据有据可查。

参考文献：

[1]侯文军,匡继承,钟允.深铁运营智慧运维设计规范研究[J].城市建设理论研究(电子版),2020(01):31-32.

[2]谢竹伟,邱伟明.城市轨道车辆智能化车联网运维平台研究[J].中国标准化,2019(S2):190-195.

[3]侯文军,吴彩秀.地铁车辆智慧运维平台研究[J].电力机车与城轨车辆,2019,42(06):1-3.