大數據和人工智能發展中的智慧地鐵運維研究

辛欣

（西安市軌道交通集團有限公司運營分公司，陜西 西安710000）

1 城市軌道交通的相關概述

軌道交通就是運營車輛在特定的軌道上行駛的運輸工具。我們認知里的軌道交通就是城市快速鐵路交通系統，簡稱地鐵。地鐵最大的優點就是可以在人口密集、地上交通擁堵的情況下實現長距離、大容量、高效率的運輸目的，地鐵的班次比較密，多數情況下都是三、四分鐘一個班次，容載量非常大，一輛普通的8 節地鐵的運輸人次可達3000 人，是普通公交汽車的30倍，而且地鐵的準點率非常高，無論是刮風下雨，還是冰凍下雪，地鐵的運行幾乎不受外在因素的影響，可以保證人們出行時對時間的需求，另外一點非常值得關注的是，地鐵的運營費用比較低，使用電能滿足動力需求，能夠實現節能環保的要求。

凡事有利就有弊，地鐵縱然有諸多優點，但仍存在著一定的缺點，地鐵的投資非常大，對資金、人力、物力、技術的要求非常高，而且建設周期非常久，據不完全統計數據可知，一條普通的30km 長的城市地鐵項目的建設投資金額就高達200～300 億元，地鐵的建設周期普遍為5～6 年之久，而且地鐵的修建需要充足的空間，部分城市的地形無法滿足城市地鐵的建設要求。地鐵在建成之后的運維的成本以及技術要求也非常高，高成本、高人力、高技術要求成為了阻礙地鐵快速發展的制約因素。

2 城市地鐵系統的裝備及基礎設施的主要構成

城市地鐵系統的構成非常龐大，并且對技術的要求也比較高，地鐵系統主要有行車相關系統、車站服務相關系統以及基礎設施等相關系統構成的。

行車相關系統的主要組成部分為動車組、供電系統、信號系統、通信系統、屏蔽門、安全門以及軌道線路，這是地鐵系統運維最關鍵的部分，同時也是對運維技術要求最高的部分，現如今的地鐵運維的技術難點以及費用居高的原因主要集中于此，當前我國大部分地鐵運維的檢修效率都比較低，地鐵運行設備的種類非常多，規模相對也比較大，為了保障地鐵運行的安全，必須要每天都對地鐵行車系統進行檢修，而且還不能影響到地鐵的正常運行，這就使得地鐵檢修的任務量非常繁重，維修強度比較大。同時，地鐵行車系統的檢修質量要求也比較高，這就導致人工檢修的效率比較低，地鐵行車系統的檢修需要大量的人工成本，導致運維成本居高不下，給地鐵運維工作帶來了極大的壓力。

車站服務相關系統主要包括自動售檢票系統、綜合監控系統、環境控制以及隧道通風系統、給排水及消防系統、電梯與自動扶梯、安防設施等，這是地鐵正常運營的重要保障系統，對地鐵的正常運營其中至關重要的作用。基礎設施主要由橋梁與隧道、車站建筑、安裝設施等構成。車站服務系統與基礎設施為地鐵的運營提供了后勤保障，確保行車系統能夠正常運行，保障地鐵運營不受其他因素干擾。地鐵的正常運營離不開完善的車站服務系統以及基礎設施，地鐵公司每年需要投入大量的資金用于車站服務系統及基礎設施的維保工作。

3 基于大數據和人工智能的智慧地鐵運維體系的構建

為了提升地鐵的運行效率和質量，降低地鐵運營成本，提升地鐵運行的服務質量，各地鐵公司都在積極的引入大數據和人工智能技術，力圖通過物聯網技術、云計算、大數據以及人工智能等現代化的科學技術來打造全新的智慧地鐵系統，以便能夠提升全息感知力、實時分析能力，并且能夠為地鐵運營的決策提供科學的、真實的、準確的依據，同時還能夠提高精準執行的能力，從而打造一個全新的現代化的業務智能聯動、資源智慧配置的地鐵運輸及服務系統。

地鐵的運維是對地鐵公司的發展以及軌道交通行業的可持續發展起著至關重要的作用，現如今的地鐵運維是各地鐵公司的攻關難點，維保人員需要量大、設備故障無法準確預知、設備過度維護、設備的維護手段落后、地鐵運營各業務系統的信息不整合、數據信息無法實時分析、運營單位無法及時根據有效的信息做出正確的決策、設備維護的人工成本效率低等問題嚴重的困擾著地鐵公司的健康、穩定發展。為了改變這種現狀，地鐵公司緊緊抓住歷史發展的機遇，以期將大數據、人工智能等現代化技術應用于地鐵運維工作中，從而打造出一套完善的、先進的智慧地鐵運維系統，從而提升地鐵運營的經濟效益。

物聯網、云計算、大數據與人工智能等現代化的先進技術極大的方便了人們的生活和工作，在地鐵的運維工作中融合人工智能和大數據等現代化技術可以顯著的提高地鐵運維的效率和質量，能夠實現全面感知、深度融合的目的，同時還可以有針對性的主動服務，并根據有效的、及時的信息做出科學的決策。充分運用現代化的科學技術可以建立實時的動態信息服務體系，能夠深度挖掘地鐵運維管理工作中需要的相關信息和數據，從而找出對地鐵運維產生影響的問題，并根據問題建立全面的分析模型，科學、合理的優化資源配置，提升地鐵運營的業務決策能力，加強對地鐵資源的管理能力，進一步提升地鐵輔助服務能力，實現高效、環保、人性和資源的高度協調，全力打造一套全新的、現代化的、立體化的智慧運維系統。

3.1 智慧地鐵運維的平臺架構

智慧地鐵運維平臺主要分為感知執行層、數據傳輸層以及業務分析層。感知執行層主要是將溫度、力、紅外線、激光、聲音以及視覺等傳感裝置進行互聯，充分利用大數據和人工智能技術將傳感裝置向著微型化、集成化、標準化和移動化的方向發展，從而達到前端數據的智能化感知效果。數據傳輸層是以通信傳輸的骨干網絡作為基礎傳輸載體，將大數據、5G等先進的科學技術應用于數據傳輸網絡中，打造一條高效、便捷的數據信息傳輸通道，將數據的傳輸和存儲能力大大提高，擴大數據傳輸和存儲的容量，實現標準化、可視化、持久化的地鐵信息數據儲存體系，為地鐵運營的數據分析提供全面的、準確的、科學的數據依據。業務分析層是建設智慧地鐵運維體系的重要組成部分，將現代化的云計算、人工智能、物聯網和大數據技術應用到地鐵運營管理工作中，積極的引入現代化的智能分析軟件，并購置物聯網、人工智能硬件設備，對地鐵運維工作中的聲音、圖像、視頻、文字等信息進行集中的整合，并利用大數據對這些非結構化的內容進行綜合的分析和處理，高效的處理、分析地鐵運營數據，同時還可以對地鐵維保的備件進行有效的管理，另外還可以針對地鐵運維中出現的問題，科學、合理、有效的調度維保人員，從而節約人工管理成本，提升工作效率和質量，實現無人化、科學化管理，切實提升地鐵運維管理水平，大大的降低地鐵運維的管理成本以及人工成本，提升地鐵公司的整體經濟效益。

3.2 實現智慧地鐵運維的關鍵技術

智慧地鐵運維的實現是未來地鐵行業發展的趨勢，但智慧地鐵運維體系的構建需要大量的先進科學技術的支持，智慧地鐵運維要充分利用好物聯網技術同時還需要WIFI 網絡的全覆蓋，或者充分利用即將普及推廣的5G 技術，依靠強大的的數據傳輸能力來實現感知層和執行設備之間的互聯，并能夠及時、高效、安全、準確的將信息進行傳輸。另外，還要結合智慧地鐵運維的實現要求，將云計算、大數據技術以及人工智能技術進行整合，運用大數據技術的分析能力對地鐵運行的經驗、狀態、以及趨勢進行整合和分析，并對地鐵運維中的關鍵設備的故障診斷、預測維修、狀態維護以及剩余壽命估計等進行全面的分析，通過打造智能化、數據化的智能運維管理平臺來收集、整理地鐵運維工作中的各種數據信息，并根據系統預測的各項指標，自動進行處理和分析，從而為地鐵運維管理提供科學、準確的數據依據。