城市軌道車輛智慧化發展趨勢探討

陳林泉

（廣州地鐵集團有限公司，廣州 510000）

隨著城市地鐵發展成網，地鐵出行在公共交通出行中所占的比例呈逐年上升趨勢，市民對地鐵的準點、安全要求也越來越高。與此同時，隨著國民經濟發展，人口素質提升，人力成本占地鐵運維成本的比重也越來越突出。基于以上背景，提高地鐵車輛運行安全以及可靠性，同時進一步降低運維成本成為地鐵車輛運維發展不能回避的問題。

1 現狀

城市地鐵朝著智能化、智慧化方向發展，列車維護由計劃修向狀態修方向發展。一方面，檢視設備，如果從計劃修過渡到狀態修，如何全面自動化獲取設備的狀態。另一方面，如果設備出現故障，如何確保設備的冗余功能完全滿足運維要求。根據此思路，對當下的地鐵車輛及其維護管理進行全面分析。

1.1 設備監測手段有限

按照傳統的專業劃分方法，列車主要劃分為電氣系統與機械系統。電氣系統目前主要實現了電氣化控制、存儲功能，但系統的自診斷監測功能仍然不夠。例如，對于關鍵列車線沒有實時監測，仍然依賴作業人員定期檢測對線路的電阻測量；對于列車的繼電器檢查，也依賴作業人員定期對繼電器的接通電阻進行測量。機械系統現階段的監測裝置主要集中在旋轉部件的軸承振動監測，如圖1所示，對于關鍵部件的應力監測、疲勞監測、壽命監測仍比較缺乏。

1.2 關鍵設備的冗余度較低

目前，列車的蓄電池、輔助系統、牽引系統和制動系統都具有一定的冗余性，但仍然存在很多咽喉設備沒有冗余功能，成為地鐵列車運行重大隱患點。

例如，列車線是110V系統的關鍵部件，但整車的列車線基本沒有冗余，尤其是關鍵列車線。如牽引列車線、制動列車線貫穿整車，途徑多個車鉤連接點，一旦某個車鉤連接點出現異常，將造成列車緊制或無法動車，給地鐵運營帶來較大影響。

圖1 走行部車載故障診斷系統總體圖

1.3 列車子系統環境數據未接入數據平臺

地鐵列車智慧化，離不開列車數據智慧化處理，數據是智慧化分析系統的基本要素。

目前，部分列車已布置了IP維護網，列車的狀態數據已逐步同步到云端，為后續分析處理提供了處理基礎。但是，部分底層環境數據仍留在列車本地，成為大數據分析的瓶頸。例如，廣播系統的運行數據、車門系統的運行數據僅僅存儲在本地的記錄，云端僅能接收到系統的診斷結果數據。如此一來，一旦出現出門故障，缺乏環境數據，依然依賴檢修人員到現場下載數據進行分析。

1.4 列車檢修自動化程度低

列車智慧化發展，一方面要求列車本身變得更智能，列車能自動生產數據；另一方面，與列車關聯的維修業務也需要生產數據。

目前，檢修所使用的工器具尚未完成更新迭代，不具備數據通信功能，缺乏數據交互能力。數據源頭依靠業務人員手工輸入，業務數據自動化采集率低。車輛智慧化，離不開檢修的工器具革命。同時，列車檢修是一項高度重復的工作，這與人追求新鮮事物的天性存在一定的矛盾，人力成本逐年上升。因此，人員應朝精簡方向發展，重復的工作需向自動化發展。

2 發展趨勢

2.1 列車咽喉設備冗余度提高

檢視列車可知，列車的通信網絡、110V供電系統仍然存在咽喉區。以列車通信網絡為例，如圖2所示，列車通信網絡盡管采用了雙通道傳輸，但雙通道的硬線均集成在同一個車鉤插頭上，一旦插頭出現問題，網絡的冗余功能將失效。

未來，在無線通信技術的安全性以及抗干擾性進一步發展成熟后，可以借助無線通信技術，在列車傳輸介質方面，為列車通信提供冗余的條件。

圖2 列車網絡拓撲圖

2.2 列車子系統更智能

智能運維平臺是一個面向業務的平臺，對于列車級以下的設備無法專業判斷設備的健康水平，無法判斷設備的壽命情況，因此，智能運維平臺是一個綜合平臺。它的任務是完成中央級的任務、收集各子系統設備的信息。

對于列車級以下的子設備，如牽引電機、轉向架的全生命周期維護監測，應由子級的設備管理平臺進行監測、診斷。

未來，子系統的供貨商應將設備的可靠性分析，將理論搬到列車上，實時利用自身的監測數據，自主分析設備的健康狀態。

2.3 專業維護系統上線

列車檢修維護，跟工廠的流水線生產具有一定的相似性。但目前，維修的電子化、信息化程度較低。未來，在檢修計劃安排、檢修要素準備等方面，不再需要設備技術管理人員干預，而是由專業維護系統驅動。

2.4 大型綜合管理系統應運而生

地鐵列車智慧化發展，涉及列車自身狀態透明化、檢修計劃自動化、檢修過程信息化、檢修要素準備自動化等。

車輛檢修是一個龐大的系統，涉及調度員、技術工程師、檢修班組，涉及檢修計劃、要求的流轉，需要朝智慧化發展，減少人的干預。因此，必然存在多個業務系統并行發展的趨勢。

智慧化發展，意味著業務流程信息化程度越來越高，必然需要進一步提升數據自動化采集能力。同時，打通各業務系統之間的數據交流，減少人工手工錄入，也是智慧化發展的要求。因此，也必然催生服務于業務系統整合的大系統，系統框架如圖3所示。

圖3 系統框架

3 結語

本文根據中國城市軌道交通智慧城軌發展綱要，分析當前地鐵列車設備以及列車檢修業務存在的不足，提出列車設備以及智能維護系統建設未來提升的方向，為城市軌道車輛智慧化發展提供參考思路。