軌道交通智能運維與創新平臺建設

周志林

（南寧軌道交通集團有限責任公司運營分公司，廣西南寧 530000）

1 軌道交通概述

1.1 軌道交通分類以及特點

1.1.1 分類

結合我國軌道交通發展歷史，鐵路從傳統低速客運的單一運行模式，發展成為高速鐵路、快速鐵路和普通鐵路等軌道交通方式。城市軌道交通在傳統軌道車輛基礎上進行不斷更新，涉及地鐵、輕軌、磁懸浮列車和軌道電車等。同時，一些國家現階段都在研發高速軌道交通，科學選用新的能源和先進驅動，促進城市軌道交通的發展，提升城市的發展速度[1]。

1.1.2 特點

軌道交通運輸具有運輸規模大、安全、穩定、速度快、節能環保等特點，在我國城市交通運輸行業當中，已經從單一運輸能源消耗、資源浪費、環境質量影響等相關方面進行深入了解和分析，其中軌道交通占據絕對優勢。

與此同時，軌道交通線路運行有自身特定線路，再加上范圍廣、成本投入量大，周期應用時間長等問題，對專業技術提出了更高的要求，對運行人員的綜合素質和安全也會格外重視。

1.2 系統裝備和設施構建

軌道交通行業系統裝備和基礎設備構建體系規模較大，應用技術比較復雜。運行車輛相關系統包含動車組、機車車輛、供電系統、信號系統、通信系統、屏蔽門、軌道線路等。車站服務相關系統包括自動售票檢票系統、綜合監控系統、環境控制、隧道通風系統、給排水以及消防系統、安防保護裝置等。基礎設施包含橋梁、隧道、車站、機車車輛和設備維護維修、工程施工安裝設施等。

2 城市軌道交通車輛智能運維系統功能

2.1 智能檢修系統

2.1.1 檢修機器人

檢修機器人主要將機器人技術、控制技術、先進計算法等進行相互運用，在車輛運行過程中可以通過側面和車底利用動態和靜態兩種形式搜集相關資源，借助專業圖像處理技術加強對其采取全面控制和處理，精準診斷出對象車輛是否出現異常現象。車輛底部定位模式具體涵蓋兩部分，一種是面部診斷設備，目的是運用車底設備加強定位功能。二是線掃相機，主要作用于車底設備，大規模收集圖像。要想確保收集質量，工作人員通過設定齒輪編碼器，降低設備收集圖像出現的畫質不清晰等問題。

2.1.2 走行部檢測

走行部檢測安裝位置在車庫標記處，利用不停車檢測的方式在車輛運輸中自主采集走行部信息，充分檢測出其是否存在隱患。走行部檢測裝置主要功能是當車輛通過標記處時會利用速度不規律等促使車體整體引發車輛變化，借助采集圖像和系統解決算法精準診斷當前車輛運行情況，有助于軌道交通安全、可靠。

2.2 智能管理系統

2.2.1 車輛狀態管理

軌道交通車輛已經開始運行到固定階段，智能運維系統需要借助自身定位裝置對車輛運作情況展開動態檢測功能，科學利用自動定位裝置推動車輛精準停留到對應軌道，還能為有關人員提供相應數據，例如車輛故障、異常狀態等。除此之外，車輛狀態管理系統會根據規律預算法對軌道內的車輛情況進行整體檢測，診斷其是否達到規定要求，從而做出相應的正確指令，滿足車輛安全管理標準[2]。

2.2.2 運營規劃管理

智能運維系統需要按照當前車輛情況、軌道位置、檢修計劃、運行里程等科學構建數字化管理模型，依靠很多影響因素產生的數值，科學規劃車輛運行自主排序方案。另外，調度人員會按照軌道交通運作情況對運行規劃進行合理優化，如果出現收回軌道交通車輛問題，調度人員應當及時改動車輛運行方向，確保系統模型按照車輛調度狀況主動升級運行內容，提高運行管理水平。

2.2.3 車輛定位管理

定位管理是智能運維系統運用最為廣泛的功能之一，系統控制功能會借助車輛運行定位裝置和寬帶定位功能精準定位車輛，便于控制中心實時查看。除此之外，工作人員必須嚴格佩戴安全帽，通過定位設備展開通信工作，智能系統會利用定位功能準確掌握實際位置。

2.2.4 智能移動終端

工作人員經常會手握終端設備填寫維修表格，例如送電維修申請、物品借用申請等。工作人員借助二維碼掃描的方式填寫檢修表格，能有效提高維修工作效率。

與此同時，工作人員在匯報車輛問題時可以選用移動終端設備對車輛問題位置進行具體拍照，也可以利用視頻的方式匯報問題，方便相關人員進入智能運維系統找尋車輛整體情況，增強工作效率和質量，保障檢修工作更加完善。

3 城市軌道交通智能運維系統應用存在的故障

3.1 車門機械系統常見故障

3.1.1 機械干擾

機械干擾主要是門板處于應用狀態下，與門框保護板或者是門機構驅動裝置產生機械式干擾行為，具體原因是門罩板安裝或者是車門設備改動不合理，此類問題在新車輛調試、運行剛開始期間容易產生。

3.1.2 機械尺寸變動

車輛在行駛過程中，由于客流量過大，再加上車身阻礙程度降低，導致車門相關部件與車身結構不符，出現結構變動、車門打開或者是關閉不到位問題。

3.1.3 緊固件松動

車輛在運行過程中，由于震動沖擊性過大，再加上長期運行導致緊固件不緊固，車門尺寸和結構會出現明顯變動，從而出現車門故障。

3.1.4 部件裂縫、折斷

在軌道車輛運行過程中，車門會出現頻繁開關現象，甚至因受力不均衡、材料質量、設計漏洞以及安裝不合理等造成部分結構出現裂痕、折斷現象，對乘客安全帶來安全威脅。

3.1.5 車門電機皮帶斷裂

車輛在行駛一段時間后，車門電機皮帶會出現不牢固現象，甚至還會出現皮帶松弛、斷裂問題，以至于車輛開關門不能保持緊固狀態，促使車門電機無法發揮作用。現階段，車門皮帶會選用內襯擴張鋼絲，可以充分體現出較強的抗疲勞效果。皮帶正式安裝完整后會出現較強張力，利用驅動機器配備的皮帶滿足張力標準，如果皮帶表層出現裂縫、斷裂現象，必須通知維修人員及時更換，避免后期使用造成安全事故。

3.2 轉向架的常見故障

3.2.1 轉向架結構裂痕

轉向架結構主要選用焊接方式，但因為焊接工藝、結構設計和適應環境等，很容易在轉角處、焊接位置出現較強受力，在承載負荷下出現裂縫，裂縫位置主要集中在焊接處、電機吊座等部位。所以，在日常檢查轉向架電機吊座等方面應當對其加大關注，如果出現問題必須選擇相應處理措施。在實際應用中，一旦外部結構出現問題，及時選用針對性解決方式，避免影響車輛后期使用。

3.2.2 軸箱異常噪音

車輛在正常行駛過程中軸箱出現異常噪音，主要原因是因為軸箱內部缺少潤滑劑，導致軸箱轉動部件相互碰撞的結果。另外，由于軸承部位過度損壞，促使軸承不能正常工作，也可能出現明顯噪音問題。這一情況的發生會隱藏很大安全隱患，必須及時找出問題出現的成因，充分做好有效處理工作，避免阻礙車輛行駛。

4 軌道交通智能運維體系構建

4.1 智能維修工作

軌道交通系統會涉及動態和靜態融合的運作體系，系統在內部環境下收集信息過程中，必須借助很多集成技術保障內部信息采集的準確性，比如將外部傳感器作為主要信息采集設備，不僅可以對車輛動態和靜態情況進行精確診斷，還能精準定位出車輛內部和底部運作情況，利用不同層面技術，多方位分析車輛運行狀況。

與此同時，重點關注車輛運作抖動情況，當車輛外部出現信息采集內容時，必須重點關注主要信息實際位置，能夠在出現問題時可以發揮內部傳感器功能，有效傳遞信息，保障數據庫資源整合完善。從技術特點角度分析，智能檢修體系以面陣相機為主，深入測定內部信息，通過準確計算方法、模糊控制方法等，對設備出現的信息采取動態化管理，經過細致篩查和整合傳送到數據庫當中，通過依次對比，切實診斷出當前設備是否達到當前部件運行標準。

4.2 監控設備集成管理

第一，利用監控設備進行再次創新和研發，構建成相應BIM 數字模型，進入到監控模型之后準確查看監控畫面。第二，依靠監控設備觀察不同車輛運行情況，將不同設備標注成對應顏色，一旦設備出現問題可以立即發出維修警報，提醒有關人員進行維修。第三，科學借助搜索設備類型、編號的方式，仔細觀察設備內部信息內容。第四，設備模型實現有效旋轉，為相關人員檢查問題提供諸多便利，同時還能準確找出故障出現的具體位置。第五，利用相同安全權限確定技術，有助于操作人員實現全面管控，加強管理動態進展。第六，充分構建成樹形結果搜索形式，仔細檢查設備完整層次結構，幫助用戶能夠快速找出所需數據。

4.3 平臺構架

構建成智能運維數字化平臺需要重點銜接、分析數據，組建成基本數據結構，從不同角度儲存數據，同時深入發掘數據。數字化平臺構架會由IaaS 層、PaaS層、SaaS 層，每個層級運行都要保持密切協助關系，全面落實到數據產生、集中、分析和運用等方面。技術構架包含安全運維體系，主要適用于標準化數據處理流程，為有關人員提供可靠、穩定訪問權限。

4.4 走行檢測工序

當車輛在行駛中進行檢測，無須車輛保持靜止狀態，可以在軌道和車輛外部安裝檢測部件，為車輛運行采集準確信息，這一系統的設定，有效提高車輛行駛情況，具有較強準確性，通過依靠數字處理技術，采取精準圖像分析方式，能夠在車輛運行過程中第一時間發現車輛異常情況，獲取數據庫模型實時定位，利用關鍵部件進行整體檢測，有助于發現車輛部件變形問題。根據當前走行檢測工序體系來說，具體選用圖像收集法、準確計算法，對車輛行駛情況展現出特殊數據，同時還要和當前數據庫相互比對，一旦二者數據出現差異，便會自動報警。

5 軌道交通技術創新平臺建設

5.1 國家軌道交通技術創新框架

隨著我國社會迅速發展，城市建設也在快速進步，也為科學技術創新提供了豐富的研發空間，作為新時代發展支撐點，推動經濟不斷提升。現階段，新技術、新產業正處于上升發展趨勢，科學技術成為增長社會經濟的主要支撐力。

我國經過長時間研發，使軌道交通行業有了國家級軌道交通技術創新框架，將現代軌道交通實驗室作為專業性強、涉及內容多的國家級研發機構，從“十二五”開始，我國相關政府部門開始提出城市軌道交通創新平臺，積極開展相關組織活動。因此，結合相關部門審批意見，根據國家工程實驗室共同成立相關公司，將創新平臺拓展到有關行業范疇內。現階段，每個實驗室都在重點研發軌道交通建設平臺和智能運維項目，有效提升我國軌道交通技術創新能力。

5.2 城市軌道交通安全與運維保障國家工程實驗室

隨著社會不斷發展，很多一線城市的交通企業也開始逐漸申請“城市軌道交通系統安全保障國家工程實驗室”，近年來，也取得了很多成果，使實驗室內部技術已經達到國際頂尖技術。

城市軌道交通系統安全保障國家工程實驗室智能運維管理平臺，主要作用為在線監測和離線監測、實景驗證和仿真分析、數據發掘和風險預測。

現階段，我國相關實驗室已經開始實行新的研發模式，積極整改全部產業，將所有成果實行對應轉換，并且銷售這一產品。在以后幾年內，有可能會轉化為大量市場銷售份額，大幅度提高產品銷售效率。現在有很多一線城市已經開啟軌道交通車輛智能運維國家工程項目，這一項目的正式實施，與未來技術體系以及經營組織管理制度形成直接關聯，強化城市軌道交通行業創新思維，增強車輛運行速度，推動企業培養創新型人才。

6 結語

軌道交通系統的運行模式，主要依靠信息技術、數字化技術以及傳感技術，利用系統與車輛設備相互協助實現關聯，充分規范系統運行性質。為了全面提升系統運作效率，必須對技術、系統、設備特點進行深入分析，科學采用針對性運維方法，確保軌道交通系統運行更加安全、穩定。