全自動無人駕駛地鐵健康管理系統構想

周陽

摘 要：本文根據近年來地鐵智能化發展趨勢，介紹了目前行業里最“時髦”的“健康管理”系統，對健康管理系統的實現方式、數據采集與處理、主要功能、結構、工作原理等進行了闡述。

關鍵詞：地鐵;全自動無人駕駛;健康管理

0 引言

數智賦能是目前深圳地鐵改革的方面和目標，充分利用智慧運維平臺大數據集群對地鐵列車狀態進行管理是行業發展的大趨勢。近年來，國內地鐵公司都在大力開發“健康管理系統”，深圳地鐵在這方面處于行業引領狀態。

1 全自動無人駕駛地鐵健康管理的實現方式

深圳地鐵全自動無人駕駛地鐵健康管理的實現方式主要如下：（1）健康管理系統包含了地鐵列車走行部、車門系統、空調系統、牽引輔助系統、制動系統、PIS系統、LCU、照明系統等，健康管理系統使用構型數據管理、履歷數據管理及技術資料管理功能。（2）健康管理系統包含車載無線傳輸系統（WTS）、地面系統兩部分。車載無線傳輸系統實現車輛數據集中采集、集中存儲、集中分析處理，并實現車地數據傳輸。健康管理地面系統完成以車輛為中心的數據采集，實現基于構型的車輛狀態、技術資料及履歷等數據管理。健康管理系統通過對以車輛為中心的數據進行智能分析和建模，實現車輛的狀態監視和故障預警，并為維修決策和運維作業提供支撐。

系統整體架構如圖1所示。系統總體數據流如圖2所示。

WTS提供配套的便攜式測試單元（Portable Test Unit，PTU）軟件，以進行系統配置和調試。PTU安裝在Windows操作系統筆記本電腦上，具備如下功能：（1）通信配置：可對WTS與列車各系統的通信協議及點表進行配置。（2）系統配置：可對WTS運行的算法、模型、規則進行配置。（3）診斷調試：可對WTS進行報文分析和日志分析，并且瀏覽各類數據，診斷WTS通信及各項數據分析功能是否正常。（4）系統維護：查看WTS與各子系統的通信狀態;對數據采集節點IP地址進行更改和配置;管理下載文件目錄。（5）設備監控：對WTS進行實時監控，顯示WTS計算資源使用、存儲空間使用、系統故障報警等信息。

地面系統提供數據治理、數據多維分析等數據處理功能，深度挖掘故障本質，為列車運維決策提供專家支持。地面系統可接入深圳地鐵目前的車輛智慧運維平臺。

2 主要功能

健康管理系統需具備主要功能如下：

（1）數據接入與轉發。地面系統接收WTS發送的車輛狀態和故障數據，包括時間、車次、編組、速度、位置、牽引、制動狀態、網壓、網流等關鍵參數，以及車門、空調等關鍵設備工作狀態信息。地面系統配置獨立的數據接入和轉發模塊，且該模塊可獨立部署于通用服務器。主要性能應涵蓋以下內容：1）在網絡條件許可的條件下，支持實時接收WTS發送的車載數據;2）在網絡條件許可的條件下對外提供數據服務接口進行實時數據轉發;3）將WTS存儲的歷史數據按需分段同步至地面系統，并通過接口服務器對外轉發;4）支持第三方系統的數據接口。

（2）數據集成和管理。數據集成管理主要包括以下2方面：1）地面系統提供采集軌旁及車載在線監測系統、車輛段檢修數據的功能，并可結合列車在線運行信息進行處理分析;2）系統提供基于構型管理車輛狀態及技術資料、履歷以及檢修規范文件等數據與文件的功能。

（3）履歷數據管理。系統提供全壽命周期履歷功能，支持管理車輛的全壽命周期履歷數據。設備履歷包含出廠履歷、運營履歷、維修履歷等。系統支持從各類系統通過標準接口獲取數據，完成對車輛全壽命周期的履歷查詢，并為健康管理、運維支持和數據分析模塊提供數據服務。

（4）構型數據管理。1）支持導入車輛廠提供的出廠構型，并基于出廠構型快速搭建車輛維修構型;2）支持對車輛進行系統、子系統、零部件等不同層級，以及區域、功能、物理等不同分解維度構型的搭建和維護，支持在不同層級和分解維度進行數據關聯，滿足車輛和設備參數、履歷等數據管理的需求，同時滿足車輛故障標準化描述及精準定位、排故和維修作業流程標準化、維修資源精細化和標準化的需求，為實現精準維修提供支持;3）支持對車輛和設備維修構型的變更進行記錄，保證車輛和設備技術狀態的一致性，并追溯變更。

（5）對地鐵列車的狀態監視管理。提供故障報警/預警信息集中管理以及故障報警/預警提示功能，并按故障發生系統/部件、位置、故障等級等進行故障報警信息的分類分級展示和查詢。提供列車運行狀態信息、關鍵監測參數的實時監視功能，支持按列車、車廂、系統、部件進行分層級、分類實時展示參數變化動態，并支持列表、曲線等可視化展示方式。

3 結束語

健康管理系統是目前城市軌道交通行業發展的大趨勢，也是全自動無人駕駛技術的主要保障支撐。近年來，隨著業內各專業的共同努力，健康管理系統逐步完善，從最初的“美好構想”到現在的推廣使用已經實現了跨越式發展，但是，智能化健康管理還有很長的路要走，需要各位同行繼續努力。

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