基于智能運維的通信、信號設備維修系統的探索與研究

盧思杰

(上海地鐵維護保障有限公司通號分公司， 200235， 上海∥工程師)

上海城市軌道交通已逐步從傳統、單一線路，向線網化、多元化的復雜路網演進，其運維管理難度隨之大幅增加。對于通信、信號(以下簡稱“通號”)設備的維護而言，維護保障的技術力量不斷被攤薄，現行的維護體系已經難以支撐超大規模網絡的運營維護需求。由于多條線路的周末延時運營進一步壓縮了設備的維護時間，加上線網客流的逐漸攀升、高峰時段發車間隔的進一步縮小，給通號設備的維護造成比以往更大的壓力。

與此同時，隨著物聯網、大數據、云計算、移動互聯網等新一代技術的快速發展和不斷成熟，可以分別從數據智能感知、數據智能分析、數據融合及業務集成、數據便攜化應用等方面為城市軌道交通通號設備的運維提供了數字化轉型支撐，使既有的業務架構及運維模式轉型具備了可行性。由此，如何把數字化技術深入應用到城市軌道交通的運維領域，是當前運維技術、業務架構和管理模式變革亟待解決的問題。本文基于對智能運維的通號維修系統進行探索與研究，通過將積累的運維數據轉變為運維決策依據，最終將決策依據反饋到生產過程中，以形成數字化的運維閉環管理模式，進而逐步構建智能化維修系統。

1 通號設備維修系統的建設需求

1.1 多專業復合及資源集成融合

目前，上海城市軌道交通的通號領域內各監測維護類系統通常按業務專業單獨設置，處于個體的信息孤島狀態，無法有效互聯互通。這一方面不利于跨專業的數據共享、聯動及分析應用，使得實際運維中的數據分析過程耗時、耗力，無法快速診斷故障；另一方面也不利于構建復合工班模式，難以提高運作工效。此外，面對分散孤立的維護終端，設備的維護效率和質量也會受到較大影響。

應通過構建適用于多專業環境下的數據共享資源池，按統一的數據標準和技術規范來設計多專業運維數據平臺，實現運維數據資源的集成融合。此外，還應進一步結合業務的應用場景，實現跨專業之間的聯動應用，形成更高效的運維分析及指導建議，以壓縮復雜場景的故障延時、減少對正常運營的影響。

1.2 設備狀態修模式轉型

當前，常規的設備維護主要采用計劃性巡檢、養護結合故障檢修的方式，對維護人員的維護時間和維護能力要求較高。這樣的維護模式在一定程度上缺乏科學量化的維護依據，容易出現過度維修，從而造成設備新的隱患。因此，采用面向設備狀態、按需維護的模式勢在必行。

基于對既有維護規程的技術支撐性分析，應進一步擴展在線監測的廣度和深度，大幅減少或取消人工巡檢作業；通過設備實時狀態評估，合理制定檢修計劃、延長設備檢修周期；通過設備健康質量評估，科學地建立動態設備個體的中、大修計劃。由此來指導運維人員按設備狀態進行必要的設備保養及維護，減輕維護人員的工作強度，提升設備維護的科學性和精準性。

1.3 設備監測與生產流程智能化聯動

應建立以設備監督和人工確認雙重保障機制的閉環體系，將設備監測和實際生產流程進行智能化聯動。目前，基于智能運維已可實現設備故障的精準定位及原因分析，基于大數據及人工智能技術可對設備的中長期趨勢劣化進行持續跟蹤，以及時發現設備隱患。當智能決策分析反映出設備的狀態異常時，智能運維平臺應主動關聯執行生產工單的觸發及自動填報，由此實現設備狀態和生產過程的智能化聯動。

同時，當工單進行閉環確認時，智能運維系統應具備自動對設備實時狀態進行在線校核功能，當出現設備狀態和人工確認狀態不符時進行及時的風險提示，以避免故障錯誤閉環及人工操作失誤。

1.4 施工檢修過程智能化管控

應建立施工檢修全程的智能化監督及管控體系，以預防和規避因施工作業疏漏造成的運營風險和影響。應基于智能運維實現對檢修任務的精細化管理及監督邏輯匹配，由此形成施工檢修過程的智能化管控模式。

此外，還應通過智能運維移動應用技術實現檢修任務項的輸入及確認，任務項信息發送至智能運維檢修規范信息庫后，應結合設備實時狀態進行在線核檢。當設備的狀態變化信息和規范要求不一致時，應形成規范性監督日志；當設備的檢修后狀態存在異常時，應形成任務項管控回執。檢修人員在接收到智能運維系統的反饋信息后，應實時糾正檢修疏漏，以提升檢修質量。

2 通號設備維修系統的設計方案

數字化、智能化的維修系統是上海城市軌道交通走出運維困局的可行途徑。本文在上海城市軌道交通通號維保體系的實際應用需求及整體規劃設計的基礎上，構建數字化的通號設備維修系統設計方案。

2.1 頂層設計

基于智能運維的通號設備維修系統應圍繞現狀分析的結果進行維修系統頂層體系的業務設計。通過對關鍵業務過程的逐個梳理及分析，結合數字化轉型技術，以期帶來運維技術的提升，并確認智慧維保后的業務轉型方向。在此基礎上，再結合通號的核心業務流程，實現維修業務架構的重塑及優化。

2.2 架構設計

如圖1所示，基于智能運維的通號設備維修系統是跨線路、多專業覆蓋的集成化的運維系統，其主體架構由線路級的專業接入系統，以及線網級的數字化運維系統統一平臺及外部接口系統等組成。

1) 通過設置線路級接入系統，可統一匯聚單線路、單專業下各業務系統的線路級數據，并按標準接口規范集成后接入維修系統，實現全線網數據的統一采集。

2) 通過設置數字化運維系統平臺，可實現維修系統的主體應用。數字化運維系統平臺的功能主要包括：對海量運維數據的標準化匯聚、存儲及服務；提供技術組件、業務組件服務，并提升其應用開發效率；構建數字化運維專業應用及分權限視圖，以滿足業務需求等。

3) 通過設置移動應用實現維護業務的便攜化。

4) 與上海申通地鐵集團有限公司(以下稱“集團”)管理網相連接，獲取及融合各類生產管理信息。

注：PA——公共廣播；PIS——乘客信息系統；CBTC——基于通信的列車控制。

2.3 功能設計

基于智能運維的通號設備維修系統按業務應用功能設計，包括1個運維綜合看板和4個應用核心模塊，如圖2所示。其中：運維綜合看板可實現所轄線路內全專業運營、設備狀態的實時評估及監督，為運維人員提供一覽式的監視視圖；智能診斷模塊可實現跨專業實時專家診斷分析和復雜場景下的綜合分析，為專業工程師提供案例建模及分析手段；應急指揮模塊可實現運營故障應急場景下的“人、事、物、態”4個關鍵要素的綜合聯動應用，提升應急搶修效率；健康管理模塊可實現設備健康狀態評估及全生命周期管理、追蹤，為運維人員提供設備靜態及動態信息的全過程追蹤；生產管理模塊可實現作業工單、作業閉環、檢修管控等功能，為提高運維人員的生產效能提供支撐。

圖2 基于智能運維的通號設備維修系統業務應用功能示意圖

3 通號設備維修系統的應用場景

基于智能運維的通號設備維修系統主要通過數字化、智能化手段，解決現有運維過程中各業務場景面臨的執行效率較低和維修質量不佳問題，不斷優化、完善通號設備運維體系的結構，為上海城市軌道交通的運維數字化轉型提供解決方案。表1為通號設備維修系統的典型數字化運維應用場景。

4 結語

基于智能運維的通號設備維修系統以技術帶動生產，并作用于生產，可充分發揮技術和人的雙向互動及協作效應，從生產自動化、智能化兩方面為通號設備維修的場景創新提供技術支撐，促進維修業務的模式轉型。建立基于數字化的通號設

備運維模式，可進一步提升上海城市軌道交通的運營質量，提高設備維修效率、降低設備運維成本。目前，上海城市軌道交通智能運維在持續發展和演進，在國內外城市軌道交通運維領域中具有示范引導作用，產生了顯著的社會效益和經濟效益。隨著數字化創新技術的更新迭代，基于智能運維的通號設備維修系統將進一步推動運維生產力的提升，為上海城市軌道交通設備運維生產方式的轉型注入數字化動力。