城市軌道交通信號智慧化運維系統的發展與研究

何滿

陜西城際鐵路有限公司 陜西 西安 710018

引言

科學技術的快速發展推動我國進入技術升級改造的快車道，當前我國城市軌道交通信號運維系統存在著很多不足，利用現有的先進技術和手段，對傳統的信號設備運維系統進行智慧化的升級改造可以有效提升故障預判、減少故障對線網正常運行的影響，提升乘客滿意度并最終降低運維成本、提高城市軌道交通系統的運行效率。

1 智慧化運維系統發展現狀

隨著城市軌道交通線網規模的不斷擴增，物聯網、大數據分析及人工智能等新一代信息技術的應用越來越廣泛，城市軌道交通智慧化運維平臺的建設與研究近年來快速起步發展。開發新型智慧化交通管理系統、推廣應用智慧化檢測監測及運維技術在交通強國戰略中具有重要作用和意義。

目前，國內研究主要集中于智慧化運維系統的技術初探及建設方案的初步應用實踐。基于大數據應用，目前針對城市軌道交通信號系統普遍提出5層智慧化運維平臺架構，劃分為：智慧化感知、寬帶與連接、云計算及分析決策，同時將智慧化運維分為感知、規則、理解、預測及閉環5個階段。國外關于城市軌道交通智慧化運維的現有研究較少，仍處于維護拓展和支持系統研究階段。在一體化、集成化建設研究，以及智慧化診斷、預測預警等技術研究方面仍存在不足[1]。

2 城市軌道交通信號系統發展的需求及特征

（1）精簡可靠。信號系統發展的首要特征是精簡可靠的架構。精簡的架構不但減少了硬件設備的投入，減少了故障點，也有利于信號系統的部署同時降低了全生命周期的成本。精簡也有利于設備的自動化部署能力，減少現場人員的工作量并避免人為誤操作，實現設備的即插即用。精簡的系統架構也有利于提升信號系統整體的RAMS（可靠性、可用性、可維護性和安全性）指標，便于信號系統的更新改造。

（2）友好直觀。信號系統的友好主要指對環境和人員的友好。對于操作維護人員，信號系統的人機界面和機械設計應該符合美學和人機工程學要求。能夠支持移動操作終端，可隨時隨地獲取信號系統的運行狀態。對于乘客，應能給出豐富的信息指示，指示準確可靠、以提升服務個性化水平。對于環境而言，機械設計應與周圍環境協調，材料選擇能做到綠色環保、低碳可回收。

（3）數據信息統一管理。城市軌道交通信號系統設備繁而復雜，各子系統又有著各自的網管設備且不同廠家不同設備型號也存在著界面顯示、信息輸出等差異化的問題，造成了信息管理不統一、不完整，數據無法形成關聯分析，給故障分析和定位造成了較大的障礙。因此必須對分散的、零散的網管信息進行統一管理，統一分析將數據信息標準化并形成統一操作界面。

（4）設備巡檢更加簡化和高效。目前的設備巡檢主要依賴于人的主觀性，并耗費了大量工時和成本，預判性維護太少。如何大幅度提高設備巡檢的效率、節約成本以及增強故障的提前預判是運營單位必然考慮的方向更是發展的需求。

（5）信息展示及發布更加快速和豐富。城市軌道交通信息的發布直接關系到了人們的出行并影響著乘客滿意度及社會的和諧。因此如何快速準確發布信息、提供給乘客更為直觀豐富的出行參考也是軌道交通行業需要考慮的方向。

如上，智慧化運維系統針對性的在數據統一管理、集中分析運算、故障提前預判、節約成本、輸出友好等方面做了大的提升和改進。伴隨著國家交通強國戰略的推行，城市軌道交通設備運維的智慧化與健康管理已成為行業發展的新方向[2]。

3 信號智慧化運維系統的功能和特點

要解決信號系統設備運維方面的問題和挑戰，適應新形勢下信號系統發展的需求及特點，最終實現信號系統的智慧化運維，需要重點考慮以下要點：

故障精準定位。一旦發生故障，可通過智慧化運維平臺實現對故障的精準定位，縮短維修時間。

提前預警。基于大數據、人工智能、物聯網等技術，可對設備的潛在故障進行提前預警，并針對性地輸出相應的維保指示和策略。

數據融合。整理和分析不同渠道監測得到的數據，并對多樣化、多維度的數據進行融合分析計算，從而更全面地反映信號系統的整體工作狀態，達到集中化監視。

降低維護成本。系統設備的制式化維護管理存在著一定程度的人力和資源浪費，智慧化運維系統能夠基于對設備的監測和分析形成動態的維保管理并給出參考的解決方案，由原來“制式化”的維保變為“適時化”的維保，較大程度上節約了人員成本和資源成本[3]。

4 信號智慧化運維系統的配套需求及建設

（1）制定統一的規范，標準。首先需要制定信號檢測監測的標準、界面標準、報警標準以及各子系統之家數據交互標準。

（2）針對各子系統、各設備開展更多維護狀態點的研究；搜集并整理更多歷史數據作為大數據分析的支撐。

（3）面向不同對象開展分級管理，根據信號故障影響范圍輸出故障響應級別并分層級下達至管理人員、調度、專工及工班等。

（4）建設站級、線路級、線網級三級設備監測平臺，各平臺通過數據專網進行信息交互和傳遞，并由智慧化運維總部設備進行整合分析計算給出設備運行的狀態和工況信息。

（5）構建一體化運維生態鏈。首先要對智慧化運維管理進行全面廣泛的研究，明確需求、明確效果，利用企業、機構、學校等聯合進行智慧化運維系統的研究和設計。其次要利用現有技術做好平臺構建，為信息統一管理做好前提。最后要有管理創新，強化管理運用，因地制宜，根據不同的需求定制適宜的智慧化運維系統。

5 結束語

利用先進的科學與技術，重點利用機器而不是人來控制并分析信號設備甚至整個線網的運行，是城市軌道交通智慧化運維系統發展的重點，也是必經之路。信號智慧化運維系統可以統一資源調配，精確故障定位，縮短運維時間，節約人力成本并最終提升運維效率。