軌道交通智能運維建設研究

文：何鵬飛丨西安市軌道交通集團有限公司技術中心

軌道交通設備品種多、規模大，因此檢修模式多樣，隨著西安軌道交通進入到網絡化運營階段，對設備維保提出更高要求與挑戰，需要提升維護手段、轉換維修模式。本文結合信息技術及智慧城軌發展，研究智能運維體系化建設方案及策略，為西安軌道交通逐步形成設備安全可靠、人員精簡高效、成本效益可控、應急保障迅速的運維管理新模式提供技術支撐。

西安軌道交通目前已開通運營8條線路，運營里程259公里，最大單日線網客流超過400萬乘次，網絡客運強度穩居全國前列，線網規模快速發展和客流量迅速增加對設備的維保工作提出更高的要求，因此，西安軌道交通一直以來積極探索發展智能運維建設，提升運營管理能力、降低運營成本，保障線網高質量安全運行。

一、西安軌道交通運維現狀

隨著2020年底5號線一二期、6號線一期和9號線一期開通運營，按照前期規劃基本形成“棋盤+放射型”結構，組成2縱2橫2L型骨架和2放射的線路網絡，網絡化運營初步形成。

西安軌道交通運維管理組織分為分公司、運營中心、專業部門、線路分部、維修班組五級架構，組織架構圖見圖1。生產人員大多采用白夜四班兩運轉模式日夜堅守，大量的生產、技術輔助人員為線路的運營保駕護航。各生產專業大都采用計劃性維修與預防性維修相結合的維修制式，各系統設備基于企業管理意愿、人員技能、外部市場資源等各方面綜合衡量劃分為自主維保和委外維保。

圖1 西安軌道交通運維組織架構

自主維保：影響運營行車安全的重要關鍵設備（車輛、信號、供電、屏蔽門）；提供重要保障或涉及資金安全的設備（通信、AFC）。

委外維保：運營單位不具備取證條件的設備（電扶梯、FAS）；維修簡單、市場資源豐富的設備（軌道、房建、結構、機電）。

隨著線網規模快速發展及客流量增加，對運營設備維保工作提出更高的要求與挑戰，目前主要面臨以下突出問題：（1）維保人員需求量大，設備品類數量繁多，設備巡檢及維修主要以人工作業為主，不管是自主維保還是委外維保，執行相關修程均需要大量的專業人員。（2）設備維護手段落后，目前基本采用計劃修+故障修模式，未能實現及時采集、監視設備狀態，為防止漏修過多地安排維護，易產生部分設備的過度修，而增加成本。（3）各類信息孤島嚴重。各個業務系統相互獨立，數據散亂，且日常作業多為紙質臺賬，不能有效利用。（4）數據缺乏實時分析，智能分析技術應用不夠全面深入，多種感知方式缺乏融合協同，缺乏實時分析、預警和實時響應，缺乏對信息的全面融合和深度應用，并依據數據信息做出決策。（5）生產過程管控不足，各類設備設施的維護工作量大，各業務支撐和處理過程無法跟蹤，過程價值無法深入分享、挖掘、借鑒，人員能力、狀態影響工作質量。

二、智能運維體系方案

2020年3月，中國城市軌道交通協會發布《中國城市軌道交通智慧城軌發展綱要》，這是引領我國城軌行業智慧城軌建設、助推交通強國建設的指導性文件，對智能運維安全提出統一健全的智能運維體系、協調聯動的綜合管理平臺、全生命周期的設備故障診斷與健康管理系統、安全可靠的設備大數據監測評估系統、簡單易行的智能化自動巡檢系統、綜合協調的應急指揮系統、可視化的設備資產監管系統、基于狀態修的運營維修模式等建設目標。

為滿足西安軌道交通網絡化運營需求，結合智慧城軌發展綱要要求及西安軌道交通發展實際，2021年8月西安軌道交通研究發布《西安智慧城軌發展綱要》（2021-2035），明確通過云平臺及大數據平臺建設為智能運維提供體系支撐，構建“一個體系，三個模塊，五個專業”的智慧城軌智能運維綜合管理體系，形成一個包含三大功能模塊的線網級智能運維綜合生產平臺（設備狀態監測診斷模塊、智能運維生產管理模塊、智能應急指揮模塊），五個涵蓋設施設備的專業級平臺（車輛、供電、機電、通號、基礎設施），共同支撐西安軌道交通智能運維生產管理體系（圖2）。

圖2 西安軌道交通智能運維生產管理體系

各專業級運維管理平臺。通過數字化、信息化手段實現設備基礎運行數據和日常檢修數據標準化治理，對設備運行運維參數進行全面監測管理，利用物聯網技術實現設備故障分級診斷處理，對專業設備數據進行挖掘分析，結合設備檢修規程對專業日常檢修流程信息化管理，實現專業人員、物資協調調配。

智能運維綜合生產平臺。通過設備狀態監測診斷、智能運維生產管理、智能應急指揮三大功能模塊實現線網數據深度挖掘、資源整體調配、生產信息管控，各模塊主要功能如下：

（1）設備狀態監測診斷模塊：以大數據平臺為承載組建智能運維大腦，對線網設備基礎數據、運行數據、運維數據、環境數據、關聯數據進行深度挖掘，對設備狀態和壽命周期進行評價管理，對運營風險提供安全預警，為設備制定維修及優化策略，支撐設備運維模式向狀態修轉變，將相關信息推送至各需求平臺和系統。

（2）智能運維生產管理模塊：實現設備設施資產信息化管理，將有效數據以報警、圖形、圖像、表格、統計趨勢直觀體現，將各個專業智能運維納入線網級綜合管理，實現全線網線路、場站、設備、人員、備品備件、維修工具等運輸資源的動態監測、優化配置、精準調度和協同運轉。

（3）智能應急指揮模塊：通過與NCC之間數據聯通，將設備健康及應急物資、救援人員、救援設備的相關信息及時推送至應急指揮平臺，同時通過自動推送應急預案，實現資源及人員靈活調度，及時預防及處理應急事件，降低事件影響。

三、智能運維體系建設策略

結合企業發展實際采用“總體規劃，分步實施，專業建設”的建設策略，充分利用新一代信息技術發展，通過數字化—智能化—智慧化的建設路徑逐步完善西安軌道交通智能運維體系，最終形成設備安全可靠、人員精簡高效、成本效益可控、應急保障迅速的運維管理新模式（圖3）。

圖3 西安軌道交通運維管理新模式

數字化階段實現以下目標：

（1）運維信息數據化：通過手機APP、手持終端等，利用數字化、信息化手段將現有日常手工臺賬及作業記錄統一轉變為數據化信息。

（2）生產作業信息化：通過信息化管理手段將日常生產管理、資源調配、人員管理等工作流程實現信息化轉變。

（3）設施設備標簽化：通過二維碼、物聯網等電子標簽技術，實現設施設備資產管理標簽化，與運維終端設備實現信息互聯互通。

（4）設備裝備智能化：以運營需求為基礎，結合物聯網及人工智能技術發展，建立西安軌道交通設備運維子系統級設備自身監測指標及標準，同時制定數據標準化規則，將其納入設備采購需求，指導軌道交通建設數字化轉型。

智能化階段主要實現以下目標：

（1）設備巡檢自動化：通過人工智能、視屏分析技術等技術，利用車載監測設備、遠程機器人、視屏監控、無人機等實現設備狀態自動化巡檢。

（2）資產狀態可視化：利用BIM、GIS、3D等三維可視化技術，實現設備資產狀態遠程監控、可視化展示。

智慧化階段主要實現以下目標：

（1）設備壽命精確化：基于大數據分析技術，以最小維修單元為基準實現設施設備壽命精細化管理。

（2）設備維修狀態化：利用云平臺、大數據平臺支撐，對設備狀態實時監測，以設備狀態為基準指導設備維修工作開展，實現狀態修模式轉變。

西安軌道交通網絡化運營初步成型，需要加速形成有效的信息化、智能化體系，推進智能運維安全體系建設和相關技術應用，進一步提高運維管理水平。

同時，智能運維建設需制定與其相匹配的數據標準，同時完善軌道交通設施設備分級分類管理辦法，以維修子系統為單元明確設備系統數據采集類別和數據采集周期，規范設備采購及運維數據治理。軌道交通運營管理企業應加快推進生產作業信息化建設，實現設施設備檢修作業數字化轉變，形成有效數據儲備，同時從設備維護管理需求出發制定適應于智能運維可視化的設備設施BIM、GIS、3D交付標準，為運維可視化提供支撐。