城市軌道交通供電設(shè)備運維智能管控系統(tǒng)研究

孫海東 黃慶鋒 周紅軍

城市軌道交通建設(shè)對于促進(jìn)城市經(jīng)濟發(fā)展，便利城市居民出行而言，具有十分重要的意義。軌道交通作為一種綠色環(huán)保、高效集約、安全可靠的交通方式，其建設(shè)速度越來越快，建設(shè)水平也越來越高。當(dāng)然，伴隨著城市的快速發(fā)展，對軌道交通智能化水平也提出了更高的要求，在保障系統(tǒng)運行安全性的基礎(chǔ)上節(jié)省運營成本，是當(dāng)前城市軌道交通智能管控研究的一個重點。

伴隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，軌道交通安全高效運營需求持續(xù)增長。根據(jù)當(dāng)前我國城市軌道交通運營的實際要求，搭建起智能化的運維系統(tǒng)架構(gòu)是十分必要的。伴隨著軌道交通普及率越來越高，客流量越來越大，為了面向廣大居民提供高效安全、綠色、環(huán)保的出行方式，就必須研究為軌道交通運行提供能源供電設(shè)備的運行安全性。

一、城市軌道交通系統(tǒng)建設(shè)

城市軌道交通系統(tǒng)由高壓輸電網(wǎng)、主變電所降壓、控制網(wǎng)、牽引變電所降壓等組成。調(diào)度中心提供照明、電源和測試維修等電能。各主要變電站（牽引變電站、降壓變電站）的系統(tǒng)配置、電力電纜、接觸網(wǎng)或軌道、供電系統(tǒng)的電源監(jiān)控。供電系統(tǒng)具有關(guān)鍵的連續(xù)行駛條件，對交通控制的整體安全性具有關(guān)鍵影響。

二、供電系統(tǒng)維護(hù)技術(shù)現(xiàn)狀

據(jù)調(diào)查，前端管理電源管理部主要采用“計劃檢查”和“故障檢查”。根據(jù)電力行業(yè)、鐵路行業(yè)和公司區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)，在這兩種模式下，“供電系統(tǒng)綜合維修，各管理公司供電設(shè)備維修段大門”有效，并形成了標(biāo)準(zhǔn)檢查計劃。檢查維修和故障檢查兩種檢查維修模式的聯(lián)合運營也被認(rèn)為是每個運營公司之前最有效和最普遍的檢查維修方式。這兩種模式可以大大減少設(shè)備故障的損失，但以下問題是不可避免的。供電系統(tǒng)的大部分故障是由于斷路器和開關(guān)的絕緣性能降低和機械性能降低造成的。其次，檢查模式和檢查頻率的錯誤選擇大大縮短了設(shè)備的使用壽命。由于幾個月的小檢查、幾年的檢查以及在用設(shè)備的故障檢查，設(shè)備部件的安裝過于頻繁，設(shè)備的磨損速度加快。畢竟，設(shè)備提起來太早，沒有達(dá)到自身的使用壽命。第三，在計劃檢修制度下，技術(shù)創(chuàng)新受到一定程度的抑制。工廠的維護(hù)人員將長期進(jìn)行定期、定性和定性檢查，以便員工按照訂單的順序進(jìn)行訂購，并變得更加正式，忽略技術(shù)創(chuàng)新。第四，即使供電設(shè)備狀況不佳，也無法預(yù)測故障點進(jìn)行檢查，消除了安全隱患。其次，檢查模式和檢查頻率的錯誤選擇大大縮短了設(shè)備的使用壽命。幾個月的檢查、幾年的檢查、正在使用的設(shè)備的檢查，以及設(shè)備購置設(shè)備的檢查，經(jīng)常是連接和拆卸的，設(shè)備磨損速度加快。畢竟，設(shè)備提起來太早，沒有達(dá)到自身的使用壽命。第三，在一定限度的檢查制度下，技術(shù)創(chuàng)新受到抑制。設(shè)備維護(hù)人員將長期進(jìn)行定期、定性、定性檢查，確保員工生產(chǎn)訂單，忽視表單創(chuàng)新。四是供電設(shè)備狀況雖差，但無明顯故障時無檢查時間，能及時發(fā)現(xiàn)并排除故障隱患。當(dāng)供電設(shè)備狀況良好時，應(yīng)進(jìn)行檢查和維修。定期檢查是必要的。造成人力、物力的浪費，無法達(dá)到更好的檢修效果。第五，需要越來越多的人力資源來維持城市線路網(wǎng)中大型河流工作人員的需求。維護(hù)設(shè)備對管理和維護(hù)的需求越來越大。

三、提升城市軌道交通供電設(shè)備智能運維水平的必要性

城市軌道交通供電系統(tǒng)的構(gòu)成主要包括動力電纜、變電所、電力監(jiān)控等部分。供電系統(tǒng)只有保持持續(xù)的正常的運行狀態(tài)，才可能保障軌道交通的正常運行，對軌道交通運行的安全性、連續(xù)性有著直接的影響。

1.傳統(tǒng)運維模式的不足

城市軌道交通持續(xù)發(fā)展，供電系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)工作難度也越來越大，由于設(shè)備分布比較廣，所以，維護(hù)作業(yè)較為復(fù)雜，涉及各種專業(yè)學(xué)科，供電設(shè)備的維護(hù)成本、維護(hù)要求以及維護(hù)頻次都在不斷上升。在傳統(tǒng)的運維模式下，針對城市軌道交通供電設(shè)備進(jìn)行定期或者是事后檢修，這樣的模式無法滿足當(dāng)下城市軌道交通可持續(xù)、智能化發(fā)展的相關(guān)要求。傳統(tǒng)的供電系統(tǒng)運維模式主要具有以下幾方面的不足：第一，運維管理效率低下；第二，運維工作投入的人力資源不足，存在人力瓶頸；第三，從整體上來看，運維數(shù)據(jù)較為分散，對于數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用的能力不足；第四，沒能夠?qū)崿F(xiàn)對供電設(shè)備運行管控的閉環(huán)管理；第五，各個系統(tǒng)之間缺乏有效聯(lián)系，沒有實現(xiàn)全景式的監(jiān)控平臺。為了保證城市軌道交通運行的可靠性和安全性，就必須依據(jù)城市軌道交通供電系統(tǒng)組成、運營以及維修等實際特點，創(chuàng)新建立起一種能夠?qū)崿F(xiàn)供電系統(tǒng)智能運維的信息化平臺，對城市軌道交通供電設(shè)備實行全過程全方位式管理。

2.智能運維優(yōu)勢

近年來我國城市化建設(shè)步伐持續(xù)加快，城市軌道交通建設(shè)也隨之而完善。城市軌道交通供電設(shè)備運維實現(xiàn)智能化管理，有利于推動軌道交通的可持續(xù)發(fā)展，提高其安全舒適性和便捷性。新時代城市軌道交通供電設(shè)備的運行維護(hù)管理應(yīng)當(dāng)同時代發(fā)展的目標(biāo)結(jié)合起來，依據(jù)時代發(fā)展的要求以及行業(yè)的變化，提升運行維護(hù)方案的科學(xué)合理性，推動我國城市交通建設(shè)的進(jìn)步。建立城市軌道交通供電設(shè)備智能運維平臺，有利于為供電系統(tǒng)設(shè)備的運營維護(hù)提供科學(xué)的決策支持，提升供電系統(tǒng)智能化管理水平，從而使得現(xiàn)場供電設(shè)備的維護(hù)管理更加全面智能、及時準(zhǔn)確，節(jié)省人力管理成本，使供電設(shè)備的管理更加高效經(jīng)濟。

四、城市軌道交通供電設(shè)備運維智能管控系統(tǒng)構(gòu)建方案

1.軌道交通供電設(shè)備智能運維系統(tǒng)概述

建立城市軌道交通供電設(shè)備智能運維系統(tǒng)，能夠借助智能運維平臺實現(xiàn)對供電設(shè)備數(shù)據(jù)的共享以及關(guān)聯(lián)，依據(jù)設(shè)備運維監(jiān)控的數(shù)據(jù)以及具體的生產(chǎn)管理要求而生成系統(tǒng)作業(yè)要求，借助高科技設(shè)備，對供電設(shè)備的生產(chǎn)流程實施全過程監(jiān)控和自動記錄，以此能夠使城市軌道交通供電系統(tǒng)滿足更高效、更嚴(yán)格、更安全的運營維護(hù)要求。供電設(shè)備監(jiān)控以及生產(chǎn)管理應(yīng)該實現(xiàn)以下幾方面的數(shù)據(jù)共享：第一，生產(chǎn)作業(yè)過程當(dāng)中涉及的各種數(shù)據(jù)包括生產(chǎn)人員的資質(zhì)履歷數(shù)據(jù)，使用器具的合格數(shù)據(jù)以及試驗儀表儀器的樣準(zhǔn)數(shù)據(jù)等；第二，生產(chǎn)管理各個環(huán)節(jié)涉及的數(shù)據(jù)，例如設(shè)備圖紙的資料，維護(hù)作業(yè)的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)以及標(biāo)準(zhǔn)流程操作、年度生產(chǎn)計劃等；第三，實施全過程監(jiān)控中，軌道交通供電系統(tǒng)變電所自動系統(tǒng)當(dāng)中設(shè)備運行的包括故障信息在內(nèi)的歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)。在應(yīng)用供電設(shè)備智能運維系統(tǒng)后，能夠?qū)φ麄€供電系統(tǒng)設(shè)備的生命周期狀態(tài)達(dá)到高度掌握，例如，在日常生產(chǎn)計劃實施后，能夠?qū)ξ镔Y庫存以及工時進(jìn)行自動更新；能夠自動化生成供電設(shè)備的差異維修計劃；能夠自動匹配設(shè)備故障的維修專家系統(tǒng)等。

2.供電系統(tǒng)智能運維平臺的具體構(gòu)成

城市軌道交通供電系統(tǒng)智能運維平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)所有供電設(shè)備的實時動態(tài)監(jiān)測，能夠?qū)崿F(xiàn)對所有供電設(shè)備運行實時數(shù)據(jù)的傳輸以及處理，還能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備故障的智能分析與處理。利用智能運維平臺，能夠有效地對生產(chǎn)計劃中人員、材料以及生產(chǎn)流程等各方面要素進(jìn)行有效控制，總之，能夠大大提高供電系統(tǒng)運維效率。供電系統(tǒng)智能運維平臺的具體構(gòu)成包括人事管理、綜合管理、任務(wù)池、維修中心等部分。“人事管理”功能能夠?qū)λ猩a(chǎn)人員的持證情況進(jìn)行詳細(xì)記錄，并且對其證件的有效期限進(jìn)行自動檢索，證件接近失效期時會自動提醒；“綜合管理”模塊主要儲存供電系統(tǒng)線路維護(hù)的相關(guān)資料，能夠?qū)ιa(chǎn)管理文件、備品、備件等的儲存情況以及合格期等進(jìn)行分析；“任務(wù)池”模塊主要可依據(jù)相關(guān)的權(quán)限管理，由專門的人員發(fā)起、審批相關(guān)的生產(chǎn)任務(wù)；“維修中心”對所有供電設(shè)備的履歷進(jìn)行了詳細(xì)記錄，包括設(shè)備的歷史維修數(shù)據(jù)，能夠在生產(chǎn)計劃執(zhí)行中對設(shè)備履歷對應(yīng)的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行自動檢索，維修工作結(jié)束之后對設(shè)備履歷數(shù)據(jù)進(jìn)行自動更新。

3.科學(xué)合理配置維修設(shè)備，加強故障預(yù)測管理

城市軌道交通供電系統(tǒng)的運行維護(hù)管理工作必須要在科學(xué)合理配置維修設(shè)備的基礎(chǔ)之上進(jìn)行。專業(yè)的維修工具能夠保證系統(tǒng)維修的效率，并且制定科學(xué)合理的維修決策。供電設(shè)備在實際的運行過程當(dāng)中會受到各種因素影響，如果不重視運行管理，那么可能會導(dǎo)致供電設(shè)備出現(xiàn)各種故障，從而影響軌道交通的正常用電，導(dǎo)致軌道交通陷入停滯甚至癱瘓，給城市給居民出行造成不良影響，同時帶來巨大的經(jīng)濟損失。所以，為了解決好當(dāng)前城市軌道交通供電系統(tǒng)運維過程中存在的問題，就必須加強故障預(yù)測管理，優(yōu)化每一個環(huán)節(jié)的工作，進(jìn)行全面化分析，制定長期的科學(xué)的監(jiān)測方案，對供電設(shè)備電流電壓等關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)化的監(jiān)測。還可以根據(jù)供電設(shè)備的運行實際情況，構(gòu)建起相應(yīng)的壽命模型，掌握所有供電設(shè)備的使用壽命，針對那些老化比較嚴(yán)重的設(shè)備，應(yīng)該進(jìn)行及時的維護(hù)與更換處理，避免因為設(shè)備性能故障而導(dǎo)致城市軌道交通供電系統(tǒng)的整體安全穩(wěn)定運行受到影響。

五、結(jié)語

綜上所述，城市軌道交通供電系統(tǒng)智能運維平臺能夠為供電設(shè)備的運行維護(hù)提供高效準(zhǔn)確的決策支持，從而使城市軌道交通供電設(shè)備管理水平不斷提升，使得供電設(shè)備運行維護(hù)工作更加智能化、全面化、準(zhǔn)確化。目前我國城市軌道交通朝向規(guī)模化與智能化的方向發(fā)展，供電系統(tǒng)作為保障軌道交通正常穩(wěn)定運行的一個重要部分，必須要持續(xù)優(yōu)化性能結(jié)構(gòu)，對運行中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行全方位監(jiān)控與解決，加強高新科學(xué)技術(shù)在智能運維平臺建設(shè)中的應(yīng)用，努力達(dá)成智慧城市軌道交通建設(shè)的目標(biāo)，推動我國軌道交通事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。