北京軌道交通接觸網運維數據融合治理應用與實踐

喬梅，白青林，董建明

（北京市軌道交通運營管理有限公司，北京 102600）

隨著城市軌道交通的迅猛發展，接觸網運行維護的信息化、智能化系統建設在愈加成熟的同時，也呈現出多樣化的趨勢。面對接觸網復雜的物理構成以及運維過程中產生的種類繁多的缺陷數據，各個信息系統廠商對運維數據的編碼與處理沒有統一的定義與方法，城市軌道運營公司也缺乏相應的頂層數據治理策略與方法，使得接觸網運維數據在各系統之間的流轉障礙成為當前較普遍的現象，同時也為接觸網運行維護工作帶來了極大的不便。

1 數據融合治理的意義

接觸網運行維護過程中通常涉及多個信息系統的協作，往往因為基礎數據編碼不統一而導致系統之間數據融合與流轉的困難，進而使接觸網檢修、缺陷修復等作業無法精準定位到接觸網的零部件，增大了作業難度的同時，也降低了作業效率。

北京大興機場線接觸網結構復雜，設備與零部件種類繁多，接觸網運維作業較為復雜。對接觸網運維數據的融合治理，是依據檢修規程，以接觸網設備為核心建立接觸網體系分層分級的標準，統一接觸網基礎數據的編碼規范，進而將不同類別的缺陷數據與接觸網設備建立對應關系。一方面，通過基礎數據的治理產生的唯一編碼標識，為各信息系統之間的數據無損傳輸提供基礎，保障業務流程的通暢。另一方面，基礎數據與缺陷數據的融合，為城市軌道交通接觸網檢修作業、缺陷修復、故障處理等作業過程的精準化提供基礎。

2 數據融合治理內容

圍繞接觸網設備分層分級標準以及編碼體系規范，將接觸網基礎數據與缺陷數據進行融合，建立多維度數據的統一管理規范，實現接觸網運維數據的融合治理。

2.1 數據治理范圍

編碼規范是描述數據的信息集合，是對接觸網賦予標準化、規范化的代號，以便于統一管理與應用。接觸網運維數據融合治理主要包括以下幾個方面。

（1）接觸網設備與零部件數據，包括剛性及柔性接觸網所屬設備及零部件。（2）接觸網運營范圍內的線路、行別、區間站場、錨段、支柱、隧道、股道等基礎數據。（3）接觸網運營過程中所產生的缺陷數據。（4）與接觸網設備具有關聯關系的其他運維數據。

2.2 數據編碼原則

（1）唯一性是編碼的基本原則。同一對象出現重復編碼會導致系統功能的錯誤，并且管理人員也無法對數據進行區分、查詢和統計。（2）具備可擴展性與適應性。編碼應考慮不同線路接觸網設備與零部件的差異性，以及隨著接觸網運維而不斷新增的數據，預留足夠的編碼空間。（3）具備獨立性。編碼應充分考慮數據在多個既有系統間流轉的可處理性，應能方便地建立系統自有編碼與統一編碼的映射關系，實現數據互通。（4）體現管理屬性。編碼規則的制定應結合接觸網運維業務與各系統功能，為管理人員提供便捷、高效的管理手段。

2.3 數據標準體系建設

（1）接觸網設備層級劃分。北京大興機場線接觸網結構復雜，包含地上運行的柔性段以及地下運行的剛性段，具有軌道交通較為全面的接觸網結構代表性。依據北京大興機場線接觸網的實際運行維護情況，從接觸網設備的位置與功能角度，將其按子系統、分類、部件等進行層級劃分。分層逐級細化拆分接觸網設備，保證了對剛性、柔性接觸網的全覆蓋。同時，能滿足目前北京軌道交通接觸網編碼的兼容性與覆蓋度，能夠保障設備編碼的唯一性以及在各應用中的自由度。接觸網設備分層分級的編碼結構如圖1 所示。

圖1 接觸網設備類別層級編碼結構示意圖

通過設備編碼可以清晰地獲取設備所處的層級，以及與上下級設備掛接關系。這對接觸網運維業務中的統計、檢修精準定位等提供了極為重要的基礎，避免了因設備名稱相同而產生的混淆等問題。接觸網設備類別層級編碼示例如表1 所示。

表1 接觸網設備類別層級編碼示例

（2）接觸網設備清冊。將設備所屬專業系統、所在區域位置、所關聯的支柱等基礎信息與接觸網設備建立關聯關系，以統一的編碼規范來形成接觸網設備清冊表。在清冊表中，每個單體設備具備唯一編碼，可由此解析出設備所屬專業系統、所屬線路、區站、掛接支柱、設備層級關系等一系列關聯信息。

（3）接觸網設備與缺陷數據關聯。通常在城市軌道交通接觸網檢修規程中，會對各個接觸網設備的缺陷進行描述與定義，但缺乏基于設備與缺陷對應關系的統一編碼規范。因此，依據北京大興機場線接觸網缺陷處理的相關業務流程及要求，建立缺陷類型庫，對各種類型的缺陷進行統一編碼，同時將缺陷所關聯的接觸網設備編碼合并到缺陷編碼中，建立兩者之間的關聯關系。接觸網缺陷編碼結構如圖2 所示。

圖2 接觸網設備清冊個體編碼結構示意圖

圖3 接觸網缺陷類型編碼結構示意圖

同一設備層級、同一等級的缺陷，存在缺陷描述不相同的情況（通常為嚴重程度不同），使用缺陷序號對這種情況進行區分，可以保證每個缺陷類型編碼的唯一性。

設備狀態碼是將接觸網設備狀態劃分為標準狀態、通用狀態、獨有狀態以及特殊狀態四種類型，每種類型按照狀態產生原因、設備獨有特性等進行子類型細分。標準狀態用于表述接觸網設備的標準安裝及運行狀態。通用狀態用于表述與特定設備無關，可能出現在所有接觸網設備上的異常狀態，如變形、開裂等。獨有狀態用于表述只可能出現在特定類型的接觸網設備上的異常狀態，如開口銷未掰開、線索斷股、絕緣子閃絡等。特殊狀態用于表述通用狀態、獨有狀態之外的接觸網設備異常狀態。設備狀態碼編碼示例如表2 所示。

表2 接觸網設備狀態碼編碼示例

以柔性接觸網“懸掛設備下錨裝置承錨棘輪補償繩斷股”為例，懸掛設備的下錨裝置的承錨棘輪補償繩所對應的接觸網設備編碼為：114014018 010001；該缺陷類型對應的缺陷等級為五級，缺陷等級編碼為：5；按缺陷描述，其缺陷序號編碼為：06；斷股對應的設備狀態碼為0601。因此，該缺陷類型對應的缺陷編碼為1140140180100015060601。

2.4 數據資產管理

數據資產的管理貫穿整個接觸網運維的全過程。北京大興機場線對接觸網運維數據的數據資產管理主要包括了3 大方面：（1）對數據標準體系的制定、審批、修訂、發布、執行、維護、停用等全過程管理；（2）對接觸網運維數據的歸集、清洗、融合、存儲、共享、應用的管理；（3）通過深度學習、模糊推理等人工智能算法，建立數據質量評價指標體系，對數據質量進行評估與決策。

3 數據融合治理的實踐

北京大興機場線投入使用的接觸網故障預測與健康管理系統，是基于接觸網運維數據融合治理方法與實踐，實現接觸網運維管理過程信息化與維修決策智能化相融合的智能運維平臺。

（1）接觸網故障預測與健康管理系統建立了大興機場線接觸網運維數據標準體系。基于統一的編碼對基礎數據、設備與零部件數據、檢測數據、檢修數據、缺陷數據等進行融合，實現以支柱為單位的接觸網全方位、多維度的綜合信息BIM 可視化展示，在全維信息的深度融合方面前進了一大步，有力地支撐了接觸網運維作業與員工技能培訓。

（2）接觸網運維數據的融合治理，滿足了接觸網檢修作業精準定位到零部件的訴求，各系統之間數據流轉有了統一的標準，打通了接觸網故障預測與健康管理系統與其他系統在檢修計劃執行、缺陷自動分配與處理過程中的數據壁壘，降低了作業難度，也提升了作業效率。

（3）接觸網運維數據的融合治理所產生的接觸網數據標準體系，為接觸網故障預測與健康管理系統的數據統計、分析提供了必要的基礎。同時，也為接觸網健康度評價、性態預測以及維修輔助決策功能，提供了統一標準的計算數據源，在推進接觸網維修策略優化、運維成本降低、事故風險減少、從“狀態修”向“預測修”轉變等目標上提供了基本條件。

4 結語

北京軌道交通接觸網運維數據的融合治理實現了剛性與柔性接觸網數據標準化的需求。滿足了接觸網設備管理與檢修作業管理過程中對設備與缺陷等數據的唯一性、精準性的要求，便于相關系統實現。同時也有效地解決了接觸網各類數據在不同系統之間的流轉問題，為接觸網全壽命周期的閉環管理提供了重要的基礎支撐。