超大規(guī)模城市軌道交通線網(wǎng)全壽命周期健康管理系統(tǒng)研究

劉純潔 王大慶

(上海申通地鐵集團(tuán)有限公司， 201103， 上海//第一作者， 教授級(jí)高級(jí)工程師)

1 超大規(guī)模城市軌道交通路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市軌道交通獲得了迅猛發(fā)展，已逐漸成為城市公共交通的主力。以上海為例，截至2018年底，軌道交通日均客流量超過1 000萬人次,軌道交通已經(jīng)成為市民出行的主要形式，是城市公共交通的主力軍，呈現(xiàn)典型的網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)特征。根據(jù)規(guī)劃，到2020年，上海將形成18條線路、850 km、506座車站的超大規(guī)模軌道交通線網(wǎng)。北京、廣州、深圳等大城市的情況也非常類似，按照規(guī)劃，在不遠(yuǎn)的將來都將形成超大規(guī)模軌道交通線網(wǎng)。如何高效運(yùn)營(yíng)、高效維護(hù)是城市軌道交通企業(yè)普遍面臨的關(guān)鍵課題[1]。

城市軌道交通主要專業(yè)的維保現(xiàn)狀分析如下：

(1) 工務(wù)專業(yè)：承擔(dān)軌道交通線路、基礎(chǔ)及相關(guān)各種附屬設(shè)施的檢查、維修工作，保證線路的安全暢通。目前，城市軌道線路檢測(cè)主要為靜態(tài)檢測(cè)。靜態(tài)檢測(cè)是指在沒有車輪荷載作用的情況下，用人工或輕型測(cè)量小車對(duì)線路進(jìn)行的檢查，作業(yè)過程通常采用手工方式，效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度高，人工讀取的數(shù)據(jù)還會(huì)不可避免地引起誤差。也有部分專用軌道檢查車輛，用于定期巡檢收集數(shù)據(jù)。工務(wù)專業(yè)的各種數(shù)據(jù)基本采用離線分析形式，以人工分析為主，自動(dòng)化程度較低。

(2) 車輛專業(yè)：維護(hù)保障工作量較大，自動(dòng)化、智能化尚處于初級(jí)階段；建有多個(gè)零散的子系統(tǒng)，目前正在逐步整合，向體系化方向發(fā)展。以上海軌道交通為例，車輛專業(yè)規(guī)劃建設(shè)的鷹眼、平輪檢測(cè)、車地?cái)?shù)據(jù)傳輸?shù)榷鄠€(gè)子系統(tǒng)已初步實(shí)現(xiàn)車輛關(guān)鍵數(shù)據(jù)的采集和分析。

(3) 通信信號(hào)專業(yè)：在CBTC(基于通信的列車控制)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用、全自動(dòng)運(yùn)行線路日益增多的背景下，列車行車間隔越來越小，保障行車安全的核心——信號(hào)系統(tǒng)日益受到高度重視。信號(hào)系統(tǒng)的安全性有一系列相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范，可靠性和可用性方面則主要由RAMS(可靠性、可用性、可維修性、安全性)進(jìn)行規(guī)范，在高效智慧的運(yùn)行維護(hù)方面則缺乏有明確約束力的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。城市軌道交通企業(yè)迫切需要配置相應(yīng)的技術(shù)裝備，實(shí)現(xiàn)有效的檢修、維護(hù)和管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理運(yùn)行中的故障，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。另一方面，城市軌道交通運(yùn)營(yíng)線路不斷擴(kuò)張，逐漸演化為大規(guī)模乃至超大規(guī)模復(fù)雜線網(wǎng)拓?fù)洌菀仔纬珊?yīng)，即單點(diǎn)的偶發(fā)故障可能產(chǎn)生無法預(yù)料的連鎖反應(yīng)，進(jìn)而誘發(fā)全線網(wǎng)大面積擁堵甚至癱瘓。從目前國內(nèi)各個(gè)城市的軌道交通的運(yùn)營(yíng)情況看，通信信號(hào)的維保僅能夠滿足基本的設(shè)備維修需求，還存在較多問題。當(dāng)前不同線路的維護(hù)支持系統(tǒng)存在較大的差異性，且可用性較差。隨著運(yùn)營(yíng)線路的不斷增加，維保工作量也在不斷增加，受到人員編制限制，維護(hù)人員的數(shù)量增長(zhǎng)也總是滯后。這也是無法滿足日益增加的維護(hù)需求的原因之一。另外，還存在以下問題：缺乏通信信號(hào)維護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，維護(hù)系統(tǒng)所要采集的監(jiān)測(cè)信息不統(tǒng)一，監(jiān)測(cè)信息采集不全面；維護(hù)系統(tǒng)的集成化、綜合化、智能化水平不足，不能有效支撐設(shè)備維修模式向狀態(tài)修轉(zhuǎn)變；數(shù)據(jù)分析功能有待進(jìn)一步加強(qiáng)；信號(hào)故障處理支持較弱。

(4) 供電專業(yè)：在城市軌道交通供電領(lǐng)域，設(shè)備維護(hù)保障系統(tǒng)中的電力數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制(PSCADA)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)主變電所、牽引變電所等的遙控、遙信、遙測(cè)、遙調(diào)和遙視，改善變電站運(yùn)行安全可靠水平、改善運(yùn)行速率、減少運(yùn)行成本投入以及保證供電品質(zhì)，但仍然存在信息單一、缺乏集成等缺點(diǎn)。

面對(duì)超大規(guī)模城市軌道交通線網(wǎng)，需要從頂層設(shè)計(jì)開始，強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)層面的統(tǒng)一指揮協(xié)調(diào)功能。建設(shè)網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)指揮中心，建立全網(wǎng)統(tǒng)一的各項(xiàng)業(yè)務(wù)管理平臺(tái)，并不斷優(yōu)化運(yùn)營(yíng)生產(chǎn)指揮體系，提升網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一指揮與協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)能力。設(shè)施設(shè)備上，不斷提升裝備系統(tǒng)的智能化水平。為提高超大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)設(shè)施設(shè)備的運(yùn)行可靠性，提高列車運(yùn)行效率，以及提升運(yùn)營(yíng)服務(wù)質(zhì)量，需將新技術(shù)、新裝備、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)應(yīng)用到運(yùn)營(yíng)管理和運(yùn)營(yíng)服務(wù)過程中，以設(shè)備來代替人，用技術(shù)來保障運(yùn)營(yíng)，打造智慧高效的城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)。

為此，需要做到：充分依靠技術(shù)裝備和技術(shù)方法，盡可能替代人工的重復(fù)性檢修工作，實(shí)現(xiàn)智慧化的故障診斷與預(yù)測(cè)預(yù)警；消除各專業(yè)的條塊分隔，智能調(diào)配人、財(cái)、物等；實(shí)現(xiàn)全線網(wǎng)級(jí)別的資源共享，形成適應(yīng)超大規(guī)模城市軌道交通線網(wǎng)的維護(hù)解決方案，即全壽命周期健康管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)線網(wǎng)管理的綜合化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化和高效化。

從國內(nèi)外的現(xiàn)狀來看，超大規(guī)模城市軌道交通線網(wǎng)全壽命周期健康管理系統(tǒng)尚處于概念階段，沒有普遍適用的成熟經(jīng)驗(yàn)，因此有必要廣泛調(diào)研國內(nèi)外城市軌道交通線網(wǎng)的運(yùn)維現(xiàn)狀，參考和借鑒高速鐵路、航空航天、核電等關(guān)鍵安全行業(yè)的運(yùn)維系統(tǒng)，同時(shí)關(guān)注能夠推動(dòng)高效運(yùn)營(yíng)維護(hù)的先進(jìn)理論和新興技術(shù)，為超大規(guī)模城市軌道交通線網(wǎng)的全壽命周期健康管理提供技術(shù)支持。

2 全壽命周期健康管理的參照系統(tǒng)和支撐技術(shù)

目前，在城市軌道交通行業(yè)已經(jīng)開始研究智能運(yùn)維系統(tǒng)。該系統(tǒng)是建立在設(shè)備使用現(xiàn)場(chǎng)的以預(yù)測(cè)性微信模式為主的一體化平臺(tái)，可以在大數(shù)據(jù)中心支持下，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備在線實(shí)時(shí)故障診斷，自動(dòng)生成維修工單等功能[2]。現(xiàn)對(duì)相關(guān)關(guān)鍵安全行業(yè)的運(yùn)維系統(tǒng)應(yīng)用情況進(jìn)行分析。

2.1 鐵路行業(yè)現(xiàn)狀

在我國鐵路行業(yè)，中國鐵路集團(tuán)有限公司的高速鐵路全壽命周期健康管理系統(tǒng)尚處于概念階段，尚未出現(xiàn)跨專業(yè)的綜合化集成系統(tǒng)。以鐵路電務(wù)系統(tǒng)為例，存在數(shù)據(jù)采集手段落后、檢測(cè)數(shù)據(jù)分散、共享率低，以及網(wǎng)絡(luò)管理效率低下、電務(wù)系統(tǒng)生產(chǎn)資源數(shù)據(jù)綜合分析智能化低等缺陷。先后有研究人員提出基于故障預(yù)測(cè)與健康管理(PHM)的設(shè)備維修新模式的管理模型,并在高鐵信號(hào)設(shè)備維護(hù)管理[3]和智能一體化電務(wù)檢測(cè)維護(hù)方案[4]等方面進(jìn)行了一些嘗試和探索，但是尚未得到實(shí)際部署。智能一體化電務(wù)檢測(cè)維護(hù)系統(tǒng)，通過統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)分布在不同地點(diǎn)的ATP(列車自動(dòng)保護(hù))車載設(shè)備檢測(cè)信息、地面設(shè)備集中檢測(cè)信息和通信綜合檢測(cè)信息，實(shí)時(shí)地與電務(wù)生產(chǎn)決策部門的管理系統(tǒng)有效同步，解決檢測(cè)數(shù)據(jù)分散、共享率低，以及網(wǎng)絡(luò)管理效率低的問題；電務(wù)生產(chǎn)資源綜合分析平臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)電務(wù)生產(chǎn)資源的智能診斷分析、故障實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警及對(duì)電務(wù)生產(chǎn)資源配置決策形成指導(dǎo)建議等功能，解決電務(wù)生產(chǎn)資源數(shù)據(jù)綜合分析智能化低的問題，實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確和智能化的決策過程。

高速鐵路智能化電務(wù)檢測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示：綜合檢測(cè)層主要完成對(duì)ATP車載設(shè)備、地面設(shè)備和通信設(shè)備的智能綜合檢測(cè)；網(wǎng)絡(luò)層主要完成所有檢測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸和共享；智能分析層實(shí)現(xiàn)電務(wù)生產(chǎn)資源綜合分析，通過對(duì)各類檢測(cè)數(shù)據(jù)的智能化關(guān)聯(lián)、統(tǒng)計(jì)和分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)電務(wù)生產(chǎn)資源優(yōu)化配置的指導(dǎo)。

注：ATP——列車自動(dòng)保護(hù)

2.2 航空航天領(lǐng)域現(xiàn)狀

在航空航天領(lǐng)域，形成了PHM的概念，PHM一般技術(shù)框架如圖2所示。PHM是指利用盡可能少的傳感器系統(tǒng)，借助各種智能推理算法，對(duì)系統(tǒng)的健康狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估；在系統(tǒng)故障發(fā)生之前對(duì)故障進(jìn)行預(yù)測(cè)，并根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果采取一系列維修措施以實(shí)現(xiàn)裝備的視情維修[5]。PHM概念是在美國的JSF聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)計(jì)劃中被正式提出的，是JSF聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)承受性、保障性和生存性目標(biāo)的關(guān)鍵系統(tǒng)之一，并由此引發(fā)全球性的PHM研究熱潮。PHM技術(shù)優(yōu)勢(shì)在美國F-35戰(zhàn)斗機(jī)上得到了充分的展現(xiàn)：PHM的應(yīng)用改變了維修原理，使得故障檢測(cè)覆蓋飛機(jī)的各大重要系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)故障的精確診斷和定位；能夠預(yù)測(cè)關(guān)鍵部件的剩余壽命，減少了中繼級(jí)測(cè)試設(shè)備和驗(yàn)證設(shè)備，取消了O級(jí)測(cè)試設(shè)備；減少了保障延誤時(shí)間，提高了保障效率，降低了維修成本，并簡(jiǎn)化了使用和維修訓(xùn)練程序。根據(jù)美國軍方的統(tǒng)計(jì)，JSF聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)與F-16戰(zhàn)斗機(jī)相比，人力成本降低了約30%，保障設(shè)備減少了50%，維護(hù)人員減少了20%～40%，架次生成率增加了25%。PHM技術(shù)在民航領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用，波音公司運(yùn)用PHM技術(shù)開發(fā)出飛機(jī)狀態(tài)管理(AHM)系統(tǒng),已在全球53家航空公司近2 000架飛機(jī)上安裝了該系統(tǒng)，包括B777、B747-400、A320、A330和A340等主流機(jī)型。全球最大的航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造商羅-羅公司開發(fā)的發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理(EHM)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控上萬臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，在馬航 MH370失聯(lián)事件中提供了重要信息。我國C919大型寬體客機(jī)采用的PHM系統(tǒng)，能夠?qū)?萬多項(xiàng)飛機(jī)數(shù)據(jù)中涉及飛行安全的4 000個(gè)關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了故障診斷、維修控制決策、飛機(jī)運(yùn)行管理、發(fā)動(dòng)機(jī)監(jiān)控、健康狀態(tài)評(píng)估及維修品質(zhì)分析等功能。我國以此建立了國產(chǎn)大型客機(jī)的數(shù)據(jù)中心，為大型客機(jī)擴(kuò)展應(yīng)用服務(wù)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

圖2 PHM一般技術(shù)框架

2.3 核電領(lǐng)域現(xiàn)狀

在核電領(lǐng)域，核電站設(shè)計(jì)壽命大多在40年以上，其設(shè)備和組件會(huì)隨運(yùn)行時(shí)間增加而產(chǎn)生老化和損傷，如何有效檢查和探測(cè)結(jié)構(gòu)損傷以確定合適的維護(hù)管理策略值得深入探討。核電廠的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本占整個(gè)核電廠成本的60%～70%，燃料成本只占15%～30%。核電廠的PHM系統(tǒng)可以預(yù)測(cè)可能發(fā)生的故障，從而能夠進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)，降低經(jīng)濟(jì)損失[6]。

另一方面，5G、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，為超大規(guī)模城市軌道交通線網(wǎng)的全壽命周期健康管理系統(tǒng)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。物聯(lián)網(wǎng)可以支持各個(gè)末梢節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集和短距離傳輸；5G能夠?yàn)殛P(guān)鍵數(shù)據(jù)的大容量快速傳輸提供通道，并提供相應(yīng)的精確定位[7]；云計(jì)算實(shí)現(xiàn)了計(jì)算資源的按需靈活部署、彈性均衡和高容災(zāi)，使得企業(yè)可以聚焦于核心業(yè)務(wù)集成，直接使用云計(jì)算供應(yīng)商提供的計(jì)算資源，而無需耗費(fèi)大量人力、物力建設(shè)機(jī)房；大數(shù)據(jù)技術(shù)支撐了超大規(guī)模城市軌道交通路網(wǎng)的海量運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息的價(jià)值化；以深度學(xué)習(xí)為代表的人工智能具有特征提取和快速分類能力[8]，可以用于各類設(shè)施設(shè)備故障的自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)分類，極大地減少了人工重復(fù)檢查工作，并確保了檢查質(zhì)量。

3 超大規(guī)模城市軌道交通線網(wǎng)全壽命周期健康管理系統(tǒng)

3.1 體系架構(gòu)

超大規(guī)模城市軌道交通線網(wǎng)全壽命周期健康管理系統(tǒng)體系架構(gòu)如圖3所示。體系架構(gòu)自底向上依次分為三層：多維可信數(shù)據(jù)感知平臺(tái)、大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型維修支持平臺(tái)和綜合智慧運(yùn)維管理平臺(tái)。通過三層平臺(tái)的相互配合實(shí)現(xiàn)跨專業(yè)、跨線網(wǎng)互操作的統(tǒng)一化綜合運(yùn)維業(yè)務(wù)。

圖3 超大規(guī)模城市軌道交通線網(wǎng)全壽命周期健康管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖

(1) 多維可信數(shù)據(jù)感知平臺(tái)直接面向在途運(yùn)營(yíng)設(shè)備，通過可信數(shù)據(jù)采集、多源數(shù)據(jù)融合等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集和預(yù)處理，為上層應(yīng)用提供可信的、海量的設(shè)備工況信息。實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備數(shù)據(jù)有效無損的采集和融合，為挖掘數(shù)據(jù)蘊(yùn)含的設(shè)備健康度和故障信息提供全面、可靠的數(shù)據(jù)來源。

(2) 大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型維修支持平臺(tái)通過分布式存儲(chǔ)、跨專業(yè)多元異構(gòu)海量數(shù)據(jù)存取等關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速訪問；健康度評(píng)測(cè)和故障診斷的智能化技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障預(yù)測(cè)與診斷，為維修決策提供參考。

(3) 綜合智慧運(yùn)維管理平臺(tái)以故障應(yīng)急管理為中心，實(shí)現(xiàn)維修人員調(diào)度、備品管理、業(yè)務(wù)工單生成等功能，而且能夠?yàn)檫\(yùn)營(yíng)提供相關(guān)業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

3.2 智能化運(yùn)維研究

本系統(tǒng)的創(chuàng)新部分是基于人工智能對(duì)關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行異常檢測(cè)，因此，需要研究的是：如何有效利用多傳感器采集的大量數(shù)據(jù)，綜合分析出能準(zhǔn)確反應(yīng)設(shè)備健康程度的量化評(píng)估值；如何通過設(shè)備健康度曲線分析設(shè)備不同階段的臨界點(diǎn)及變化趨勢(shì)，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和診斷設(shè)備的故障；如何通過大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)，智能化分析出設(shè)備的故障機(jī)理。之后，對(duì)于分析的結(jié)果，通過可視化來表達(dá)，讓所有的人理解一致、執(zhí)行一致、結(jié)果一致。

3.2.1 多維可信數(shù)據(jù)采集研究

城市軌道交通涵蓋車輛、線路、供電、通信信號(hào)等眾多專業(yè)，是一個(gè)大聯(lián)動(dòng)機(jī)，只有眾多人員的協(xié)同配合和諸多設(shè)備的有序運(yùn)行，才能實(shí)現(xiàn)整個(gè)城市軌道交通系統(tǒng)的正常運(yùn)行。目前各專業(yè)的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)采集往往是專業(yè)內(nèi)部的、孤立的，沒有充分考慮關(guān)聯(lián)專業(yè)的輸入條件。例如，軌道電路的偶發(fā)紅光帶，有可能由軌道電路故障引起，也可能由工務(wù)維修人員檢修線路導(dǎo)致，此類故障數(shù)據(jù)需要人工甄別，耗費(fèi)大量人力，效率低下。另外，現(xiàn)有設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)長(zhǎng)時(shí)間尺度預(yù)測(cè)效果不佳，數(shù)據(jù)可信度將大大降低。因此需要研究城市軌道交通設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的多維可信采集，為挖掘數(shù)據(jù)蘊(yùn)含的設(shè)備健康度和故障信息提供全面、可靠的信息來源。

3.2.2 跨專業(yè)多元異構(gòu)海量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存取研究

基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠有效采集到實(shí)時(shí)的設(shè)備運(yùn)維數(shù)據(jù)，但數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為每個(gè)運(yùn)維子部門(專業(yè))提供的數(shù)據(jù)格式和表述方式不完全一致，即數(shù)據(jù)存在異構(gòu)性。而且，設(shè)備設(shè)施產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量龐大，如何實(shí)時(shí)存取各個(gè)專業(yè)的異構(gòu)海量數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)中心，是整個(gè)城市軌道交通線網(wǎng)全壽命周期健康管理系統(tǒng)的基本保障?；贖adoop分布式架構(gòu)的云存儲(chǔ)系統(tǒng)[9]是實(shí)現(xiàn)多元異構(gòu)海量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存取的關(guān)鍵系統(tǒng)。相比于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)系統(tǒng)，Hadoop分布式架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)在于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的分布式處理方式，能夠?qū)碜愿鱾€(gè)專業(yè)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)分布式存儲(chǔ)于各個(gè)機(jī)柜中。分布式架構(gòu)采用并行處理方式，因此能夠加快數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)速度。同時(shí)，需要研究基于Hadoop分布式架構(gòu)的高效數(shù)據(jù)備份策略，當(dāng)數(shù)據(jù)庫遭受異常事件，數(shù)據(jù)部分或全部丟失時(shí)，使用備份策略能夠?qū)G失的數(shù)據(jù)及時(shí)恢復(fù)。

3.2.3 關(guān)鍵設(shè)備健康度評(píng)測(cè)與故障診斷的智能化研究

準(zhǔn)確地對(duì)設(shè)備進(jìn)行健康度量化評(píng)估，并預(yù)測(cè)診斷設(shè)備的故障，得到設(shè)備的健康狀態(tài)信息，需要用傳感器或者其他監(jiān)測(cè)工具對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)信息采集。通常，不同的傳感器采集得到的信息反應(yīng)了設(shè)備不同層面的健康狀態(tài)。因此，通過部署多個(gè)傳感器采集設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的實(shí)時(shí)大數(shù)據(jù)，然后利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等前沿技術(shù)，從不同層面整體考慮設(shè)備的健康情況，計(jì)算得到一個(gè)設(shè)備的整體綜合量化健康度評(píng)估值，即可用具體的健康度指數(shù)反應(yīng)設(shè)備的健康程度。通常情況下，在沒有發(fā)生突發(fā)異?；蚪煌ㄊ鹿实臈l件下，設(shè)備的健康度函數(shù)是隨著時(shí)間單調(diào)遞減的[11]。長(zhǎng)期對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，能描繪出設(shè)備整個(gè)生命周期的健康度變化曲線，清晰地看出設(shè)備不同時(shí)間段的健康程度。綜合分析各個(gè)型號(hào)設(shè)備的健康度曲線，計(jì)算不同時(shí)段臨界點(diǎn)與特殊點(diǎn)，在線預(yù)測(cè)正在運(yùn)行的設(shè)備的健康度變化，及時(shí)預(yù)測(cè)或診斷出設(shè)備的故障。

3.2.4 信息可視化研究

通過人機(jī)交互、數(shù)據(jù)挖掘、圖像技術(shù)和圖形學(xué)等學(xué)科的理論和方法的結(jié)合，將抽象信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬和類比，使之轉(zhuǎn)化成為形象、具體的可視信息。將抽象信息以直觀的視覺方式表現(xiàn)出來，也使得人們能夠充分利用視覺和感知能力去觀察、處理信息，從而發(fā)現(xiàn)信息之間的關(guān)系和隱藏的模式[12]。對(duì)于全壽命周期健康管理系統(tǒng)來說，提供一種高效、一致性、透明化、面向用戶的服務(wù)是運(yùn)維的價(jià)值所在，這樣就要求屏蔽其提供的服務(wù)背后的所有實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。利用信息可視化技術(shù)，對(duì)復(fù)雜的維護(hù)保障工作流程進(jìn)行可視化表達(dá)，可以讓所有的人理解一致、執(zhí)行一致、結(jié)果一致。

4 結(jié)語

超大規(guī)模城市軌道交通線網(wǎng)全壽命周期健康管理系統(tǒng)，采用跨專業(yè)頂層設(shè)計(jì)，具有預(yù)警智能化、維修可視化、管理綜合化三大典型特征，將車輛、工務(wù)、通信信號(hào)和供電等專業(yè)集成到統(tǒng)一的健康管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)跨專業(yè)平臺(tái)化運(yùn)行，消除信息孤島，顯著提高檢修維護(hù)效率。

全壽命周期健康管理系統(tǒng)以系統(tǒng)安全為底層基礎(chǔ)，以系統(tǒng)可用性為指標(biāo)，通過故障事件驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)人、財(cái)、物的自動(dòng)化智能配置，打破了工務(wù)、車輛、供電和通信信號(hào)等各個(gè)運(yùn)維業(yè)務(wù)的條塊分隔，消除了采購、倉儲(chǔ)、維修、結(jié)算等業(yè)務(wù)流程的縱向延遲，實(shí)現(xiàn)了人員調(diào)度、備品備件、維修工單、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的自動(dòng)觸發(fā)融合，最大程度地實(shí)現(xiàn)資源統(tǒng)籌和共享，是解決超大規(guī)模城市軌道交通線網(wǎng)集約發(fā)展的必由之路。