大數(shù)據(jù)和人工智能發(fā)展中的智慧地鐵運維研究

辛欣

（西安市軌道交通集團有限公司運營分公司，陜西 西安710000）

1 城市軌道交通的相關(guān)概述

軌道交通就是運營車輛在特定的軌道上行駛的運輸工具。我們認知里的軌道交通就是城市快速鐵路交通系統(tǒng)，簡稱地鐵。地鐵最大的優(yōu)點就是可以在人口密集、地上交通擁堵的情況下實現(xiàn)長距離、大容量、高效率的運輸目的，地鐵的班次比較密，多數(shù)情況下都是三、四分鐘一個班次，容載量非常大，一輛普通的8 節(jié)地鐵的運輸人次可達3000 人，是普通公交汽車的30倍，而且地鐵的準(zhǔn)點率非常高，無論是刮風(fēng)下雨，還是冰凍下雪，地鐵的運行幾乎不受外在因素的影響，可以保證人們出行時對時間的需求，另外一點非常值得關(guān)注的是，地鐵的運營費用比較低，使用電能滿足動力需求，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能環(huán)保的要求。

凡事有利就有弊，地鐵縱然有諸多優(yōu)點，但仍存在著一定的缺點，地鐵的投資非常大，對資金、人力、物力、技術(shù)的要求非常高，而且建設(shè)周期非常久，據(jù)不完全統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，一條普通的30km 長的城市地鐵項目的建設(shè)投資金額就高達200～300 億元，地鐵的建設(shè)周期普遍為5～6 年之久，而且地鐵的修建需要充足的空間，部分城市的地形無法滿足城市地鐵的建設(shè)要求。地鐵在建成之后的運維的成本以及技術(shù)要求也非常高，高成本、高人力、高技術(shù)要求成為了阻礙地鐵快速發(fā)展的制約因素。

2 城市地鐵系統(tǒng)的裝備及基礎(chǔ)設(shè)施的主要構(gòu)成

城市地鐵系統(tǒng)的構(gòu)成非常龐大，并且對技術(shù)的要求也比較高，地鐵系統(tǒng)主要有行車相關(guān)系統(tǒng)、車站服務(wù)相關(guān)系統(tǒng)以及基礎(chǔ)設(shè)施等相關(guān)系統(tǒng)構(gòu)成的。

行車相關(guān)系統(tǒng)的主要組成部分為動車組、供電系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、屏蔽門、安全門以及軌道線路，這是地鐵系統(tǒng)運維最關(guān)鍵的部分，同時也是對運維技術(shù)要求最高的部分，現(xiàn)如今的地鐵運維的技術(shù)難點以及費用居高的原因主要集中于此，當(dāng)前我國大部分地鐵運維的檢修效率都比較低，地鐵運行設(shè)備的種類非常多，規(guī)模相對也比較大，為了保障地鐵運行的安全，必須要每天都對地鐵行車系統(tǒng)進行檢修，而且還不能影響到地鐵的正常運行，這就使得地鐵檢修的任務(wù)量非常繁重，維修強度比較大。同時，地鐵行車系統(tǒng)的檢修質(zhì)量要求也比較高，這就導(dǎo)致人工檢修的效率比較低，地鐵行車系統(tǒng)的檢修需要大量的人工成本，導(dǎo)致運維成本居高不下，給地鐵運維工作帶來了極大的壓力。

車站服務(wù)相關(guān)系統(tǒng)主要包括自動售檢票系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境控制以及隧道通風(fēng)系統(tǒng)、給排水及消防系統(tǒng)、電梯與自動扶梯、安防設(shè)施等，這是地鐵正常運營的重要保障系統(tǒng)，對地鐵的正常運營其中至關(guān)重要的作用?；A(chǔ)設(shè)施主要由橋梁與隧道、車站建筑、安裝設(shè)施等構(gòu)成。車站服務(wù)系統(tǒng)與基礎(chǔ)設(shè)施為地鐵的運營提供了后勤保障，確保行車系統(tǒng)能夠正常運行，保障地鐵運營不受其他因素干擾。地鐵的正常運營離不開完善的車站服務(wù)系統(tǒng)以及基礎(chǔ)設(shè)施，地鐵公司每年需要投入大量的資金用于車站服務(wù)系統(tǒng)及基礎(chǔ)設(shè)施的維保工作。

3 基于大數(shù)據(jù)和人工智能的智慧地鐵運維體系的構(gòu)建

為了提升地鐵的運行效率和質(zhì)量，降低地鐵運營成本，提升地鐵運行的服務(wù)質(zhì)量，各地鐵公司都在積極的引入大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，力圖通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算、大數(shù)據(jù)以及人工智能等現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)來打造全新的智慧地鐵系統(tǒng)，以便能夠提升全息感知力、實時分析能力，并且能夠為地鐵運營的決策提供科學(xué)的、真實的、準(zhǔn)確的依據(jù)，同時還能夠提高精準(zhǔn)執(zhí)行的能力，從而打造一個全新的現(xiàn)代化的業(yè)務(wù)智能聯(lián)動、資源智慧配置的地鐵運輸及服務(wù)系統(tǒng)。

地鐵的運維是對地鐵公司的發(fā)展以及軌道交通行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，現(xiàn)如今的地鐵運維是各地鐵公司的攻關(guān)難點，維保人員需要量大、設(shè)備故障無法準(zhǔn)確預(yù)知、設(shè)備過度維護、設(shè)備的維護手段落后、地鐵運營各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的信息不整合、數(shù)據(jù)信息無法實時分析、運營單位無法及時根據(jù)有效的信息做出正確的決策、設(shè)備維護的人工成本效率低等問題嚴(yán)重的困擾著地鐵公司的健康、穩(wěn)定發(fā)展。為了改變這種現(xiàn)狀，地鐵公司緊緊抓住歷史發(fā)展的機遇，以期將大數(shù)據(jù)、人工智能等現(xiàn)代化技術(shù)應(yīng)用于地鐵運維工作中，從而打造出一套完善的、先進的智慧地鐵運維系統(tǒng)，從而提升地鐵運營的經(jīng)濟效益。

物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)與人工智能等現(xiàn)代化的先進技術(shù)極大的方便了人們的生活和工作，在地鐵的運維工作中融合人工智能和大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代化技術(shù)可以顯著的提高地鐵運維的效率和質(zhì)量，能夠?qū)崿F(xiàn)全面感知、深度融合的目的，同時還可以有針對性的主動服務(wù)，并根據(jù)有效的、及時的信息做出科學(xué)的決策。充分運用現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)可以建立實時的動態(tài)信息服務(wù)體系，能夠深度挖掘地鐵運維管理工作中需要的相關(guān)信息和數(shù)據(jù)，從而找出對地鐵運維產(chǎn)生影響的問題，并根據(jù)問題建立全面的分析模型，科學(xué)、合理的優(yōu)化資源配置，提升地鐵運營的業(yè)務(wù)決策能力，加強對地鐵資源的管理能力，進一步提升地鐵輔助服務(wù)能力，實現(xiàn)高效、環(huán)保、人性和資源的高度協(xié)調(diào)，全力打造一套全新的、現(xiàn)代化的、立體化的智慧運維系統(tǒng)。

3.1 智慧地鐵運維的平臺架構(gòu)

智慧地鐵運維平臺主要分為感知執(zhí)行層、數(shù)據(jù)傳輸層以及業(yè)務(wù)分析層。感知執(zhí)行層主要是將溫度、力、紅外線、激光、聲音以及視覺等傳感裝置進行互聯(lián)，充分利用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)將傳感裝置向著微型化、集成化、標(biāo)準(zhǔn)化和移動化的方向發(fā)展，從而達到前端數(shù)據(jù)的智能化感知效果。數(shù)據(jù)傳輸層是以通信傳輸?shù)墓歉删W(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)傳輸載體，將大數(shù)據(jù)、5G等先進的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)中，打造一條高效、便捷的數(shù)據(jù)信息傳輸通道，將數(shù)據(jù)的傳輸和存儲能力大大提高，擴大數(shù)據(jù)傳輸和存儲的容量，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、可視化、持久化的地鐵信息數(shù)據(jù)儲存體系，為地鐵運營的數(shù)據(jù)分析提供全面的、準(zhǔn)確的、科學(xué)的數(shù)據(jù)依據(jù)。業(yè)務(wù)分析層是建設(shè)智慧地鐵運維體系的重要組成部分，將現(xiàn)代化的云計算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用到地鐵運營管理工作中，積極的引入現(xiàn)代化的智能分析軟件，并購置物聯(lián)網(wǎng)、人工智能硬件設(shè)備，對地鐵運維工作中的聲音、圖像、視頻、文字等信息進行集中的整合，并利用大數(shù)據(jù)對這些非結(jié)構(gòu)化的內(nèi)容進行綜合的分析和處理，高效的處理、分析地鐵運營數(shù)據(jù)，同時還可以對地鐵維保的備件進行有效的管理，另外還可以針對地鐵運維中出現(xiàn)的問題，科學(xué)、合理、有效的調(diào)度維保人員，從而節(jié)約人工管理成本，提升工作效率和質(zhì)量，實現(xiàn)無人化、科學(xué)化管理，切實提升地鐵運維管理水平，大大的降低地鐵運維的管理成本以及人工成本，提升地鐵公司的整體經(jīng)濟效益。

3.2 實現(xiàn)智慧地鐵運維的關(guān)鍵技術(shù)

智慧地鐵運維的實現(xiàn)是未來地鐵行業(yè)發(fā)展的趨勢，但智慧地鐵運維體系的構(gòu)建需要大量的先進科學(xué)技術(shù)的支持，智慧地鐵運維要充分利用好物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)同時還需要WIFI 網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋，或者充分利用即將普及推廣的5G 技術(shù)，依靠強大的的數(shù)據(jù)傳輸能力來實現(xiàn)感知層和執(zhí)行設(shè)備之間的互聯(lián)，并能夠及時、高效、安全、準(zhǔn)確的將信息進行傳輸。另外，還要結(jié)合智慧地鐵運維的實現(xiàn)要求，將云計算、大數(shù)據(jù)技術(shù)以及人工智能技術(shù)進行整合，運用大數(shù)據(jù)技術(shù)的分析能力對地鐵運行的經(jīng)驗、狀態(tài)、以及趨勢進行整合和分析，并對地鐵運維中的關(guān)鍵設(shè)備的故障診斷、預(yù)測維修、狀態(tài)維護以及剩余壽命估計等進行全面的分析，通過打造智能化、數(shù)據(jù)化的智能運維管理平臺來收集、整理地鐵運維工作中的各種數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)系統(tǒng)預(yù)測的各項指標(biāo)，自動進行處理和分析，從而為地鐵運維管理提供科學(xué)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依據(jù)。