超大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)軌道交通運(yùn)維平臺(tái)化管理模式

張 郁，戴龑飛

（上海地鐵維護(hù)保障有限公司通號(hào)分公司，上海 200235）

1 引言

根據(jù)2019年國家對(duì)軌道交通綱要中明確提出構(gòu)建城市群一體化交通網(wǎng)，全面提升城市交通基礎(chǔ)設(shè)施智能化水平的總體要求，制定于2035年基本建成交通強(qiáng)國的長遠(yuǎn)目標(biāo)。上海市軌道交通計(jì)劃在2020年、2025年網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營線路分別達(dá)到800 km、1 000 km，日客流預(yù)計(jì)達(dá)到1 400萬乘次、1 800萬乘次，這將標(biāo)志著上海市軌道交通正式進(jìn)入超大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營時(shí)代。

在積極適應(yīng)上海市軌道交通超大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展趨勢(shì)的同時(shí)，軌道交通運(yùn)營維護(hù)單位也遇到很多問題，其中比較突出的有以下5類問題：① 規(guī)模效應(yīng)導(dǎo)致維修資源緊張；②超大客流考驗(yàn)應(yīng)急體系；③各系統(tǒng)服役逼近性能極限；④線路老齡化問題顯現(xiàn)；⑤勞動(dòng)力問題凸顯。為從根本上解決這5類問題，再者原有運(yùn)維管理模式呈現(xiàn)飽和狀態(tài)、同時(shí)機(jī)電系統(tǒng)中心化逐步成型、設(shè)備數(shù)據(jù)分析進(jìn)入成熟時(shí)期、設(shè)備狀態(tài)維修正在走向?qū)嵱?、產(chǎn)業(yè)合作關(guān)系蓬勃發(fā)展等因素條件成熟，因此，從技術(shù)和管理模式上轉(zhuǎn)變運(yùn)維模式已成為必然趨勢(shì)。

2 運(yùn)維平臺(tái)化體系建設(shè)

為適應(yīng)超大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)軌道交通運(yùn)維體系，上海市軌道交通以智能運(yùn)維平臺(tái)為核心，推進(jìn)設(shè)施設(shè)備統(tǒng)型，建設(shè)全專業(yè)平臺(tái)集群，構(gòu)建運(yùn)維平臺(tái)化體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)龐大的終端設(shè)備的垂直管控，提升設(shè)備的可靠性、冗余性。同時(shí)有效的整合各類資源，統(tǒng)一管理，可以有效的解決維修資源緊張、線路老齡化等問題。

2.1 智能運(yùn)維核心平臺(tái)建設(shè)

通過對(duì)智能運(yùn)維初期設(shè)計(jì)與運(yùn)用探索，上海市軌道交通擬建設(shè)具備控制運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)的任務(wù)優(yōu)先，運(yùn)維管理信息化功能次之的智能運(yùn)維核心平臺(tái)來應(yīng)對(duì)超大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)軌道交通運(yùn)維體系。

智能運(yùn)維核心平臺(tái)僅開發(fā)與生產(chǎn)和運(yùn)營直接相關(guān)的管理業(yè)務(wù)，通過數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)流程再造。統(tǒng)一/優(yōu)化內(nèi)部數(shù)據(jù)系統(tǒng)，統(tǒng)一界面、協(xié)調(diào)業(yè)務(wù)之間操作流程；維持既有可用并有效的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，從既有系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)；對(duì)于需完善的既有系統(tǒng)，采集數(shù)據(jù)后，內(nèi)部數(shù)據(jù)系統(tǒng)進(jìn)行功能開發(fā)優(yōu)化數(shù)據(jù)；對(duì)于無法滿足需求的既有系統(tǒng)，將另行開發(fā)替代系統(tǒng)。

智能運(yùn)維核心平臺(tái)總體架構(gòu)如圖1所示，通過建立邊緣采集層將設(shè)備的電氣參數(shù)、機(jī)械特性、網(wǎng)絡(luò)信息等基層數(shù)據(jù)上傳至基礎(chǔ)設(shè)施層后傳送給平臺(tái)層，平臺(tái)層通過圖像識(shí)別及機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可視化信息并結(jié)合智能運(yùn)維平臺(tái)進(jìn)行分析，最終將結(jié)果呈現(xiàn)在應(yīng)用層，應(yīng)用層將各類設(shè)備信息以模型和文字模式呈現(xiàn)，為決策者提供判斷依據(jù)。

圖1 智能運(yùn)維核心平臺(tái)總體架構(gòu)

智能運(yùn)維核心平臺(tái)具備開放的計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源共享平臺(tái)，同時(shí)支持開放和私密共存的多租戶模式，適合多個(gè)廠商在平臺(tái)上共用資源、調(diào)用服務(wù)、交換數(shù)據(jù)和開發(fā)應(yīng)用，智能運(yùn)維平臺(tái)開放性如圖2所示。

圖2 智能運(yùn)維平臺(tái)開放性

2.2 全專業(yè)平臺(tái)集群建設(shè)

在智能運(yùn)維核心平臺(tái)的基礎(chǔ)上打造全專業(yè)多維的設(shè)備檢測(cè)中心和數(shù)據(jù)庫，利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)結(jié)合數(shù)據(jù)算法模型，提供數(shù)據(jù)分析能力，達(dá)到設(shè)備管理、企業(yè)管理有理有據(jù)的目的。各專業(yè)根據(jù)集中建設(shè)、邏輯收斂、全狀態(tài)監(jiān)控、統(tǒng)一管理配置的要求，對(duì)接智能運(yùn)維的統(tǒng)一原則建設(shè)網(wǎng)絡(luò)級(jí)基礎(chǔ)平臺(tái)?！笆奈濉蹦┢诨窘ǔ梢灾悄苓\(yùn)維平臺(tái)為核心，與超大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)維相匹配的專業(yè)基礎(chǔ)平臺(tái)集群，實(shí)現(xiàn)覆蓋全網(wǎng)，智能化、浸入式、扁平化的設(shè)備管理方式。在平臺(tái)化管理模式下，各專業(yè)系統(tǒng)運(yùn)維工作圍繞基礎(chǔ)平臺(tái)進(jìn)行，使維護(hù)工作逐步從分散型向網(wǎng)格化管理過渡，通過智能運(yùn)維平臺(tái)的大數(shù)據(jù)分析，指導(dǎo)優(yōu)化維護(hù)策略。

為滿足智能運(yùn)維平臺(tái)海量數(shù)據(jù)需求，信號(hào)專業(yè)將進(jìn)一步對(duì)信號(hào)設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)的采集、傳輸進(jìn)行升級(jí)。同時(shí)，深入研究信號(hào)專業(yè)的核心功能及接口，強(qiáng)化設(shè)施設(shè)備源頭管理、精準(zhǔn)維護(hù)，全面提升主要行車關(guān)鍵信號(hào)系統(tǒng)的可靠性。

通信專業(yè)開展各子專業(yè)路網(wǎng)級(jí)平臺(tái)建設(shè)，并與智能運(yùn)維平臺(tái)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)各專業(yè)平臺(tái)在智能運(yùn)維平臺(tái)體系中統(tǒng)籌建管、深度評(píng)估。傳輸網(wǎng)絡(luò)建立線路傳輸網(wǎng)絡(luò)管理中心和高速傳輸網(wǎng)絡(luò)管理中心；專用無線長期演進(jìn)（LTE）系統(tǒng)建立2套頂層交換中心，不設(shè)主備互為冗余，所有網(wǎng)管集中到頂層交換中心的網(wǎng)管平臺(tái)，規(guī)范二次開發(fā)接口協(xié)議；新建2套軟交換核心分別用于公務(wù)電話和專用電話系統(tǒng)，每套核心均設(shè)置主、備服務(wù)器，確保公務(wù)電話和專用電話軟交換系統(tǒng)不受供應(yīng)商撤離風(fēng)險(xiǎn)影響；技防系統(tǒng)建立線路級(jí)、網(wǎng)絡(luò)級(jí)運(yùn)維管理平臺(tái)，監(jiān)測(cè)本線路所有設(shè)備的狀態(tài)，同時(shí)把線路側(cè)的設(shè)備狀態(tài)信息進(jìn)行匯聚收斂統(tǒng)一管理。

信息資源網(wǎng)采用層級(jí)化交換結(jié)構(gòu)進(jìn)行升級(jí)改造，實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)接入、線路匯聚、核心交換的3層架構(gòu)，逐步建成滿足業(yè)務(wù)帶寬需求、具備安全隔離能力的高效數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，搭建具備資產(chǎn)管理、流程管理、故障管理、性能管理、配置管理及安全管理功能的網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的實(shí)時(shí)管理能力。

綜合監(jiān)控系統(tǒng)在安全第一的基礎(chǔ)上，堅(jiān)持高度集中、統(tǒng)一指揮的設(shè)計(jì)原則，充分利用自身海量信息集成優(yōu)勢(shì)，與實(shí)際運(yùn)營需求相結(jié)合，形成架構(gòu)簡化、節(jié)點(diǎn)簡明、接口標(biāo)準(zhǔn)、界面統(tǒng)一、底層規(guī)范的架構(gòu)，充分發(fā)揮綜合監(jiān)控系統(tǒng)的可用性、可維護(hù)性、可靠性，整體提升上海市軌道交通機(jī)電設(shè)備運(yùn)營管理水平。

2.3 設(shè)施設(shè)備統(tǒng)型

各類設(shè)備作為整個(gè)系統(tǒng)的底層模塊，數(shù)量巨大，對(duì)系統(tǒng)整體性能和用戶體驗(yàn)存在極大的影響。為保證智能運(yùn)維平臺(tái)和各專業(yè)平臺(tái)能有效聯(lián)動(dòng)、高效運(yùn)行，保障運(yùn)維生產(chǎn)的過程受控，終端側(cè)設(shè)備必須具備數(shù)據(jù)全息感知能力，能夠智能監(jiān)測(cè)并記錄自身軟/硬件狀態(tài)、流量、異常、周邊環(huán)境等信息，核心側(cè)設(shè)備必須能夠與終端側(cè)設(shè)備有效互動(dòng)。

目前很多專業(yè)設(shè)備都存在制式老舊問題，不具備接入智能運(yùn)維平臺(tái)的能力，嚴(yán)重影響智能運(yùn)維平臺(tái)化管理的推動(dòng)進(jìn)程?！笆奈濉逼陂g，各專業(yè)在平臺(tái)化建設(shè)過程中，堅(jiān)持互聯(lián)互通的原則，規(guī)范設(shè)備準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)，確保更新改造的設(shè)備適應(yīng)各專業(yè)平臺(tái)建設(shè)體系，提升設(shè)備的規(guī)范性和相互兼容性。同時(shí)，探索設(shè)備智慧化發(fā)展方向，根據(jù)牽引設(shè)備選型適應(yīng)智能運(yùn)維不斷發(fā)展的特點(diǎn)，打造泛在互聯(lián)的智能運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)，穩(wěn)步實(shí)現(xiàn)軌道交通運(yùn)維數(shù)字化、智能化、智慧化發(fā)展。

3 運(yùn)維平臺(tái)化管理模式

通過以建設(shè)平臺(tái)化體系為核心，以差異化維護(hù)策略為指導(dǎo)，構(gòu)建聯(lián)動(dòng)式生產(chǎn)管控體系，打造扁平式應(yīng)急管理模式，對(duì)車站級(jí)設(shè)備做到浸入式管理，最終達(dá)到降本增效的根本目的，有效地解決勞動(dòng)力凸顯問題。

超大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維管理體系組織架構(gòu)應(yīng)當(dāng)符合平臺(tái)化管理模式需要，促使組織管理更加扁平化，使得管理更加高效，組織運(yùn)作效率提高、業(yè)務(wù)更加敏捷靈活。調(diào)整后的超大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)軌道交通運(yùn)維管理組織架構(gòu)如圖3所示，具有如下特點(diǎn)。

圖3 超大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)軌道交通運(yùn)維管理組織架構(gòu)

3.1 靈活型“小前臺(tái)”

前臺(tái)是靈活性要求最高的線路級(jí)生產(chǎn)部門，需要快速適應(yīng)瞬息萬變的運(yùn)維狀態(tài)。前臺(tái)依托平臺(tái)化體系對(duì)設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行嚴(yán)格把控與維護(hù)，對(duì)設(shè)備狀態(tài)全面檢測(cè)與侵入式管理，并根據(jù)平臺(tái)提供的設(shè)備信息與維護(hù)策略對(duì)設(shè)備形成狀態(tài)修、故障修和計(jì)劃修三者相結(jié)合的差異化綜合性維護(hù)策略。

3.2 穩(wěn)定型“大中臺(tái)”

中臺(tái)主要是路網(wǎng)級(jí)生產(chǎn)部門依托平臺(tái)化體系，根據(jù)平臺(tái)提供全線路設(shè)備信息制定線路差異化維護(hù)策略，將生產(chǎn)計(jì)劃修逐步向狀態(tài)修轉(zhuǎn)變，避免人工盲目檢修，合理安排維修計(jì)劃，同時(shí)對(duì)管轄線路設(shè)備進(jìn)行初步參數(shù)分析，指導(dǎo)前臺(tái)維護(hù)人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，提供維修建議，降低維護(hù)成本，同時(shí)根據(jù)平臺(tái)設(shè)備數(shù)據(jù)，優(yōu)化前臺(tái)維護(hù)人員結(jié)構(gòu)，最大程度上做到資源合理化應(yīng)用。

3.3 靈活與穩(wěn)定兼顧型“高后臺(tái)”

后臺(tái)主要是職能部門依托平臺(tái)化體系，制定扁平化應(yīng)急管理模式方案，審核中臺(tái)所制定的差異化維護(hù)策略，并對(duì)重大故障進(jìn)行詳細(xì)數(shù)據(jù)分析，完善平臺(tái)體系功能，最終做到施工作業(yè)結(jié)果可控。同時(shí)，后臺(tái)依托智能運(yùn)維平臺(tái)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)匯總和分析能力，對(duì)系統(tǒng)及設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)跟進(jìn)分析，確定最佳的人工干預(yù)時(shí)機(jī)，最終做到優(yōu)化、節(jié)約運(yùn)維資源。

各部門按照“三臺(tái)”管理模式劃分，同時(shí)依托平臺(tái)體系構(gòu)建聯(lián)動(dòng)式生產(chǎn)管控體系，打通常規(guī)維護(hù)流程和應(yīng)急搶險(xiǎn)流程，通過資源整合提供跨部門、跨專業(yè)的實(shí)時(shí)信息，利用智能運(yùn)維平臺(tái)的大數(shù)據(jù)分析能力輸出故障定位，制定故障排除策略等指導(dǎo)信息，提升維護(hù)效率與質(zhì)量。

4 結(jié)語

通過平臺(tái)化體系建設(shè)和運(yùn)維管理模式的創(chuàng)新，軌道交通將從過去經(jīng)驗(yàn)引導(dǎo)維修的行為徹底轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)備評(píng)價(jià)引導(dǎo)維修，打造全過程設(shè)備生命周期的運(yùn)維模式，同時(shí)打通專業(yè)與專業(yè)、設(shè)備與設(shè)備間的壁壘，構(gòu)建軌道交通全專業(yè)信息鏈的超大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)軌道交通運(yùn)維平臺(tái)管理模式。