城市軌道交通信號智慧化運維系統(tǒng)的發(fā)展與研究

何滿

陜西城際鐵路有限公司 陜西 西安 710018

引言

科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展推動我國進(jìn)入技術(shù)升級改造的快車道，當(dāng)前我國城市軌道交通信號運維系統(tǒng)存在著很多不足，利用現(xiàn)有的先進(jìn)技術(shù)和手段，對傳統(tǒng)的信號設(shè)備運維系統(tǒng)進(jìn)行智慧化的升級改造可以有效提升故障預(yù)判、減少故障對線網(wǎng)正常運行的影響，提升乘客滿意度并最終降低運維成本、提高城市軌道交通系統(tǒng)的運行效率。

1 智慧化運維系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)增，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析及人工智能等新一代信息技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，城市軌道交通智慧化運維平臺的建設(shè)與研究近年來快速起步發(fā)展。開發(fā)新型智慧化交通管理系統(tǒng)、推廣應(yīng)用智慧化檢測監(jiān)測及運維技術(shù)在交通強(qiáng)國戰(zhàn)略中具有重要作用和意義。

目前，國內(nèi)研究主要集中于智慧化運維系統(tǒng)的技術(shù)初探及建設(shè)方案的初步應(yīng)用實踐?；诖髷?shù)據(jù)應(yīng)用，目前針對城市軌道交通信號系統(tǒng)普遍提出5層智慧化運維平臺架構(gòu)，劃分為：智慧化感知、寬帶與連接、云計算及分析決策，同時將智慧化運維分為感知、規(guī)則、理解、預(yù)測及閉環(huán)5個階段。國外關(guān)于城市軌道交通智慧化運維的現(xiàn)有研究較少，仍處于維護(hù)拓展和支持系統(tǒng)研究階段。在一體化、集成化建設(shè)研究，以及智慧化診斷、預(yù)測預(yù)警等技術(shù)研究方面仍存在不足[1]。

2 城市軌道交通信號系統(tǒng)發(fā)展的需求及特征

（1）精簡可靠。信號系統(tǒng)發(fā)展的首要特征是精簡可靠的架構(gòu)。精簡的架構(gòu)不但減少了硬件設(shè)備的投入，減少了故障點，也有利于信號系統(tǒng)的部署同時降低了全生命周期的成本。精簡也有利于設(shè)備的自動化部署能力，減少現(xiàn)場人員的工作量并避免人為誤操作，實現(xiàn)設(shè)備的即插即用。精簡的系統(tǒng)架構(gòu)也有利于提升信號系統(tǒng)整體的RAMS（可靠性、可用性、可維護(hù)性和安全性）指標(biāo)，便于信號系統(tǒng)的更新改造。

（2）友好直觀。信號系統(tǒng)的友好主要指對環(huán)境和人員的友好。對于操作維護(hù)人員，信號系統(tǒng)的人機(jī)界面和機(jī)械設(shè)計應(yīng)該符合美學(xué)和人機(jī)工程學(xué)要求。能夠支持移動操作終端，可隨時隨地獲取信號系統(tǒng)的運行狀態(tài)。對于乘客，應(yīng)能給出豐富的信息指示，指示準(zhǔn)確可靠、以提升服務(wù)個性化水平。對于環(huán)境而言，機(jī)械設(shè)計應(yīng)與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)，材料選擇能做到綠色環(huán)保、低碳可回收。

（3）數(shù)據(jù)信息統(tǒng)一管理。城市軌道交通信號系統(tǒng)設(shè)備繁而復(fù)雜，各子系統(tǒng)又有著各自的網(wǎng)管設(shè)備且不同廠家不同設(shè)備型號也存在著界面顯示、信息輸出等差異化的問題，造成了信息管理不統(tǒng)一、不完整，數(shù)據(jù)無法形成關(guān)聯(lián)分析，給故障分析和定位造成了較大的障礙。因此必須對分散的、零散的網(wǎng)管信息進(jìn)行統(tǒng)一管理，統(tǒng)一分析將數(shù)據(jù)信息標(biāo)準(zhǔn)化并形成統(tǒng)一操作界面。

（4）設(shè)備巡檢更加簡化和高效。目前的設(shè)備巡檢主要依賴于人的主觀性，并耗費了大量工時和成本，預(yù)判性維護(hù)太少。如何大幅度提高設(shè)備巡檢的效率、節(jié)約成本以及增強(qiáng)故障的提前預(yù)判是運營單位必然考慮的方向更是發(fā)展的需求。

（5）信息展示及發(fā)布更加快速和豐富。城市軌道交通信息的發(fā)布直接關(guān)系到了人們的出行并影響著乘客滿意度及社會的和諧。因此如何快速準(zhǔn)確發(fā)布信息、提供給乘客更為直觀豐富的出行參考也是軌道交通行業(yè)需要考慮的方向。

如上，智慧化運維系統(tǒng)針對性的在數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理、集中分析運算、故障提前預(yù)判、節(jié)約成本、輸出友好等方面做了大的提升和改進(jìn)。伴隨著國家交通強(qiáng)國戰(zhàn)略的推行，城市軌道交通設(shè)備運維的智慧化與健康管理已成為行業(yè)發(fā)展的新方向[2]。

3 信號智慧化運維系統(tǒng)的功能和特點

要解決信號系統(tǒng)設(shè)備運維方面的問題和挑戰(zhàn)，適應(yīng)新形勢下信號系統(tǒng)發(fā)展的需求及特點，最終實現(xiàn)信號系統(tǒng)的智慧化運維，需要重點考慮以下要點：

故障精準(zhǔn)定位。一旦發(fā)生故障，可通過智慧化運維平臺實現(xiàn)對故障的精準(zhǔn)定位，縮短維修時間。

提前預(yù)警?；诖髷?shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，可對設(shè)備的潛在故障進(jìn)行提前預(yù)警，并針對性地輸出相應(yīng)的維保指示和策略。

數(shù)據(jù)融合。整理和分析不同渠道監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)，并對多樣化、多維度的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合分析計算，從而更全面地反映信號系統(tǒng)的整體工作狀態(tài)，達(dá)到集中化監(jiān)視。

降低維護(hù)成本。系統(tǒng)設(shè)備的制式化維護(hù)管理存在著一定程度的人力和資源浪費，智慧化運維系統(tǒng)能夠基于對設(shè)備的監(jiān)測和分析形成動態(tài)的維保管理并給出參考的解決方案，由原來“制式化”的維保變?yōu)椤斑m時化”的維保，較大程度上節(jié)約了人員成本和資源成本[3]。

4 信號智慧化運維系統(tǒng)的配套需求及建設(shè)

（1）制定統(tǒng)一的規(guī)范，標(biāo)準(zhǔn)。首先需要制定信號檢測監(jiān)測的標(biāo)準(zhǔn)、界面標(biāo)準(zhǔn)、報警標(biāo)準(zhǔn)以及各子系統(tǒng)之家數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)。

（2）針對各子系統(tǒng)、各設(shè)備開展更多維護(hù)狀態(tài)點的研究；搜集并整理更多歷史數(shù)據(jù)作為大數(shù)據(jù)分析的支撐。

（3）面向不同對象開展分級管理，根據(jù)信號故障影響范圍輸出故障響應(yīng)級別并分層級下達(dá)至管理人員、調(diào)度、專工及工班等。

（4）建設(shè)站級、線路級、線網(wǎng)級三級設(shè)備監(jiān)測平臺，各平臺通過數(shù)據(jù)專網(wǎng)進(jìn)行信息交互和傳遞，并由智慧化運維總部設(shè)備進(jìn)行整合分析計算給出設(shè)備運行的狀態(tài)和工況信息。

（5）構(gòu)建一體化運維生態(tài)鏈。首先要對智慧化運維管理進(jìn)行全面廣泛的研究，明確需求、明確效果，利用企業(yè)、機(jī)構(gòu)、學(xué)校等聯(lián)合進(jìn)行智慧化運維系統(tǒng)的研究和設(shè)計。其次要利用現(xiàn)有技術(shù)做好平臺構(gòu)建，為信息統(tǒng)一管理做好前提。最后要有管理創(chuàng)新，強(qiáng)化管理運用，因地制宜，根據(jù)不同的需求定制適宜的智慧化運維系統(tǒng)。

5 結(jié)束語

利用先進(jìn)的科學(xué)與技術(shù)，重點利用機(jī)器而不是人來控制并分析信號設(shè)備甚至整個線網(wǎng)的運行，是城市軌道交通智慧化運維系統(tǒng)發(fā)展的重點，也是必經(jīng)之路。信號智慧化運維系統(tǒng)可以統(tǒng)一資源調(diào)配，精確故障定位，縮短運維時間，節(jié)約人力成本并最終提升運維效率。