广州地铁运营可靠性管理实践与思考

广州地铁运营可靠性管理实践与思考
近年来，我国城市轨道交通发展迅速，轨道交通客运量占公共交通客运量的比例逐年提升。

城市轨道交通在缓解城市交通拥堵、服务民众便捷出行等方面发挥了重要作用。

一网络化运营可靠性面临的挑战
随着线网规模的不断扩大和网络化运营的持续深入，地铁设备可靠性管理将面临极大的挑战。

以广州地铁为例，线网客流压力持续攀升，目前700万人次的日均客流已成为常态，预计未来几年线网客运量将很快突破1000万人次/日，设备运载压力进一步增加，同时公众和媒体对地铁服务品质的要求日益提高，对线网运营可靠性提出了更高的要求。

图1 行业内单线到网络化运营可靠性变化趋势
然而从行业表现来看，随着网络化运营的不断延伸，既有线路的设备设施随着时间的推移而逐步劣化，加之新线投入初期可靠性表现不稳定等因素，网络运营的整体可靠性呈现下降趋势，如图1所示。

这显然与网络化运营管理持续增长的要求相矛盾。

二新理念贯穿“规划、设计、建设、运营”阶段
为有效应对未来大线网运营带来的设备设施可靠性管理压力，广州地铁以网络整体最优为出发点，以提高地铁安全运营、效率兼顾效益运行为导向，以保证服务可靠性表现为前提，借助设备设施可靠性理论方法，结合广州地铁运营管理经验，开展基于设备设施全寿命周期的可靠性研究、规划与管理。

地铁可靠性管理应贯穿“规划、设计、建设、运营”四个阶段。

在规划阶段，以“尽可能地
解决既有线难点、痛点，优化线网”为出发点，并结合发展实际前瞻性地提出运营建议需求，作为新线网规划设计的输入条件；在设计阶段，重点从线网系统需求逐级分配理念开展可靠性设计；在建设阶段，侧重于可靠性目标执行，研究供货商选择与可靠性验收标准，实现可靠性设计；在运营阶段，重点研究设备设施维修优化策略与运营管控优化措施，确保设备设施可靠性得到最大程度的保持和提升。

三运营可靠性的规划、分配、实现
广州地铁已完成对车辆、信号、通信等专业的新线建设可靠性研究，以乘客服务为导向，以运营可靠性为目标，重新确立新线规划建设机制。

一是，打破传统思路，制订新的线路规划原则。

在编制线网规划时，打破传统的“专注城市发展布局及静态城市规划方法”的思路，以“城市交通运输服务功能的整体优化提升并加入不断发展的城市要素”为出发点，以“服务、效率”为方向，制定新的线路规划原则。

①线网规划需结合未来轨道交通发展需求（如24小时运营）并加入提升服务水平的理念；
②线网规划需配置灵活的交路及冗余配线，同时注意分段开通运营线路的配线要求，提高大线网下运输组织的可靠度；③在车站设计上要预留充足的客流组织空间，同时考虑出入口安检客流组织所需征地要求；④在线路设计时考虑车站扩容、折返线存车线设计等有效提升效率的手段；⑤在规划设计时需充分结合新业态、新技术，如无人驾驶技术、消防轨道车、全自动化车辆等的应用；⑥要从线网层面考虑系统制式，通过基础维修器械的应用及有效的设备设施以降低人力成本；⑦在考虑周边环境的前提下扩容线网大客流站；⑧车站标高要考虑周边环境。

二是，围绕可靠交付目标，制定项目招标条件。

将行车服务可靠度指标进行分解，获得各专业、各子系统需要承载的可靠度指标，结合设备维保数据，通过建立数学模型，换算为5分钟晚点平均无故障里程、平均无故障时间等指标，并将其作为标准进行招标，同时明确到合同文件中，要求各供货商在投标文件中提交相应方案，对相关可靠性设计、原材料质量把控做出详细说明，提供产品测试过程及验证解决方案，满足招标要求，在项目实施阶段考虑系统可靠性的实现。

三是，督促供货商做好可靠性设计。

在项目执行期间和系统设计联络过程中，对系统供货商根据合同指标要求提交的可靠性分析文件进行详细讨论，选用成熟可靠的系统设计方案，并对系统的硬件及软件可靠性设计具体方案进行深入分析，监督其落实。

可靠性方案在设计联络期间经业主（运营及建设部门）、设计和供货商共同讨论确认后，作为考核可靠性指标依据。

四是，强化质量检测与标准验收。

进一步完善各专业系统对设备检验的具体要求，如例行试验、型式试验、高低温测试、动力性能试验、电磁兼容测试等，确保新线开通投入使用符合要求，同时，在开通后试运营期间，结合实际运营数据，进行可靠性的验证。

目前，广州地铁以中国交通运输协会城市轨道交通专业委员会发布的《城市轨道交通A型电动客车用户需求书（范本）》、《城市轨道交通车用户需求书（范本）》和《城市轨道交通B型电动客车用户需求书（范本）》为基础，同时梳理广州地铁车辆运营管理方面的技术要求和经验积累，借鉴国内外地铁先进的技术成果和运营经验，对广州地铁车辆在操作界面、车辆系统设计及控制、车辆与相关专业接口和整车试验、验收等方面持续加以细化、规范，并于2014年形成《广州市城市轨道交通车辆设计指南》。

该指南第4部分“试验及验收标准化”规定，车辆从制造、调试到上线运营，必须经过：①组装前：关键系统型式试验（包括牵引系统、列车控制诊断系统、辅助系统、空气制动系统和转向架等）；②组装后：整车型式试验（工厂调试200公里）；③发运前检查：PSI文件；④整车功能和技术要求的全面验收：PAC验收；⑤上线运行6个月或质保期满前6个月：可靠性评估（统计分析车辆故障及运行状态，厂家出具评估报告，制订落实后续改进工作）。

四运营线路可靠性的保持和提升
针对运营的可靠性管理，主要应做好以下四个方面的工作。

（一）在运营组织管理模式方面，建立乘客导向型的服务交付组织，推动服务输出质量提升
广州地铁结合网络化运营的发展，于2013年3月开始实施组织变革，将“以专业化为主、区域化为辅”的运营管理模式转变为“以区域化为主、专业化为辅”的模式，明确由区域运营中心对线路运营整体质量绩效负责，既负责车务运作，也负责所有设备的维护保养、故障处置。

在服务交付责任的目标下，打破过往专业化部门的界限，促使管理者从整体、系统上对乘客需求做出响应，而不是单一维修专业或局部站点的响应。

区域运营中心业务的同质性，为良性竞争提供了基础，通过绩效体系的设置与引导，对比各线路的运输质量、服务水平、设备表现、安全管理之间的差异，可以转化为内部改进和创新的动力，进一步推动责任交付主体的服务输出质量提升。

（二）建立差异化的设备设施维修策略模型
以运营影响程度为核心构建设备设施可靠度模型，根据故障影响程度和发生频率建立风险矩阵（见图2），进行关键设备系统辨识。

结合不同关键设备故障率及其对运营服务、安全的
影响，实施预防性维修、事后维修与状态修等多种维修方法，实现单一或组合的设备设施差异化维保策略，从而确保大线网服务可靠，合理控制维保成本，形成基于可靠性的差异化设备设施维修策略模型。

图2 关键设备设施可靠性风险矩阵分布
1.高频率一区（Ⅰ）
故障高发区，是影响设备设施任务可靠性的关键系统，故障率频次较高，功能失效通常导致任务失效，服务失效风险较高。

后续需聚焦优化，加强关键子系统状态监测，重点采取状态修与预防性维修相结合的维修机制。

2.高频率二区（Ⅱ）
故障率虽然频次较高，但功能失效不易导致运营任务失效，对运营行车影响程度较小。

可以兼顾服务安全与成本效益，采取以价值为导向的预防性维修机制。

3.低风险区（Ⅲ）
故障率频次较低，影响范围较小，属于低风险设备系统，即便功能失效也不易导致运营任务失效。

未来可考虑成本效益，采取以事后维修为主的维修机制，运营阶段应维持既有可靠性水平。

4.高风险区（Ⅳ）
故障率频次低，一旦出现功能失效，极易引起服务失效，属于高风险区，这些系统应强化设计阶段的冗余设计准则，增加系统冗余度，杜绝功能失效。

应强化该类设备系统高频度状态监测，采取状态修与预防性维修相结合的维修机制。

上述分析中功能失效指发生2～5分钟晚点，设备系统可以正常工作，但不能满意地实现预测功能；任务失效指发生5～30分钟晚点，设备系统受到严重损伤不能可靠而安全地使用；服务失效指发生30分钟及以上晚点，设备系统无法正常工作，造成运行线路无法运营服务。

（三）实施基于可靠性的设备设施健康管理
根据差异化设备设施维修策略模型分析，针对关键设备系统中分布在高风险区及高频率区的关键设备设施，提出基于可靠性的设备设施健康管理理念。

利用状态检测技术和数据挖掘诊断，感知系统状态，识别关键风险设施；通过开展关键及薄弱部位的劣化预判，实施精准维
修，保持关键设备设施固有可靠性，避免发生5～30分钟晚点乃至30分钟以上晚点事件。

影响任务可靠性的系统，如车辆、信号系统，应重点研究车辆走行部、信号道岔等关键子系统，减少5～30分钟晚点事件；易引发30分钟以上晚点的系统，如接触网、供电系统，应重点关注常开设备设施高频度状态监测应用，防止功能失效。

因此，后续维修策略方向，应重点对关键重要设备设施进行运行数据分析、状态监测、趋势预判，通过数据分析、远程监测对异常情况及时预判和告警，提前处置设备设施故障隐患，避免发生颠覆性的故障，保持系统整体可靠性。

例如，广州地铁以精益化维修为目标，引入物联网技术、二维码识别技术、手持维修终端加强对现场维修作业的管理，实现从设备设施的计划性维修到以可靠性为中心的预测式健康管理，该系统荣获了全国交通运输行业设备管理创新成果（2014～2016年）一等奖。

自2014年起，广州地铁4条线路先后应用LMIS系统维修管理模块，2017年9月已实现全线网启用，合计建立设备基础数据约18万台套、作业模板约1万份、设备状态测点约100万项，制定设备分类规范约1000项，针对27个专业合计538类故障建立故障代码规范，初步取得了以下成效。

①优化设备维修模式，延长设备使用寿命，如通过轮对数据分析，优化轮对维修模式，使用寿命延长30%左右。

②提升工作效率，降低成本。

以前维修数据汇总需要经历分部、部门、中心、总部四个节点，每个节点耗时从6小时减少到3分钟，效率提升120倍。

单个施工计划审批从15～20分钟缩短到5～10分钟，单次请销点审批从3分钟缩短至1分钟，提升2～3倍，相当于每个计划节约12分钟，全线网每年2万多个计划可节约40000工时。

③提高作业安全性。

通过施工安全冲突检测、越区提醒等功能，避免了出现人员伤亡、设备损害等严重安全事故的发生。

④提升设备维修过程精细化管理能力。

生产管理人员更有效地管理企业的所有设备，能够及时掌握设备运行、维修等情况，解决了“做了没有、做了什么、做得怎样”的监管问题。

LMIS系统通过对维修数据的积累和分析，能够供管理人员对维修过程、维修质量、维修能力和维修成本等方面加以定量和定性的分析；统一编码、统一流程、统一报表使得数据多层次多角度分析成为可能，为有效的决策提供重要依据。

图3 LMIS系统数据决策系统界面
（四）围绕乘客需求做好客运组织与乘客行为引导
“人”是可靠性保障中不可忽视的重要因素，城轨运营单位必须了解并主动思考乘客的需求。

经过这些年的摸索，广州地铁主动进行客流预测研究，在此基础上逐步实现运能供给与乘客需求的精准对接，并加强与乘客之间的交流与互动，使可靠性保障中“人”的因素逐步得以改善。

建立客流预测模型。

目前，广州地铁借助一系列的模拟技术、现场监控设备，以及售检票系统采集的实时数据，依托完善的数据分析控制中心，建立包含中长期客流预测以及动态实时模拟客流走向功能的高精度客流预测系统。

该系统基于线网各车站实时5～15分钟进出站量，可预测下一个5～15分钟客流变化趋势，准确率达到95%，有利于从传统计划性运输组织转变为动态式疏导与运力精准供给。

同时，广州地铁利用城市客流热力图，实时掌握车站、大型活动场点的客流分布和变化；开发地铁客流监控预警信息系统，实时掌握车站、线路、线网客流密度和分布，并对全天、各时段的客流量进行预测预警；全面推广网络直播平台应用，由现场人员对大客流、突发事件动态进行直播，各层级管理人员可直观、快速地掌握现场情况。

进一步完善多种运输组织模式。

目前，广州地铁采用了不均衡运输、高峰短线、大小交路等多种行车组织方式。

从实践看，2号线工作日早高峰实施大小交路，往江泰路方向单向运输能力提高40%；3号线加开同和—大石高峰短线车，同和—体育西路段运输能力提高31%；4号线实施大小交路，运力平均提升约31%。

2016年底，6号线二期开通后实施大小交路，在车辆数有限的情况下既有段运力提升约3%。

广州地铁的运能利用度逐年提升，2015年线网
运能利用度达到28.76%，CoMET协会对标排名第三；2016年线网运能利用度达到30.8%，CoMET协会对标排名第一。

不断优化客流控制。

实施车站客流控制，是保障行车安全的措施，这需要得到乘客的充分理解。

目前已通过APP为乘客提供客流控制信息订制服务，以维护乘客的知情权。

同时，细化大客流线网联控分级制度，增加线网联控辅控站数量，逐级强化控制力度，充分发挥线网车站客流联控效用，并根据实际情况和乘客的反馈，及时进行调整，提高客流疏导的灵活性和全面性。

广泛开展安全宣传和共建活动。

广州地铁积极和乘客、社会特殊群体、周边交通运输单位、社区街道、学校等开展了丰富多样的交流与共建活动，通过开展地铁“下午茶”、站长接待日等活动，加强与乘客的沟通，广泛听取意见；举办宣扬安全、文明乘车的“地铁开放日”活动，对各种突发情况下乘客如何进行应急处置、寻求帮助、相互救助等进行了知识普及，使更多的市民“用地铁、懂地铁、会地铁”。

通过这些常态化的宣传、交流与共建活动，增进地铁运营企业和社会公众相互的了解，对于促进地铁可靠运行有着非常重要的作用。

五小结
党的十九大报告指出，中国特色社会主义进入新时代，我国社会主要矛盾已经转化为人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾。

这个重大判断，为城市轨道交通企业的运营管理工作指明了方向。

地铁作为市民出行方式，正经历一个从“可选项”到“必须”乃至“习惯”的过程。

超大规模的网络，改变着人们的出行方式，进而改变着人们的生活方式，成为人民所向往的美好生活的一部分。

对于市民出行和生活方式的改变，城轨交通企业要在运营管理上转变思维方式，建立以运营服务可靠性为目标的管理体系，为市民出行提供更“安全、准点、快捷、便利”的服务。

-全文完-。