城市轨道车辆智能运维系统方案构想

城市轨道车辆智能运维系统方案构想
发布时间：2022-09-20T02:46:42.516Z 来源：《科技新时代》2022年（2月）4期作者：詹浩镔[导读] 经济的发展，社会的进步推动了我国城市轨道交通建设的步伐。

经过近十多
詹浩镔
港铁轨道交通（深圳）有限公司摘要：经济的发展，社会的进步推动了我国城市轨道交通建设的步伐。

经过近十多年的快速发展，轨道交通线网规模实现跨越式发展。

目前，各个城市已建成的地铁线路基本沿用传统运维模式，即采用计划修的维修制度，以人工作业为主的作业模式。

此种模式受到人的随机因素及设备配置因素的影响较大，其弊端主要表现在：车辆种类多，规模大，检修任务重，人工检查效率低；质量要求高，而检修人员业务水平参差不齐，存在不稳定因素；人工成本高，以人工为主的检修方式不可持续发展；维修强度大，设备维修的频次和要求随车辆服役时间的增加而日趋上升，且存在过度维修情况；运维数据无法数字化，无法对检测的数据进行跟踪处理，造成数据浪费。

鉴于此，传统的运维模式已经无法适应各个城市规模庞大的轨道交通发展需求。

结合目前国内发展趋势，物联网、大数据和人工智能等新技术手段的快速发展，使得数字化、网络化、智能化城市轨道交通运维新模式变成可能。

利用图像识别技术与RFID、5G等技术相结合，构建基于全过程、全要素数据融合应用的城市轨道交通车辆智能运维系统，整合列车数据，检修数据，轨旁监测数据，建立面向产品全寿命周期和覆盖完整运维业务链的地铁运维数据融合平台，可实现地铁运维数据沉淀，充分发挥地铁运维数据的价值，实现城市轨道车辆运维模式从故障维修，计划维修向状态性维修转变，故障报警-应急处置向故障预警-提前处置转变，全面提升列车安全运营保障能力。

关键词：城市轨道车辆；智能运维；系统引言
我国已经成为世界上最大的城市轨道交通市场，而且轨道交通在我国仍有较大市场需求。

其中，北上广深四大城市轨道交通运营线网规模位居世界城市前列。

面对国内各主要城市轨道交通运营网络规模的不断扩大，轨道交通运营里程及车辆保有量不断增加，如何进一步提升轨道交通车辆运营效率、检修效率及RAMS，降低轨道交通车辆全寿命周期成本，提高轨道交通正线故障应对处理能力和轨道交通运营网络自救能力，成为轨道交通行业的关注焦点。

1智能运维技术概述智能运维技术基于智能感知、互联网、物联网、人工智能、大数据分析等前沿技术，利用信息化、数字化、智能化、集成化等手段，实现部分或全部代替人工对轨道车辆的监控、维护、检修等工作，从而最大化提升轨道交通车辆运维工作的质量、效率、效益。

具体而言，智能运维技术的目的是实现轨道交通车辆运营和维护的一体化管理，提升轨道交通车辆整体运维效率。

智能运维技术的应用及发展对轨道车辆的运营和维护而言，有八方面优点:(1)进一步优化轨道交通车辆的检修规程和工艺流程;(2)有效提高轨道交通车辆故障的日常检出率、车辆整体检修生产效率;(3)进一步降低轨道交通车辆日常维保人力工时，减轻一线维保人员工作压力，降低劳动强度;(4)进一步降低轨道交通车辆及零部件的全寿命周期材料成本;(5)及时预报轨道交通车辆故障发生的时间和起因，消除设备已有故障诱发的二次损坏;(6)具备轨道交通车辆检修信息追溯和质量追溯能力;(7)进一步提升轨道交通车辆整体的运营效率;(8)全面提升轨道交通车辆的可靠性、可用性、可维护性、安全性。

2城市轨道车辆智能运维系统方案构想随着国内轨道交通的发展，越来越多的地铁公司开始提出智能运维概念并进行一些应用测试，但是智能运维到底应具备哪些功能模块，各功能模块技术参数、最佳安装位置、监测对象状态趋势性建模等都缺乏统一标准，亦没有系统性的理论支撑。

本文尝试从实际应用的角度出发，结合轨道车辆运维的重点和难点，构思打造集车辆、轨旁、检修和调度等多功能于一体的智能运维平台，具体包含以下模块：
2.1车辆综合监测系统
车辆综合监测系统依托列车控制与监视网、列车监测技术、车地通信网络，由数据存储及无线传输系统主机完成整车及关键部件运行状态信息采集、数据标识、数据解析处理、数据存储、数据融合、数据加密后，经车地无线通道传输至地面智能运维平台。

通过数据解密、数据分析和数据挖掘，或借助各种人工智能算法和诊断分析技术及预测模型实现列车及其关键部件实时健康状态监测、在线故障诊断及故障预警、故障预测和健康状态评估，提高地铁车辆的系统可靠性、运行安全性。

车辆综合监测系统采集的数据是地铁列车智能运维系统中的基础数据。

车载监控系统监测的列车子系统包括牵引辅助系统、制动系统、转向架、受电弓及接触网、客室车门、乘客信息系统、空调、蓄电池、TCMS系统等。

2.2轨旁检测系统
轨旁检测系统主要通过在出入库线上设置龙门架，在龙门架上安装检测装置，包括高清摄像设备、红外热成像设备、激光设备、雷达等，对经过的轨道交通车辆进行轮廓线、360°车体外观、受电弓或集电靴状况、轮对及踏面尺寸、轴端温度、齿轮箱及电机温度、紧固件防松线、锁具关紧标志、关键零部件故障及磨耗等进行自动检测。

除出入库线外，在正线轨旁同样设置用于检测轨道交通车辆状态的设备，通过轨旁检测设备采集、记录数据，并分析故障情况，将信息发送至数据服务器和监控终端，联网智能运维管理系统。

2.3标准化作业监控系统
经统计，80%以上的事件或事故与员工违规作业有关，主要表现在违反标准化作业流程，作业后设备设施未恢复到位，作业后现场未出清，漏检漏修等，人已成为最大的不安全因素。

标准化作业监控系统是在大数据的网络平台下，利用图像识别技术与RFID，对检修工人进行定位和轨迹跟踪，对检修质量进行监控，实现过程控制，报警和事后追溯功能，以规范员工标准化作业习惯，确保轨道车辆日常检查等基础作业按标准执行。

2.4智能运维管理系统
智能运维管理系统集成前述几项关键技术，将各种运营数据、检修数据、辅助数据融合在一起，实现孤立系统之间的融合，提升系统使用效能。

系统通过采集回来的数据流，对数据的行为模式进行数学分析，帮助确定部件故障的潜在风险概率并告警，反馈至轨道交通车辆检修调度人员，自动形成高效的维保和检修排班计划。

运营数据包括轨道交通车辆司机日常报单、状态数据、运行环境数据、诊断分析数据等。

检修数据包括轨道交通车辆日常维保检修记录、履历数据、施工记录数据、物料管理数据等。

辅助数据包括人力资源数据、物料采购数据、外协单位数据、办公流程记录等。

通过提取多维度数据并计算，避免重复数据引起的人力和检修资源浪费，提高检修维保任务效率。

同时，也可增强现场作业安全性。

结语
随着时代的不断发展，将云计算、大数据、人工智能等诸多先进技术应用于各行各业后，利用机器控制信号设备甚至是控制整个线网的运作成为城市轨道交通智能化运维发展的重中之重。

在实践中，应加强对城市轨道车辆智能化运维的研究，不断深化监测系统技术应用研究，解决车辆监测系统未形成体系，缺乏统一的规范等问题，系统提出城市轨道车辆智慧监测系统概念及统一技术规范标准。

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