大数据在城市轨道车辆系统中的应用

Science and Technology & Innovation｜科技与创新2024年第04期
DOI：10.15913/ki.kjycx.2024.04.052
大数据在城市轨道车辆系统中的应用
杨敏杰
（中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东青岛266111）
摘要：随着城市轨道交通系统规模的扩大和技术的进步，数据量也随之呈现爆发式增长，而大数据技术的应用也成为城市轨道交通系统的发展趋势。

探讨了大数据在城市轨道车辆系统中的应用，包括车辆故障预测、运行状态监测和预测、智能调度、客流预测、列车组合优化、安全态势感知、信号优化控制等方面的作用和意义。

通过对现有文献的综述和案例的分析，总结了大数据技术在城市轨道车辆系统中的优势和应用前景。

这些应用的推广和实践，可以提升城市轨道交通的运行效率、安全性和服务质量，为城市的可持续发展作出更大贡献。

关键词：大数据；城市轨道车辆系统；车辆故障预测；智能调度
中图分类号：U293.13 文献标志码：A 文章编号：2095-6835（2024）04-0181-03
城市轨道交通系统作为现代城市交通的重要组成部分，具有运营效率高、能源消耗低、环保等优点，已成为城市公共交通的重要组成部分。

然而，随着城市轨道交通系统规模的不断扩大，数据量的增加已经超出了传统管理方法的处理能力，城市轨道交通系统如何应对这一问题成为了研究的热点。

大数据技术的应用为城市轨道交通系统管理提供了新的思路和方法。

本文将从城市轨道车辆系统的基本结构和运营管理流程入手，详细探讨大数据在城市轨道车辆系统中的应用。

1城市轨道车辆系统的基本结构和运营管理流程
城市轨道车辆系统由列车、轨道、车站和供电系统等多个部分组成。

车辆是城市轨道交通系统的核心部分，它承载着乘客的出行需求。

在城市轨道车辆系统中，车辆的运营管理主要分为以下几个方面。

车辆状态监测和维护管理：车辆的状态监测和维护管理是城市轨道车辆系统的关键环节。

在运营过程中，车辆的机械部件、电子部件、传动部件等都会发生磨损、老化等现象，需要进行定期检修和更换。

传统的检修方法是依靠人工检测和维修，效率低、成本高。

而通过大数据技术，可以实时监测车辆状态并预测故障，以便及时进行维修和更换。

同时，可以根据车辆数据进行维护计划和预防性维护，以最大限度地减少维护成本和减少运营中断时间。

运营调度和优化：运营调度和优化是城市轨道车辆系统运营管理的重要环节。

在运营过程中，需要对车辆的行驶路线和速度进行实时监测和调度，以最大限度地优化运营效率和减少行驶时间。

同时，可以通过数据分析来优化调度计划和车站运营安排，以便更好地满足乘客需求。

例如，当发现某一车站乘客流量过大时，可以增加车站的开车次数，以便更好地满足乘客需求。

乘客流量预测和安全保障：城市轨道车辆系统中的乘客流量预测和安全保障也是大数据技术可以发挥重要作用的领域。

通过数据分析和建模，可以预测车站和列车的客流量，以便更好地安排列车运行和车站服务。

同时，可以通过数据分析和建模，预测列车运行中可能出现的安全隐患，提前采取措施以保障乘客的安全。

2 大数据在城市轨道车辆系统中的应用
大数据技术的应用可以为城市轨道车辆系统管理提供新的思路和方法。

在城市轨道车辆系统中，大数据技术的应用主要体现在以下几个方面。

2.1 车辆故障预测
城市轨道交通的运营安全性是最为关键的问题之一，而车辆故障往往会给运营带来较大的影响和损失。

大数据技术可以对车辆的传感器数据和历史数据进行分析和处理，以预测车辆故障的概率和可能的故障类型，及时进行维修保养，避免因车辆故障导致运营中断和安全事故。

例如，北京地铁公司通过采集车辆的运行数据和车载传感器数据，利用大数据算法分析和挖掘，对车辆的故障风险进行评估和预测，实现了对车辆运行状态的实时监测和预测，有效提高了车辆的可靠性和运营效率。

2.2 运行状态监测和预测
城市轨道交通的运营状态是保证列车安全和高效运行的基础，而大数据技术可以对列车的运行状态进行实时监测和分析，及时发现运营风险和问题[1]。

例
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如，采集列车行驶的数据和视频信息，利用机器学习算法对列车的运行状态进行分析和预测，实现对列车运营风险的预警和预测，提高了列车的安全性和运营效率。

另外，大数据技术还可以通过对客流数据的分析和挖掘，预测不同时间段的客流量和出行方式，优化列车运行计划，提高列车运营的质量和效益。

2.3 智能调度
城市轨道交通系统的调度是一个复杂的问题，需要考虑列车的运行路线、发车时间、车辆数量等多种因素，而大数据技术可以通过对车辆位置、客流情况、交通状况等数据的实时监测和分析，实现智能调度和优化，提高列车的运行效率和客流量的满意度。

例如，北京地铁公司通过采集列车运行数据和客流数据，利用大数据算法实现列车运行计划的智能调度，提高了列车的运行效率和乘客的满意度。

2.4 客流预测
城市轨道交通的客流预测是保障列车运行效率和客流服务质量的重要环节，而大数据技术可以对客流数据进行实时分析和挖掘，预测不同时间段的客流量和出行方式，优化列车的运行计划和服务质量[2]。

例如，上海地铁公司通过采集客流数据和天气数据，利用大数据算法实现客流预测，优化列车运行计划，提高了列车的客流量和服务质量。

2.5 列车组合优化
城市轨道交通的列车组合是保障列车运行效率和客流服务质量的重要因素之一，而大数据技术可以通过对客流数据和列车运行数据的分析和挖掘，实现列车组合的智能优化，提高列车的运行效率和客流服务质量[3]。

例如，深圳地铁公司通过采集客流数据和列车运行数据，利用大数据算法实现列车组合优化，提高了列车的运行效率和乘客的满意度。

2.6 故障诊断和预防
城市轨道交通系统的故障是影响列车安全和运行效率的重要因素之一，而大数据技术可以通过对列车运行数据和车载传感器数据的实时监测和分析，实现对列车故障的诊断和预防[4]。

例如，广州地铁公司通过采集列车运行数据和车载传感器数据，利用大数据算法实现对列车故障的诊断和预防，提高了列车的安全性和运行效率。

2.7 安全管理和风险控制
城市轨道交通系统的安全管理和风险控制是保障列车安全和运行效率的重要环节，而大数据技术可以通过对列车运行数据、车载传感器数据和安全监测数据的实时监测和分析，实现对列车安全风险的识别和控制[5]。

例如，上海地铁公司通过采集列车运行数据和安全监测数据，利用大数据算法实现对列车安全风险的识别和控制，提高了列车的安全性和运行效率。

3大数据在城市轨道车辆系统中的实际应用案例
大数据技术在城市轨道车辆系统中已经得到广泛应用，并取得了良好的效果。

以下列举几个实际应用案例。

北京地铁的列车故障预警系统：北京地铁在列车上安装了大量传感器和采集设备，实时监测列车的状态。

通过数据分析和建模，可以预测列车故障和维护需求，以便及时进行维修和更换。

该系统能够对列车的机车、车门、制动系统等进行实时监测，并根据数据进行分析和建模，预测可能出现的故障。

一旦出现预警信息，维修人员将会及时到达现场进行维修。

该系统的应用有效提高了列车的可靠性和安全性。

上海地铁的列车故障自诊断系统：上海地铁在列车上安装了智能监测系统，可以对列车的状态进行实时监测，并通过数据分析和建模，进行故障自诊断和预测。

该系统能够对列车的制动系统、电机系统等进行自动检测和预测，同时能够提供实时的故障分析和处理建议。

该系统的应用大大提高了列车的运行效率和安全性。

广州地铁的智能调度系统：广州地铁采用了大数据技术，建立了智能调度系统，可以对列车的运行状态和车站的客流量进行实时监测和分析。

通过数据建模和分析，可以预测列车的运行时间和到站时间，并进行运营调度和优化。

该系统的应用大大提高了列车的运行效率和客户服务质量。

深圳地铁的乘客流量预测系统：深圳地铁采用大数据技术，建立了乘客流量预测系统，能够对车站客流量进行实时监测和分析，并预测客流量峰值和高峰期。

通过数据建模和分析，可以进行运营调度和优化，以最大限度地满足乘客需求。

该系统的应用大大提高了深圳地铁的客户服务质量和客流处理能力。

4 展望
未来，随着城市轨道交通系统的不断发展和完善，大数据技术在车辆系统管理中的应用也将越来越广泛和深入。

未来大数据在城市轨道车辆系统管理方面的发展趋势如下：①更加精细化的车辆状态监测和预测。

随着大数据技术的不断发展，车辆系统管理的监测和预测能力将越来越精细化和智能化，能够对车辆状态进行更加准确和及时的监测和预测，进一步提高车辆的可靠性和安全性。

②更加智能化的调度和运营管
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理。

随着大数据技术的应用，城市轨道交通的调度和运营管理也将更加智能化和高效化。

未来的智能调度系统将能够通过大数据分析和建模，实现精细化的车辆调度和运营管理，提高列车的运行效率和乘客服务质量。

③更加个性化的客户服务。

未来的大数据技术将能够实现对乘客需求更加准确和及时的监测和分析，为乘客提供更加个性化的服务。

例如，根据乘客的出行需求和偏好，可以智能地推荐最佳的路线和出行方案，提高乘客的出行体验和满意度。

④更加综合化的数据应用。

未来的大数据技术将不仅仅局限于车辆系统管理领域，而是与其他领域的数据相结合，实现更加综合化的数据应用。

例如，可以将城市交通、气象、人口等数据与车辆数据相结合，实现更加精准的车辆调度和运营管理。

在未来，随着大数据技术的不断发展和城市轨道交通系统的不断完善，大数据在城市轨道车辆系统中的应用将会更加广泛和深入。

主要技术应用包括如下几个方面。

4.1 云计算和边缘计算的应用
随着物联网技术的发展和边缘计算的兴起，城市轨道交通系统可以更加便捷地采集和处理大量的数据，同时也可以实现更加实时的数据分析和应用。

云计算和边缘计算的应用，可以使城市轨道交通系统的大数据应用更加高效和智能化。

4.2 人工智能和机器学习的应用
人工智能和机器学习的应用，可以使城市轨道交通系统更加智能化和自动化。

例如，可以通过人工智能算法实现列车的智能调度和客流预测，提高城市轨道交通系统的运行效率和客流服务质量。

4.3 区块链技术的应用
区块链技术的应用可以实现城市轨道交通系统的数据安全和隐私保护。

例如，可以通过区块链技术实现列车运行数据的去中心化存储和安全共享，保护列车运行数据的隐私和安全。

4.4 智能交通系统的集成
智能交通系统的集成可以实现城市交通系统的整体优化和智能化。

例如，可以通过将城市轨道交通系统与其他交通系统集成，实现交通信号的优化和交通拥堵的减少，提高城市交通的运行效率和环境友好性。

总之，大数据技术的应用为城市轨道交通系统的建设和运营带来了巨大的机遇和挑战，也为城市交通的智能化和可持续发展提供了有力的支撑和推动。

5 结论
随着城市轨道交通系统的快速发展和大数据技术的不断进步，大数据在城市轨道车辆系统中的应用已经成为一个热门话题。

本文从城市轨道交通系统的数据来源、数据采集、数据处理和数据应用等方面综述了大数据在城市轨道车辆系统中的应用，并讨论了未来发展趋势。

大数据技术的应用为城市轨道交通系统带来了许多机遇和挑战，可以使城市轨道交通系统更加智能化、高效化和安全化。

同时，大数据技术的应用也将面临许多挑战，如数据质量、数据隐私和数据安全等问题，需要继续探索和解决。

未来，期待看到更多的创新和应用，为城市轨道交通系统的建设和运营带来更大的价值和影响。

也期待看到更多的跨领域合作和交流，将大数据技术与城市轨道交通系统的建设和运营紧密结合起来，为城市交通的智能化和可持续发展作出贡献。

参考文献：
[1] 李江涛.大数据技术在城市智能交通发展中的应用分析[J].
电脑知识与技术，2019，15（23）：255-256.
[2] 陈辉.大数据在智能交通中的应用与发展[J].科技风，
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[3] 胡媛钟，燕蔚.城市轨道交通行业案件大数据分析[J].铁路
技术创新，2017（3）：34-37.
[4] 李维红.基于大数据的城市轨道交通运维信息化技术应
用[J].铁路技术创新，2018（2）：75-80.
[5] 孙守胜.基于大数据的城市轨道交通运维信息化技术应
用[J].信息记录材料，2021，22（4）：196-197.————————
作者简介：杨敏杰（1986—），男，硕士，高级工程师，研究方向为轨道交通车辆。

（编辑：丁琳）
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