上海地铁智能运维系统建设情况

文/王生华、殷培强

上海地铁基本情况

目前，上海地铁已开通线路17条，运营里程705公里，线路长度世界第一，现有列车856列，5116辆，列车维修人员2509人。截至2019年3月上海轨道交通3条线路（14号线、15号线、18号线）在建，到2021年全网络线路总长将超800公里，配属列车1222列，7514辆。城轨车辆的发展给检修带来的压力日益增大。根据规划预计2025年将形成1000公里超大地铁网络。

工程背景介绍

城市轨道交通自150多年前诞生以来，逐步建立了以人工为主，以计划修为核心的传统检修模式。目前检修仍是以人工检查、维修为主，同时围绕计划修进行预防性检修尝试，但没有突破传统检修模式。而检修管理也以人工为主，信息化手段应用有限。

传统的检修模式在城市轨道交通建设初期尚能维持，但随着网络规模的扩大，人工成本的增长，乘客对于服务水平需求的不断提高，困难和挑战越来越大，这样的检修模式无法形成可持续发展的态势。上海地铁每天要完成近5000辆车的日检工作和400余辆车的维修工作，人工成本高、检修规模大、检修效率低等因素都是困扰城市轨道交通持续发展的阻力。运营压力大，检修超负荷。运营压力的上升，车辆维保体系负荷逐步增加，必须建设更为合理、适用的维修体系提升城市轨道交通运营、维修等方面的处置能力和质量。

·多故障造成维修压力巨大，执行力不足。人的惰性、设备故障数量多，可能导致故障处置表面化，反应能力不足，逼迫车辆维保体系依赖计划修和故障修，目前上海轨道交通建立了以计划修为主、故障修为辅的设施设备维修体系，但不能消除非规范化操作等人为影响。

·延时运营，检修时间缩短。节假日、周末延时运营压缩了设备维护窗口时间，设备维护质量难以得到保障，同时路网规模增长速度与维护人员、体系建设不同步进一步加剧了工作量的提升。

信息搜集能力不足，信息记录碎片化。数据离散缺失导致车辆施工信息记录碎片化、安全风险上升，必须建设车辆安监系统打通数据链，打破信息不对称。

·预判分置困难，影响及时准确的异常响应

各类预报警离散、难用：预报警信息现在存在于各检测系统、人工报警、巡检、综合监控等等手段，没有统一的信息系统收集，不集中、准确度不够，存在大量的误报；故障无收敛和归并，致使同一故障的雪崩式报警被认为是多个报警，使处置队伍进退失据；

故障处理完成后的处置闭环采用人工报表等方法，即时性不足，绩效考评滞后，事态后续跟踪缺失；意味着离散的经验型预判，人为影响大，同时存在处置滞后、隐患和维修经验无法沉淀；

设备本身数据不完整：台帐系统等都没有包含管理属性、技术属性、履历（含使用/维修履历和预报警履历）、即时统分（指标和统计结果）能力差；对即时运维处置（维修、抢修、设备调度、备品备件、冲突连锁等）造成极大的安全和效率影响；

现有的预判分置主要依靠人工，存在离散、效率低、覆盖面不全和人为不利影响等问题。

·信息壁垒影响统筹力

技术信息、运营场景、设备履历及管理信息等的不对称，导致维修统筹能力差。

·跨专业壁垒影响执行力

跨专业管理关系的缺失隐含了匹配隐患，无法打破专业壁垒就无法编制整体预案和知识库。

·规律提取方法缺失影响行业经验积累

海量历史记录、日志不能及时处理，导致行业经验沉淀缺失，隐患识别能力差。

建设设想

针对上海轨道交通车辆系统维护、维修中出现的工作量大、时间窗口越来越少、人为影响大、维护成本高、及时性不足、统筹能力弱、与运营无缝衔接不够等问题，必须对过程化管控、统筹调度、标准化作业等方面进行改革，有必要把当前先进的信息技术特别是互联网、物联网、大数据分析、智能化诊断以及人工智能等技术应用到维护维修业务中，并综合设备管理的新思想与新方法，构建涵盖设备状态感知、设备资产管理、维保业务驱动的综合信息平台，做到自动感知、自动触发、任务降解、及时闭环的智能化运维，满足轨道交通超大规模网络化运行的要求。

在整个建设过程中，同时将形成面向城轨网络化发展的智能运维规范体系，包括数据采集设备标准化、数据传输协议标准化，分析应用接口标准化等，提高系统的普适性。通过上海地铁车辆智能运维工程项目的实施，为全国城市轨道交通车辆由传统修向基于智能运维新模式的车辆状态修转变提供示范。

主要项目目标包括：

（1）建成上海地铁全网范围内可获取列车实时运行状态数据和故障数据以及能够更全面反映列车及子系统设备状态的非实时数据的车联网系统IOR(Internet Of Rolling Stock)。

（2）建成上海地铁全网范围内，可获取用于日常维修的各类车辆外部检测信息的轨旁车辆综合智能检测系统SMIT (Smart Metro Inspection Technology)。

（3）建立车辆维护管理系统，包括车辆移动巡检系统、检修平台可视化管理即“鹰眼”系统、工具管理系统、物料管理系统以及基于物联网的工艺设备管理系统。

（4）建立包含车辆运行、检测、维修等全过程状态的数据中心，并建立具备车辆知识库、检修业务支持、设备健康管理、列车服务评估、列车历史履历、专业主题分析等功能的车辆维护专家系统。

（5）构建以车联网系统（IOR）、轨旁车辆综合检测系统（SMIT）、维护管理系统为基础，以车辆维护专家系统为核心的智能运维系统平台 RISE（Rolling stock Intelligence Support Engineering），并完成与上海地铁各类既有维修业务平台的接口建设，重构车辆运维业务流程，实现向车辆状态修的转变。

建设过程

以创新性、前瞻性引领轨道交通更长远发展。上海地铁长期以来一直在探索一种新的检修模式，目的在于尽可能消除运营故障、减少运营影响、降低故障等级，同时应对超大体量的轨道交通网络需要尽量减少人工作业、降低劳动强度、消除人为影响。

困难就是机遇，压力就是创新的动力，每一个成功者都有一个开始。勇于开始，才能找到成功的路。上海地铁一步一个脚印，为探索新模式打下每一个扎实的基础。

·2006年，上海地铁启动列车车地数据传输的研究，旨在将列车实时的状态数据传输至地面。

·2010年，通过上海地铁10号线，完成了车辆部分状态及故障信息实时传输至地面并开发了图形化显示的界面。

·2011年，基于上海地铁6号线项目，完成了库内列车故障车地传输、分析系统的建设和应用。

·2015年，上海地铁协同行业相关单位，与中车长客、中车四方车辆研究所深化合作，在上海3、4号线车辆增购项目中完成了正线列车实时大数据量传输，并在地面成功的建设了基于大数据技术的软件平台。通过搭载车载无线传输设备，将车辆状态、运营故障、安全预警、车载视频等诸多用于运营、维护的信息传输至地面平台，积累了大量的数据。

·2016年，上海地铁赴多地考察行业内轨旁检测设施设备情况，制定了上海地铁轨旁智能检测建设方向，基于代替部分人工检修而非辅助的战略思想。

·2017年，上海地铁9号线、17号线轨旁综合检测系统（SMIT）开工建设。

·2017年，上海地铁17号线智能运维平台搭建完成，专家系统初具规模。初步完成了关于城市轨道交通智能运维系统运用移动互联网技术进行运维支持、安全预警、维护保障、健康评估等方面的规划。

·2018年，上海地铁9号线、17号线轨旁综合检测系统（SMIT）完成建设，并正式投入使用。

建设构架

上海地铁旨在建设先进的上海轨道交通车辆智能运维系统RISE，覆盖上海全部轨交线路，并辅以运维管理手段的创新，初步实现城市轨道交通车辆运维由传统的计划修、故障修向状态修的转变。

上海地铁着力打造的车辆智能运维系统RISE由车联网系统（IOR）、轨旁综合检测系统（SMIT）、维护管理信息系统组成。可完成从车辆运行到车辆检测维护全过程的数据采集工作，并实现车辆状态检测自动化、车辆管理维护信息化、车辆数据应用智能化功能。

·车辆状态检测自动化。系统通过构建车辆运行状态、车辆检测、车辆维修等阶段的基础数据采集体系，旨在实现车辆运用全过程信息数据的自动化检测，并服务于车辆运用全过程。

·车辆管理维护信息化。系统构建车辆运行状态、车辆检测、车辆维修等阶段的数据传输体系，将车辆运用全过程的数据传输至平台，旨在实现车辆全寿命管理维护的信息化。

·车辆数据应用智能化。系统搭建的上海轨道交通车辆智能运维系统RISE，旨在实现车辆数据的智能化应用。其中维护专家系统的数据分析部分能够提高运营维修的效率，可提供合理的日检、周检计划；降低维护运营成本，可减少人员检车工作量、节省人力成本；提升列车运营的可靠性，降低由故障造成运营事故。同时，该平台的模块化和接口的多样性能够兼容各类原有平台和适应各条线路，应具有可推广性和产业化的特点。