大数据和人工智能发展中的智慧地铁运维研究

辛欣

（西安市轨道交通集团有限公司运营分公司，陕西 西安710000）

1 城市轨道交通的相关概述

轨道交通就是运营车辆在特定的轨道上行驶的运输工具。我们认知里的轨道交通就是城市快速铁路交通系统，简称地铁。地铁最大的优点就是可以在人口密集、地上交通拥堵的情况下实现长距离、大容量、高效率的运输目的，地铁的班次比较密，多数情况下都是三、四分钟一个班次，容载量非常大，一辆普通的8 节地铁的运输人次可达3000 人，是普通公交汽车的30倍，而且地铁的准点率非常高，无论是刮风下雨，还是冰冻下雪，地铁的运行几乎不受外在因素的影响，可以保证人们出行时对时间的需求，另外一点非常值得关注的是，地铁的运营费用比较低，使用电能满足动力需求，能够实现节能环保的要求。

凡事有利就有弊，地铁纵然有诸多优点，但仍存在着一定的缺点，地铁的投资非常大，对资金、人力、物力、技术的要求非常高，而且建设周期非常久，据不完全统计数据可知，一条普通的30km 长的城市地铁项目的建设投资金额就高达200～300 亿元，地铁的建设周期普遍为5～6 年之久，而且地铁的修建需要充足的空间，部分城市的地形无法满足城市地铁的建设要求。地铁在建成之后的运维的成本以及技术要求也非常高，高成本、高人力、高技术要求成为了阻碍地铁快速发展的制约因素。

2 城市地铁系统的装备及基础设施的主要构成

城市地铁系统的构成非常庞大，并且对技术的要求也比较高，地铁系统主要有行车相关系统、车站服务相关系统以及基础设施等相关系统构成的。

行车相关系统的主要组成部分为动车组、供电系统、信号系统、通信系统、屏蔽门、安全门以及轨道线路，这是地铁系统运维最关键的部分，同时也是对运维技术要求最高的部分，现如今的地铁运维的技术难点以及费用居高的原因主要集中于此，当前我国大部分地铁运维的检修效率都比较低，地铁运行设备的种类非常多，规模相对也比较大，为了保障地铁运行的安全，必须要每天都对地铁行车系统进行检修，而且还不能影响到地铁的正常运行，这就使得地铁检修的任务量非常繁重，维修强度比较大。同时，地铁行车系统的检修质量要求也比较高，这就导致人工检修的效率比较低，地铁行车系统的检修需要大量的人工成本，导致运维成本居高不下，给地铁运维工作带来了极大的压力。

车站服务相关系统主要包括自动售检票系统、综合监控系统、环境控制以及隧道通风系统、给排水及消防系统、电梯与自动扶梯、安防设施等，这是地铁正常运营的重要保障系统，对地铁的正常运营其中至关重要的作用。基础设施主要由桥梁与隧道、车站建筑、安装设施等构成。车站服务系统与基础设施为地铁的运营提供了后勤保障，确保行车系统能够正常运行，保障地铁运营不受其他因素干扰。地铁的正常运营离不开完善的车站服务系统以及基础设施，地铁公司每年需要投入大量的资金用于车站服务系统及基础设施的维保工作。

3 基于大数据和人工智能的智慧地铁运维体系的构建

为了提升地铁的运行效率和质量，降低地铁运营成本，提升地铁运行的服务质量，各地铁公司都在积极的引入大数据和人工智能技术，力图通过物联网技术、云计算、大数据以及人工智能等现代化的科学技术来打造全新的智慧地铁系统，以便能够提升全息感知力、实时分析能力，并且能够为地铁运营的决策提供科学的、真实的、准确的依据，同时还能够提高精准执行的能力，从而打造一个全新的现代化的业务智能联动、资源智慧配置的地铁运输及服务系统。

地铁的运维是对地铁公司的发展以及轨道交通行业的可持续发展起着至关重要的作用，现如今的地铁运维是各地铁公司的攻关难点，维保人员需要量大、设备故障无法准确预知、设备过度维护、设备的维护手段落后、地铁运营各业务系统的信息不整合、数据信息无法实时分析、运营单位无法及时根据有效的信息做出正确的决策、设备维护的人工成本效率低等问题严重的困扰着地铁公司的健康、稳定发展。为了改变这种现状，地铁公司紧紧抓住历史发展的机遇，以期将大数据、人工智能等现代化技术应用于地铁运维工作中，从而打造出一套完善的、先进的智慧地铁运维系统，从而提升地铁运营的经济效益。

物联网、云计算、大数据与人工智能等现代化的先进技术极大的方便了人们的生活和工作，在地铁的运维工作中融合人工智能和大数据等现代化技术可以显著的提高地铁运维的效率和质量，能够实现全面感知、深度融合的目的，同时还可以有针对性的主动服务，并根据有效的、及时的信息做出科学的决策。充分运用现代化的科学技术可以建立实时的动态信息服务体系，能够深度挖掘地铁运维管理工作中需要的相关信息和数据，从而找出对地铁运维产生影响的问题，并根据问题建立全面的分析模型，科学、合理的优化资源配置，提升地铁运营的业务决策能力，加强对地铁资源的管理能力，进一步提升地铁辅助服务能力，实现高效、环保、人性和资源的高度协调，全力打造一套全新的、现代化的、立体化的智慧运维系统。

3.1 智慧地铁运维的平台架构

智慧地铁运维平台主要分为感知执行层、数据传输层以及业务分析层。感知执行层主要是将温度、力、红外线、激光、声音以及视觉等传感装置进行互联，充分利用大数据和人工智能技术将传感装置向着微型化、集成化、标准化和移动化的方向发展，从而达到前端数据的智能化感知效果。数据传输层是以通信传输的骨干网络作为基础传输载体，将大数据、5G等先进的科学技术应用于数据传输网络中，打造一条高效、便捷的数据信息传输通道，将数据的传输和存储能力大大提高，扩大数据传输和存储的容量，实现标准化、可视化、持久化的地铁信息数据储存体系，为地铁运营的数据分析提供全面的、准确的、科学的数据依据。业务分析层是建设智慧地铁运维体系的重要组成部分，将现代化的云计算、人工智能、物联网和大数据技术应用到地铁运营管理工作中，积极的引入现代化的智能分析软件，并购置物联网、人工智能硬件设备，对地铁运维工作中的声音、图像、视频、文字等信息进行集中的整合，并利用大数据对这些非结构化的内容进行综合的分析和处理，高效的处理、分析地铁运营数据，同时还可以对地铁维保的备件进行有效的管理，另外还可以针对地铁运维中出现的问题，科学、合理、有效的调度维保人员，从而节约人工管理成本，提升工作效率和质量，实现无人化、科学化管理，切实提升地铁运维管理水平，大大的降低地铁运维的管理成本以及人工成本，提升地铁公司的整体经济效益。

3.2 实现智慧地铁运维的关键技术

智慧地铁运维的实现是未来地铁行业发展的趋势，但智慧地铁运维体系的构建需要大量的先进科学技术的支持，智慧地铁运维要充分利用好物联网技术同时还需要WIFI 网络的全覆盖，或者充分利用即将普及推广的5G 技术，依靠强大的的数据传输能力来实现感知层和执行设备之间的互联，并能够及时、高效、安全、准确的将信息进行传输。另外，还要结合智慧地铁运维的实现要求，将云计算、大数据技术以及人工智能技术进行整合，运用大数据技术的分析能力对地铁运行的经验、状态、以及趋势进行整合和分析，并对地铁运维中的关键设备的故障诊断、预测维修、状态维护以及剩余寿命估计等进行全面的分析，通过打造智能化、数据化的智能运维管理平台来收集、整理地铁运维工作中的各种数据信息，并根据系统预测的各项指标，自动进行处理和分析，从而为地铁运维管理提供科学、准确的数据依据。