全自动无人驾驶地铁健康管理系统构想

周阳

摘 要：本文根据近年来地铁智能化发展趋势，介绍了目前行业里最“时髦”的“健康管理”系统，对健康管理系统的实现方式、数据采集与处理、主要功能、结构、工作原理等进行了阐述。

关键词：地铁;全自动无人驾驶;健康管理

0 引言

数智赋能是目前深圳地铁改革的方面和目标，充分利用智慧运维平台大数据集群对地铁列车状态进行管理是行业发展的大趋势。近年来，国内地铁公司都在大力开发“健康管理系统”，深圳地铁在这方面处于行业引领状态。

1 全自动无人驾驶地铁健康管理的实现方式

深圳地铁全自动无人驾驶地铁健康管理的实现方式主要如下：（1）健康管理系统包含了地铁列车走行部、车门系统、空调系统、牵引辅助系统、制动系统、PIS系统、LCU、照明系统等，健康管理系统使用构型数据管理、履历数据管理及技术资料管理功能。（2）健康管理系统包含车载无线传输系统（WTS）、地面系统两部分。车载无线传输系统实现车辆数据集中采集、集中存储、集中分析处理，并实现车地数据传输。健康管理地面系统完成以车辆为中心的数据采集，实现基于构型的车辆状态、技术资料及履历等数据管理。健康管理系统通过对以车辆为中心的数据进行智能分析和建模，实现车辆的状态监视和故障预警，并为维修决策和运维作业提供支撑。

系统整体架构如图1所示。系统总体数据流如图2所示。

WTS提供配套的便携式测试单元（Portable Test Unit，PTU）软件，以进行系统配置和调试。PTU安装在Windows操作系统笔记本电脑上，具备如下功能：（1）通信配置：可对WTS与列车各系统的通信协议及点表进行配置。（2）系统配置：可对WTS运行的算法、模型、规则进行配置。（3）诊断调试：可对WTS进行报文分析和日志分析，并且浏览各类数据，诊断WTS通信及各项数据分析功能是否正常。（4）系统维护：查看WTS与各子系统的通信状态;对数据采集节点IP地址进行更改和配置;管理下载文件目录。（5）設备监控：对WTS进行实时监控，显示WTS计算资源使用、存储空间使用、系统故障报警等信息。

地面系统提供数据治理、数据多维分析等数据处理功能，深度挖掘故障本质，为列车运维决策提供专家支持。地面系统可接入深圳地铁目前的车辆智慧运维平台。

2 主要功能

健康管理系统需具备主要功能如下：

（1）数据接入与转发。地面系统接收WTS发送的车辆状态和故障数据，包括时间、车次、编组、速度、位置、牵引、制动状态、网压、网流等关键参数，以及车门、空调等关键设备工作状态信息。地面系统配置独立的数据接入和转发模块，且该模块可独立部署于通用服务器。主要性能应涵盖以下内容：1）在网络条件许可的条件下，支持实时接收WTS发送的车载数据;2）在网络条件许可的条件下对外提供数据服务接口进行实时数据转发;3）将WTS存储的历史数据按需分段同步至地面系统，并通过接口服务器对外转发;4）支持第三方系统的数据接口。

（2）数据集成和管理。数据集成管理主要包括以下2方面：1）地面系统提供采集轨旁及车载在线监测系统、车辆段检修数据的功能，并可结合列车在线运行信息进行处理分析;2）系统提供基于构型管理车辆状态及技术资料、履历以及检修规范文件等数据与文件的功能。

（3）履历数据管理。系统提供全寿命周期履历功能，支持管理车辆的全寿命周期履历数据。设备履历包含出厂履历、运营履历、维修履历等。系统支持从各类系统通过标准接口获取数据，完成对车辆全寿命周期的履历查询，并为健康管理、运维支持和数据分析模块提供数据服务。

（4）构型数据管理。1）支持导入车辆厂提供的出厂构型，并基于出厂构型快速搭建车辆维修构型;2）支持对车辆进行系统、子系统、零部件等不同层级，以及区域、功能、物理等不同分解维度构型的搭建和维护，支持在不同层级和分解维度进行数据关联，满足车辆和设备参数、履历等数据管理的需求，同时满足车辆故障标准化描述及精准定位、排故和维修作业流程标准化、维修资源精细化和标准化的需求，为实现精准维修提供支持;3）支持对车辆和设备维修构型的变更进行记录，保证车辆和设备技术状态的一致性，并追溯变更。

（5）对地铁列车的状态监视管理。提供故障报警/预警信息集中管理以及故障报警/预警提示功能，并按故障发生系统/部件、位置、故障等级等进行故障报警信息的分类分级展示和查询。提供列车运行状态信息、关键监测参数的实时监视功能，支持按列车、车厢、系统、部件进行分层级、分类实时展示参数变化动态，并支持列表、曲线等可视化展示方式。

3 结束语

健康管理系统是目前城市轨道交通行业发展的大趋势，也是全自动无人驾驶技术的主要保障支撑。近年来，随着业内各专业的共同努力，健康管理系统逐步完善，从最初的“美好构想”到现在的推广使用已经实现了跨越式发展，但是，智能化健康管理还有很长的路要走，需要各位同行继续努力。

参考文献：

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