轨道交通车辆智能运维系统初步搭建

徐佳宁

(常州工业职业技术学院 江苏 常州 213164)

目前，城市轨道交通安全、稳定运营已越来越受到各级政府、地铁公司的关注，成为现代城市管理的首要课题之一，城市轨道交通维保模式也从单线、常规维保到网络化、智能化维保转变。如何在保障轨道交通系统安全可靠运营的基础上最大限度降低维修成本，满足环境可持续发展战略要求的同时提升城市轨道交通设备智能化管理水平，越来越成为同行广泛关注和研究的热点[1]。

从全球来看，西门子、阿尔斯通、泰雷兹等主要设备(系统)供应商都已开发并应用成熟的大数据分析系统，用于轨道交通专业设备(系统)的数据监测和维护决策支持。从国内来看，在城市轨道交通协会、北上广深等城市地铁公司的要求下，各主要设备供应商在本专业领域都已开始单独或与业主联合开发轨道交通在线监测子系统。

1 城市轨道交通车辆智能运维系统建设目标

城市轨道交通车辆智能维保与健康管理平台的建设目标是通过提升车辆的健康管理与数字化精准维修能力，在保障安全运行的基础上，提高车辆上线率、降低维修成本。具体目标包含：

(1) 建立车辆综合维保数据平台，透明化车辆各系统状态：通过智能化的升级改造，提高车辆各系统状态的监测水平，全面掌握各系统的运行状态，建立车辆综合维保数据平台，为PHM技术的应用提供必要的数据基础。

(2) 搭建车辆智能维保与健康管理平台的基础上，探索建立评价指标体系：包含安全类指标、服务类指标、效率类指标和效益类四大指标体系[2]。

(3) 运用PHM技术和大数据分析技术，精准定位故障异常：研究故障预测与健康管理技术在轨道交通车辆智能维保中的运用，综合全面地分析车辆各系统的数据关联，准确定位故障异常，有效提升故障处理效率。

(4) 优化维护检修业务，逐步向“状态修”转变：通过开发车辆监控、智能维保与全生命周期管理应用，探索车辆检修业务的修程修制优化，逐步将“计划修”向“状态修”转变。

(5) 基于国际及国内相关标准，构建车辆智能运维架构：结构化、体系化维修大纲、工艺流程和作业指导书，逐步构建一套以构型为中心的轨道交通车辆维修知识体系框架，有助于提供更加高效和灵活的维修计划排程和生产调度。

2 城市轨道交通车辆智能运维系统建设技术能力要求

城市轨道交通车辆智能运维系统的总体技术要求是通过提升车辆系统的健康管理与数字化精准维修能力，在保障车辆系统设备安全运行的基础上，提升检修效率、提高上线率、降低维修成本。具体来说，就是要形成以下技术能力：

(1)利用传感器实现车辆状态智能监测，借助各种算法及模型来预测、监控和管理车辆设备状态。

(2)实现准确的故障诊断：在过滤虚假警报的前提下，利用故障建模和故障检测，精确定位车辆故障的性质、原因、类型以及发生的部位，针对不同工况下的各种故障采取对应的措施。

(3)提高状态维修比例：实时掌握车辆设备的工作状态，实现状态监控、故障预测、检测隔离、寿命跟踪等功能；对于有条件进行性能衰退评估的部件，逐步由事件驱动的事后维修或时间触发的定期维修转到基于车辆实际状态的检修。

(4)实现精准化维修：通过车辆维修任务精准获取、维修计划精细编排、维修排程和资源调度优化与维修履历精准记录实现车辆系统设备的精准化维修。

(5)实现均衡化维修：通过合理地计划和调度人员、工装、设备等检修资源，同时充分利用各类检修时间窗口，提升资源的利用效率，逐步推动维修业务的扁平化管理。

(6)实现可视化维修：支持以维修工单为最小单位，提供多维度、图形化、交互式的计划编制、调整，执行过程可视化，提高计划管理效率；支持“人、机、料、法、环”等维修资源的多维度(如状态、位置、任务)可视化查询，为高效的资源调度提供辅助；支持以工单工序为最小单位，实现作业过程的进度管理、质量监控和安全管控。

(7)支撑维修管理创新：支持生成安全卡控工单，实现维修作业和安全卡控工单的联动互锁；支持生成质量检验工单，实现作业过程与质量盯控的联动、作业结果自动确认；支持对作业过程进行到工序粒度的精细化作业时间统计，实现作业过程智能监管；自动统计各类KPI指标，并对指标进行多维度统计分析、趋势分析和关联分析，并按设定的阈值进行预警和告警。

3 城市轨道交通车辆智能运维系统架构设计

基于以上目标和技术要求，城市轨道交通车辆智能运维系统应包含智能运维中心数据库、车载监测系统、轨旁检测系统、工装设备监测系统，通过以上系统的数据信息交互，实现对车辆健康管理与数字化精准维修，如图1所示。

图1 轨道交通车辆运维系统架构

智能运维中心数据库是数据存储与管理中心，完成构型化数据管理、基础技术数据管理、监测检测数据管理、设备履历管理、检修业务数据管理与资源数据管理等，同时支持与维修基地、主机厂以及维保公司系统的对接。对车辆及轨旁设备进行系统、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，同时满足车辆和设备故障标准化描述及精准定位、排除故障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。

车载监测系统包含车辆各个子系统在列车上进行设备监测检测的系统，主要包含车门监测系统、空调监测系统、走行部监测系统、弓网监测系统、辅助监测系统、制动监测系统、牵引监测系统以及车载中央维护系统。实时采集车辆传感器信息和车辆设备状态信息，进行数据存储并对车辆各系统健康状态作出判断。轨旁检测系统能够对受电弓、车底、车侧、轮对、走行部等关键零件进行检测，自动采集列车相关数据信息，并通过专用网络发送至智能运维中心服务器，结合工装设备监测系统提供的设备状态信息，实现车辆信息与维系设备状态的无缝对接，能够极大提高检修效率。

4 结论

城市轨道交通车辆智能运维系统是实现状态修的重要手段之一，是物联网、大数据、专家系统等新兴技术的综合场景应用。该系统不仅保证了地铁运输安全，还可提高检修作业质量和检修效率，并且随着监测数据的不断积累，还可大幅降低检修成本，对实现车辆全寿命周期管理具有重要的现实意义[3]。