超大规模网络轨道交通运维平台化管理模式

2021-11-08戴龑飞

现代城市轨道交通 2021年10期

张郁，戴龑飞

（上海地铁维护保障有限公司通号分公司，上海 200235）

1 引言

根据2019年国家对轨道交通纲要中明确提出构建城市群一体化交通网，全面提升城市交通基础设施智能化水平的总体要求，制定于2035年基本建成交通强国的长远目标。上海市轨道交通计划在2020年、2025年网络运营线路分别达到800 km、1 000 km，日客流预计达到1 400万乘次、1 800万乘次，这将标志着上海市轨道交通正式进入超大规模网络运营时代。

在积极适应上海市轨道交通超大规模网络化发展趋势的同时，轨道交通运营维护单位也遇到很多问题，其中比较突出的有以下5类问题：① 规模效应导致维修资源紧张；②超大客流考验应急体系；③各系统服役逼近性能极限；④线路老龄化问题显现；⑤劳动力问题凸显。为从根本上解决这5类问题，再者原有运维管理模式呈现饱和状态、同时机电系统中心化逐步成型、设备数据分析进入成熟时期、设备状态维修正在走向实用、产业合作关系蓬勃发展等因素条件成熟，因此，从技术和管理模式上转变运维模式已成为必然趋势。

2 运维平台化体系建设

为适应超大规模网络轨道交通运维体系，上海市轨道交通以智能运维平台为核心，推进设施设备统型，建设全专业平台集群，构建运维平台化体系，实现对庞大的终端设备的垂直管控，提升设备的可靠性、冗余性。同时有效的整合各类资源，统一管理，可以有效的解决维修资源紧张、线路老龄化等问题。

2.1 智能运维核心平台建设

通过对智能运维初期设计与运用探索，上海市轨道交通拟建设具备控制运营风险的任务优先，运维管理信息化功能次之的智能运维核心平台来应对超大规模网络轨道交通运维体系。

智能运维核心平台仅开发与生产和运营直接相关的管理业务，通过数据联动，实现流程再造。统一/优化内部数据系统，统一界面、协调业务之间操作流程；维持既有可用并有效的业务系统，从既有系统采集数据；对于需完善的既有系统，采集数据后，内部数据系统进行功能开发优化数据；对于无法满足需求的既有系统，将另行开发替代系统。

智能运维核心平台总体架构如图1所示，通过建立边缘采集层将设备的电气参数、机械特性、网络信息等基层数据上传至基础设施层后传送给平台层，平台层通过图像识别及机器学习等技术将数据转换为可视化信息并结合智能运维平台进行分析，最终将结果呈现在应用层，应用层将各类设备信息以模型和文字模式呈现，为决策者提供判断依据。

图1 智能运维核心平台总体架构

智能运维核心平台具备开放的计算资源、存储资源共享平台，同时支持开放和私密共存的多租户模式，适合多个厂商在平台上共用资源、调用服务、交换数据和开发应用，智能运维平台开放性如图2所示。

图2 智能运维平台开放性

2.2 全专业平台集群建设

在智能运维核心平台的基础上打造全专业多维的设备检测中心和数据库，利用数据挖掘技术结合数据算法模型，提供数据分析能力，达到设备管理、企业管理有理有据的目的。各专业根据集中建设、逻辑收敛、全状态监控、统一管理配置的要求，对接智能运维的统一原则建设网络级基础平台。“十四五”末期基本建成以智能运维平台为核心，与超大规模网络化运维相匹配的专业基础平台集群，实现覆盖全网，智能化、浸入式、扁平化的设备管理方式。在平台化管理模式下，各专业系统运维工作围绕基础平台进行，使维护工作逐步从分散型向网格化管理过渡，通过智能运维平台的大数据分析，指导优化维护策略。

为满足智能运维平台海量数据需求，信号专业将进一步对信号设备相关数据的采集、传输进行升级。同时，深入研究信号专业的核心功能及接口，强化设施设备源头管理、精准维护，全面提升主要行车关键信号系统的可靠性。

通信专业开展各子专业路网级平台建设，并与智能运维平台对接，实现各专业平台在智能运维平台体系中统筹建管、深度评估。传输网络建立线路传输网络管理中心和高速传输网络管理中心；专用无线长期演进（LTE）系统建立2套顶层交换中心，不设主备互为冗余，所有网管集中到顶层交换中心的网管平台，规范二次开发接口协议；新建2套软交换核心分别用于公务电话和专用电话系统，每套核心均设置主、备服务器，确保公务电话和专用电话软交换系统不受供应商撤离风险影响；技防系统建立线路级、网络级运维管理平台，监测本线路所有设备的状态，同时把线路侧的设备状态信息进行汇聚收敛统一管理。

信息资源网采用层级化交换结构进行升级改造，实现站点接入、线路汇聚、核心交换的3层架构，逐步建成满足业务带宽需求、具备安全隔离能力的高效数据通信网络。同时，搭建具备资产管理、流程管理、故障管理、性能管理、配置管理及安全管理功能的网络管理平台，实现数字化的实时管理能力。

综合监控系统在安全第一的基础上，坚持高度集中、统一指挥的设计原则，充分利用自身海量信息集成优势，与实际运营需求相结合，形成架构简化、节点简明、接口标准、界面统一、底层规范的架构，充分发挥综合监控系统的可用性、可维护性、可靠性，整体提升上海市轨道交通机电设备运营管理水平。

2.3 设施设备统型

各类设备作为整个系统的底层模块，数量巨大，对系统整体性能和用户体验存在极大的影响。为保证智能运维平台和各专业平台能有效联动、高效运行，保障运维生产的过程受控，终端侧设备必须具备数据全息感知能力，能够智能监测并记录自身软/硬件状态、流量、异常、周边环境等信息，核心侧设备必须能够与终端侧设备有效互动。

目前很多专业设备都存在制式老旧问题，不具备接入智能运维平台的能力，严重影响智能运维平台化管理的推动进程。“十四五”期间，各专业在平台化建设过程中，坚持互联互通的原则，规范设备准入标准，确保更新改造的设备适应各专业平台建设体系，提升设备的规范性和相互兼容性。同时，探索设备智慧化发展方向，根据牵引设备选型适应智能运维不断发展的特点，打造泛在互联的智能运维网络，稳步实现轨道交通运维数字化、智能化、智慧化发展。

3 运维平台化管理模式

通过以建设平台化体系为核心，以差异化维护策略为指导，构建联动式生产管控体系，打造扁平式应急管理模式，对车站级设备做到浸入式管理，最终达到降本增效的根本目的，有效地解决劳动力凸显问题。

超大规模网络运维管理体系组织架构应当符合平台化管理模式需要，促使组织管理更加扁平化，使得管理更加高效，组织运作效率提高、业务更加敏捷灵活。调整后的超大规模网络轨道交通运维管理组织架构如图3所示，具有如下特点。

图3 超大规模网络轨道交通运维管理组织架构

3.1 灵活型“小前台”

前台是灵活性要求最高的线路级生产部门，需要快速适应瞬息万变的运维状态。前台依托平台化体系对设备实时状态进行严格把控与维护，对设备状态全面检测与侵入式管理，并根据平台提供的设备信息与维护策略对设备形成状态修、故障修和计划修三者相结合的差异化综合性维护策略。

3.2 稳定型“大中台”

中台主要是路网级生产部门依托平台化体系，根据平台提供全线路设备信息制定线路差异化维护策略，将生产计划修逐步向状态修转变，避免人工盲目检修，合理安排维修计划，同时对管辖线路设备进行初步参数分析，指导前台维护人员对设备进行维护，提供维修建议，降低维护成本，同时根据平台设备数据，优化前台维护人员结构，最大程度上做到资源合理化应用。

3.3 灵活与稳定兼顾型“高后台”

后台主要是职能部门依托平台化体系，制定扁平化应急管理模式方案，审核中台所制定的差异化维护策略，并对重大故障进行详细数据分析，完善平台体系功能，最终做到施工作业结果可控。同时，后台依托智能运维平台强大的数据汇总和分析能力，对系统及设备状态实时跟进分析，确定最佳的人工干预时机，最终做到优化、节约运维资源。

各部门按照“三台”管理模式划分，同时依托平台体系构建联动式生产管控体系，打通常规维护流程和应急抢险流程，通过资源整合提供跨部门、跨专业的实时信息，利用智能运维平台的大数据分析能力输出故障定位，制定故障排除策略等指导信息，提升维护效率与质量。