我国城市轨道交通设施智能维护分析

杨 航，张海桃，陆知言

（南京国电南自轨道交通工程有限公司，江苏 南京 210032）

0 引言

城市轨道交通反映了一个城市的公共交通状况，影响着整个城市的经济运作。轨道交通设施为轨道交通系统提供基础的保障作用，其健康运行决定着轨道交通系统的正常运作，因此其维护工作尤为重要。随着信息智能化时代的不断推进，智能化的维护方式也运用到轨道交通设施的维护中来，对我国城市的轨道交通设施维护产生巨大的助益。

1 我国城市轨道交通设施维护现状

1.1 融资模式闭塞

我国轨道交通设施的融资模式主要有债权融资、股权融资、BOT等新兴融资模式。虽然融资模式众多，但其中存在着一些不可忽视的问题。我国的铁路工程项目都是在政府的主导下建设的，因此，权力集中在政府手中。政府负责整个系统的市场规则制定、各环节监督，把控着整个工程项目，这造成了轨道交通项目的整体局限性，限制了轨道交通项目的良好运行［1］。铁路部门的管理方式已经不适应现代的发展形式，并且资本构成单一，有极强的封闭性，难以突破。在实际的建设中，铁道部门工程规模庞大，需要耗费大量的时间，因此总是造成整体发展滞后于社会经济发展的情况，轨道交通项目本身也未形成成熟的市场环境。轨道部门的投资主体也相对单一，融资渠道比较闭塞。另外，政策规则不够完善，在实际的项目运行中，出现了一定的问题没有标准解决方案的情况，项目的公平公正性难以保证，投资人的风险也无人承担［2］。

1.2 我国城市轨道交通设施其他问题

目前，我国的城市轨道交通设施智能维护还处于发展中，相关方面还有很大建立和完善的空间。首先，智能维护设备缺乏统一的行业标准，大多是以厂家为准，厂家间互通性不够，造成了智能维护技术整体通用性不高的情况，从而影响普遍性的技术进步［3］。其次，由于我国轨道交通设施智能维护建设起步较晚，缺乏独立发展的技术性要求，因此多依赖于国外的技术引进，购买了大量的国外设备，模式也都参照国外。近几年，国内技术和产品有了一定发展，开始占据一定的市场份额，但产品种类繁多，有些设备还不够完善，不具备自检和报警功能，需要一定的人员进行定期巡查，依赖于人工干预，自动化水平低。而且检测大多集中于设备故障的诊断，对于故障发生的预测性检测不足，发现不及时，反应措施慢，处理拖沓，影响城市轨道交通的运行和发展。

2 轨道交通设施智能维护分析

2.1 轨道交通设施智能维护的概念

轨道交通设施智能维护是通过智能网络将轨道交通装置的自检自诊断功能接口标准化。运行中只需要在人机交互的场所启动检修模式，可以在计算机显示器前进行操作，操作之后，所有的交通装备开启自检自诊断，并对异常结果进行报警。智能网络系统通过列车的通信网络、车地无线通信网络和地面数据中心，来进行数据的转换，主要是用于车载设备之间以及车载设备与地面数据之间的数据传输，被采集的数据通过系统分析，为其运营状态进行判定，轨道交通设施智能维护采用多种信息采集技术，以达到数据的准确无误。智能维护属于一种预测性的维护，能够保持对轨道交通设施的监控，使设施达到近乎于零故障的性能状态。对设施的故障可能性提前进行预判，将风险的可能值降到最低。

2.2 轨道交通设施智能维护的可行性

轨道交通设施智能维护的目的是将传统的以人工为主的定期巡查、干预转变为基于测试分析的状态和基于评估先验的预知，这需要采用先进的技术，将传统以人工为主的设施维护转变为自动化、信息化的智能维护方式。具体工作内容可以理解为：利用传感网、物联网、车联网、移动互联、云平台、大数据、深度与自主学习、协作、分享等技术手段，搭建轨道交通设施智能维护管理平台，实施精准的状态感知、可靠的状态预测以及应用“互联网+”思维，通过进行流程管理、事件管理、问题管理、变更管理、发布管理、运行管理、知识管理、综合分析管理，实现运营故障处置、驾驶行为评估、运营组织管理、列车能耗管理、设备健康评估、设备安全预警和数据共享等。通过这些方式可以有效地提升运行维护管理的智能化程度，增强轨道交通的可靠性、可用性、可维护性和安全性，提高服务质量和水平，降低企业运营成本，可以实现轨道交通设施智能维护，最终为实现智慧城市的宏伟目标奠定扎实的基础。

2.3 轨道交通设施智能维护的意义

轨道交通行业的系统设备和基础设施体系庞大且技术复杂，由行车相关系统、车站服务相关系统、基础设施等几个部分组成。作为典型的设备设施资产密集型行业，轨道交通设备设施数量巨大，涉及专业多。按照规范的维护标准来确保相关设备设施正常、高效地运行，是轨道交通安全、稳定、高效经济运营的决定性因素。随着我国轨道交通运营规模的迅速扩大，整个行业对于保障运营安全、提高服务质量以及降低维护成本，开始显现出巨大的刚性需求，轨道交通设施智能维护日益成为全行业关注的新焦点。我国轨道交通项目每年用于维护的费用占项目总资产的3%～5%，实现并实施轨道交通设施智能维护，有利于严格规范工作流程、掌握设备状态、控制维护费用、提高采购效率以及库存数据的准确性。这给轨道交通设备智能维护技术的创新提出了更高的要求，也给轨道交通设备智能维护产业开辟了极其广阔的发展空间，并带来了良好的发展机遇。使用智能维护技术可以降低用于设施维修的费用，保障轨道交通项目资金的合理利用，从而又产生了巨大的经济效益，大大促进国家经济的发展。

3 我国城市轨道交通设施智能维护进一步发展途径

3.1 完善融资模式，提供资金支持

以政府为主导的多元融资模式为了更好地解决轨道交通系统的融资问题，不断地提出新的制度手段，促进融资问题更好地解决，保障轨道项目的整体进度，并允许铁路部门设立专门的建设基金，给予了一定的融资自由度。目前，铁路建设的资金获取途径被拓宽，不仅能够通过建设基金获得，还能够通过银行贷款的方式融资，融资系统逐渐开放，越来越具有系统性。另外，为了进一步拓宽轨道交通建设的融资渠道，还要从根本上强化政府对铁道部门的重视程度，加大资金的投入。因为轨道项目本身是由国家支持的、具有公益性的项目，国家的投入最终决定着轨道项目的发展。同时，轨道交通项目在自身的发展中也要学会借鉴市场的力量，利用市场的优势，拓宽自身的融资途径，强化自身的市场化程度，更好地融入市场，以获得更高效便利的市场融资。轨道交通系统还可以利用自己覆盖多个行业，尤其是铁路沿线城市中企业的特点，应用轨道系统，实现顺利运输，广泛吸引资金引入，加大招商引资力度，扩展融资方向和渠道，提高融资效果，将资金更合理地投入轨道交通设施智能维护的建设中，给智能维护的发展提供更好的资金支持和更充足的物质保障，帮助智能维护技术进步，产业研发，更好地服务于我国城市轨道交通设施建设。

3.2 轨道交通设施管理智能化

轨道交通设施规模庞大，种类繁多，当其中一个小部件发生故障时，要求迅速地定位、检测出故障发生点，快速做出反应，解决故障，把故障造成的损失减小到最低程度。智能感知系统对设施运行状态进行检测，进而对可能产生故障的部件报警，提前做出判断，发展智能维护系统，进一步提高定点检测的效率。智能感知设施状态，使用视频图像智能感知系统，分析前端摄像机传来的视频图像，按照量化的评价标准对视频图像进行有效的评判。创新和发展这种视频图像质量感知技术，让其更清晰准确地呈现设施的真实状态，同时依托于物联网，发挥智能设施系统的优势，将二者的优势结合利用，研究报警和故障压缩过滤技术，帮助缩小故障点定位范围，快速确定故障源，向相关工作人员提前报告可能产生故障的部位，并为其提供故障点影响范围和影响程度的数据，为更快更好的故障处理提供可行性意见，提高工作人员的工作效率，将故障损失停留在最小，最大程度上保障轨道交通设施的安全高效运行。

3.3 轨道交通设施智能维护精细化

轨道交通设施智能化要求整个维护过程标准化，从购买、入库、使用、维修到报废的全生命周期的维护都要精细化，严格按照环节考核，把控每一步骤，提高轨道交通设施智能维护的精细化水平。在实施过程中，要充分利用现有的资源，也要扩展资源的来源，以便掌握整个智能维护过程，提高轨道交通设施的安全性和可靠性。传统的维护过程使用人工手动输入数据的方式，不仅任务量重大，而且准确性难以保证，庞大的数据也难以分类整理，更不利于后期的查阅分析。智能化维护采用综合性的数据生成模式，所有数据的生成、整理、分类都由网络进行，节省了人力，并提高了分析效率，条理化清晰，便于检查，大大简化了工作程序，让轨道交通设施的维护更加便利。另外，随着现代信息技术的不断发展，将云计算、物联网引入轨道交通设施的智能维护系统中，更能够推动轨道交通系统的快速发展和智能化维护水平。

4 结语

运用智能化的维护技术能够有效监控、预测和防控轨道交通事故，减少故障发生率，从而减少用于维护设备的资金投入，产业安排更合理，经济效益更高。智能维护作为一种新的维护理念和方式，目前在美国等西方国家也处于初步的研究发展中，还没能形成成熟的体系，这也给我国竞争发展机会提供了条件。随着我国经济实力的不断增强，对科学技术的投入不断加大，集中对智能维护进行投入和研究，对于加快研发出智能化程度更高的维护系统，推动我国城市轨道交通设施向着更加智能化维护的方向发展，进一步带动我国经济发展有着重要意义。同时，这也是一个巨大的挑战。如何建设轨道交通设施智能维护平台以及物联网、数据智能分析等子系统，以实现设备态势全息感知；如何将设备状态与报警等控制类数据和物联网数据、智能视频数据、运营管理、设备维保、客运服务等管理类数据深度融合，通过大数据、人工智能等技术手段进行全面分析、综合利用；如何通过数据可视化技术向中心调度、车站运营、客运服务、设备维保等各级工班人员提供符合其岗位特点和要求、简洁高效的智能维护场景，实现设备管理自动化、检修智能化，这需要集中地进行投入研究、创新突破。