城市轨道交通列控系统智能化运维平台设计及应用分析
2022-10-20何人伟宗立明纪东
何人伟、宗立明、纪东
（北京市地铁运营有限公司运营四分公司，北京 100102）
0 引言
随着各项信息技术的发展，城市轨道交通列控系统智能化运维平台逐渐将各项信息技术融合其中，常见的信息技术形式有人工智能技术、大数据技术、云计算等，朝着智能化的趋势发展。基于此，无人驾驶成为城市轨道交通发展的重点，这样的情况对设备维保管理有较高的要求，因此，需要针对目前的发展趋势，对城市轨道交通列控系统智能化运维平台进行设计，加强其应用力度，确保列车运行处于安全、稳定的状态，提升维护的质量和效率。
1 城市轨道交通列控系统智能化运维平台分析
1.1 平台系统概述
在大规模线网环境下，城市轨道交通列控系统智能化运维平台设计成为一项重点内容，其目的就是保证列控系统在全寿命周期内维持较高的安全性和可靠性，为列车营造一个良好的运行状态。同时，城市轨道交通列控系统智能化运维平台主要根据用户的需求，将信息技术作为依托，实现监视以及事务处理、资源配置、数据利用、宏观把控等功能。另外，城市轨道交通列控系统智能化运维平台的设计，可以实现全网关键设备的健康管理与智能化运维模式，如图1所示。
图1 城市轨道交通列控系统智能化运维平台结构
1.2 平台系统的优势
城市轨道交通列控系统智能化运维平台的出现，对城市轨道运行维起到了保障性的作用，平台优势主要包括以下几个方面：
1.2.1 强化资源利用效率以及系统的稳定性
随着各项信息技术的发展，城市轨道交通列控系统智能化运维平台设计，逐渐将云技术、物联网技术等应用到其中，这样可以将计算机资源、存储资源与网络资源等进行统一管理，并且根据实际情况进行动态分配，以此实现资源利用最大化。另外，还可以共享硬件资源，根据情况进行扩容，在不进行任何修改的情况下，增设硬件资源，实现平台的动态扩容，有效提升平台的可靠性。
1.2.2 自动故障分析
城市轨道交通列控系统智能化运维平台将ATC、MDS 和DCS 等信号子系统融合其中，可以根据城市轨道运行的实际情况，存储大量的设备状态监测数据、历史警告信息以及日志文件等，基于这些内容进行自动化分析，判断出设备是否存在故障、快速定位。同时，如果存在故障的话，可以采用可视化图表的方式展示结果，更加直观和清晰。还可以根据故障信息的参数性质，进行专项组合，以最快的速度锁定可能性最大的信标，针对信标与不同列车ID 相关性的关联，确定信标故障产生的原因，解决故障，确保城市轨道运行的安全性和稳定性。
1.2.3 数据的快速读写与处理
城市轨道交通列控系统智能化运维平台利用感知层、实时分析层、线路应用层等保存各个子系统的多数据源、设备监测的开关量、模拟量的检测值以及各种日志信息等，数据的储存和查询时间可以达到3年。因此，在城市轨道交通列控系统智能化运维平台设计的时候，可以构建大量的数据快写与实时查询数据访问机制，便于数据的使用，如表1所示。
表1 城市轨道交通列控系统智能化运维平台实测数据库读写速度
2 平台系统结构设计
城市轨道交通列控系统智能化运维平台结构相对复杂，所以一定要明确设计思路，合理设计平台方案，保证后期应用的效果。
2.1 设计思路
城市轨道交通列控系统智能化运维平台设计的时候，可以用多传感器与计算机集中监控系统进行结合，将多项信息技术应用到其中，形成完善、智能的城市轨道交通列控系统智能化运维平台系统，确保轨道交通使用的安全性，提升后期维保的效率。其设计思路应重点考虑以下几个方面：
第一，需要根据实际情况，设置完善、智能化的监测设备，这样可以对多源数据进行感知，从数据中判断故障产生的位置，并且快速定位。明确故障产生的原因以及位置以后，系统可以简单给出维修方案，将设备维护转换成故障维修，确保设备运行的稳定性和安全性。
第二，设置专家库，根据设备的使用情况进行优化，并且根据实际情况，给出后期维护的意见。
第三，在系统中设置安全防护系统，避免系统数据产生异常。
2.2 设计方案
2.2.1 技术体系
设计思路确定以后，就需要落实各项技术体系，主要包括：感知层、实时分析层、线路应用层等。从感知层的角度来说，主要是根据系统运行的状态，获取大量的数据，例如：系统运行参数、网络信息、机械运行参数等，为后期的维护工作提供便利的条件。实时分析层是针对和感知层所获取的数据，进行数据的实时分析，判断系统运行是否存在故障，如果存在故障可以快速确定故障存在的位置，进行维修，避免造成事故，影响系统的正常运行。线路应用层在系统中，属于基础性功能，主要是实现线路感应展示，并且在实际应用的时候，将线路数据传输到线网层中，保证数据传输的及时性以及可靠性。
2.2.2 网络体系
网络体系主要包括管理网、互联网、生产网等方面，不仅可以保证网络运行的安全性，也可以满足不同层次平台系统应用的需求。网络体系设计的时候，主体数据和少量设备维护数据一般都储存在生产网和管理网中，为了保证生产网和管理网的安全性，需要在线路内部的两侧设置防火墙，起到隔离的作用。针对管理网，需要通过网络数据接口，进行数据信息的接收，确保信息数据接收的统一性。另外，在城市轨道交通列控系统智能化运维平台设计的时候，需要综合考虑系统使用的实际需求，保证服务器和终端设置的合理性，起到信息保护的作用。
2.2.3 功能系统
功能系统在城市轨道交通列控系统智能化运维平台设计中，也起到了关键性的作用，主要包括：监测中心、分析中心、应急中心、健康中心等方面。
首先，监测中心是根据列控系统智能化运维平台的运行情况，对各项数据进行实时获取和分析，随时掌握实时运行的动态，并且利用图形将设备状态以及应用情况进行清晰、直观的展现，便于后期的使用。
其次，分析中心主要以大数据技术作为基础，根据运维平台系统运行的状态，掌握数据变化的规律，并且对网络日志、系统运行等相关数据进行深度挖掘，实现故障实时监测，为系统安全、稳定运行提供保障。
再次，应急中心将智能分析作为依托模式，形成高效、智能的故障诊断、处理应急预案系统，一旦出现运行故障，可以第一时间完成维修，避免造成严重的影响。
最后，健康中心的作用是运维系统对运行情况进行综合的分析，从而对健康指数异常的设备进行智能统筹管理。
3 运维系统的具体应用
城市轨道交通列控系统智能化运维平台的应用包含的技术形式有很多，例如：5G 物联网技术、云计算、大数据与人工智能技术等方面。通过各项技术形式，不仅提升运维平台的智能性，也拥有很好的发展前景。
3.1 5G 物联网技术
5G 物联网技术是移动通信发展的一个重要方向，主要是因为其具有延时性低、高宽带的优势，将该项技术与互联网技术相互结合，用于设备设施管理中，可以更好地实施监测，随时了解设备的运行情况，做好设备维护。在城市轨道交通领域中，将5G 物联网技术与列控系统智能化运维平台中的感知层相互融合，可以提高智能感应能力，及时排查出运维平台中设备出现的故障与隐患，便于后期维护工作的开展。另外，在城市轨道交通列控系统智能化运维平台中，利用5G 物联网技术，可以解决传输限制的问题，以此实现“万物互联”的效果，促进运维平台的发展。
3.2 云计算技术
在城市轨道交通列控系统智能化运维平台通过利用云计算技术，可以构建维保私有云，集中管理大量的数据和信息，为数据的分析和处理提供了相对便利的条件，也促使设备维修逐渐向预防转变，降低故障的产生，提升维护的效率，充分展现出列控系统智能化运维平台存在的意义。
3.3 大数据与人工智能技术
随着信息技术的发展，网络逐渐成为社会发展的主体。通过对人工智能和大数据等技术的使用，可以实现精准防护，确保城市轨道运行的安全性和稳定性。同时，在列控系统智能化运维平台中利用大数据技术与人工智能技术，可以根据实际需求，对资源进行动态分配，做出统一的部署。将大数据和人工智能技术作为基础，可以形成多源数据感知层，实现故障预警功能，有效提升运行维护的效果，可以对设备数据进行收集、整理、分析，发现数据中存在的规律，进行故障诊断以及维护，缩短维护时间，提升工作效率。
4 发展趋势
基于城市轨道交通列控系统智能化运维平台的功能和网络等理论体系，逐渐向数据导向和应用导向等方面出发，可以实现多元化的发展。数据导向列控系统各项设施相互结合，可以有效实现在线监测，对各项数据进行深度分析，获取系统运行的实际情况，形成以大数据为主的设备运行状态监控，实现对各项数据进行统计、分析等功能，还可以将信息交换，发布到网络进行共享，实现故障诊断预警等功能，保证维修的及时性。从应用导向的角度来说，城市轨道交通列控系统智能化运维平台根据对设备运行情况的全面感知，对数据进行获取以及传输，实时掌握设备运行的情况，促使系统实现全寿命周期管理模式。另外，利用数据化、图形化的方式，将设备在线监测维护的相关信息清晰、直观地展示，将其应用到整个业务流程中，将各项技术形式应用到其中，对数据进行深度挖掘，实现全量数据感知、在线监测、应急处置等功能，构建完善的主动维保系统，实现智能化管理。
5 结语
综上所述，随着城市轨道交通的发展，列控系统智能化运维平台的设计与应用成为一项重点内容，利用各种先进的技术形式，形成轨道网络架构、功能模块、业务应用等结构体系，促使运维平台呈现智能化发展。同时，列控系统智能化运维平台的设计与实现，可以有效保证城市轨道交通的可靠性，为人们出行提供安全保证，提升运行以及维修效率。列控系统智能化运维平台的设计与应用，可以实现主动式的应急维护，降低故障的产生，为城市轨道交通的发展提供重要有力的支持。
