北京轨道交通接触网运维数据融合治理应用与实践

2023-10-30乔梅白青林董建明

中国设备工程 2023年20期

乔梅，白青林，董建明

（北京市轨道交通运营管理有限公司，北京 102600）

随着城市轨道交通的迅猛发展，接触网运行维护的信息化、智能化系统建设在愈加成熟的同时，也呈现出多样化的趋势。面对接触网复杂的物理构成以及运维过程中产生的种类繁多的缺陷数据，各个信息系统厂商对运维数据的编码与处理没有统一的定义与方法，城市轨道运营公司也缺乏相应的顶层数据治理策略与方法，使得接触网运维数据在各系统之间的流转障碍成为当前较普遍的现象，同时也为接触网运行维护工作带来了极大的不便。

1 数据融合治理的意义

接触网运行维护过程中通常涉及多个信息系统的协作，往往因为基础数据编码不统一而导致系统之间数据融合与流转的困难，进而使接触网检修、缺陷修复等作业无法精准定位到接触网的零部件，增大了作业难度的同时，也降低了作业效率。

北京大兴机场线接触网结构复杂，设备与零部件种类繁多，接触网运维作业较为复杂。对接触网运维数据的融合治理，是依据检修规程，以接触网设备为核心建立接触网体系分层分级的标准，统一接触网基础数据的编码规范，进而将不同类别的缺陷数据与接触网设备建立对应关系。一方面，通过基础数据的治理产生的唯一编码标识，为各信息系统之间的数据无损传输提供基础，保障业务流程的通畅。另一方面，基础数据与缺陷数据的融合，为城市轨道交通接触网检修作业、缺陷修复、故障处理等作业过程的精准化提供基础。

2 数据融合治理内容

围绕接触网设备分层分级标准以及编码体系规范，将接触网基础数据与缺陷数据进行融合，建立多维度数据的统一管理规范，实现接触网运维数据的融合治理。

2.1 数据治理范围

编码规范是描述数据的信息集合，是对接触网赋予标准化、规范化的代号，以便于统一管理与应用。接触网运维数据融合治理主要包括以下几个方面。

（1）接触网设备与零部件数据，包括刚性及柔性接触网所属设备及零部件。（2）接触网运营范围内的线路、行别、区间站场、锚段、支柱、隧道、股道等基础数据。（3）接触网运营过程中所产生的缺陷数据。（4）与接触网设备具有关联关系的其他运维数据。

2.2 数据编码原则

（1）唯一性是编码的基本原则。同一对象出现重复编码会导致系统功能的错误，并且管理人员也无法对数据进行区分、查询和统计。（2）具备可扩展性与适应性。编码应考虑不同线路接触网设备与零部件的差异性，以及随着接触网运维而不断新增的数据，预留足够的编码空间。（3）具备独立性。编码应充分考虑数据在多个既有系统间流转的可处理性，应能方便地建立系统自有编码与统一编码的映射关系，实现数据互通。（4）体现管理属性。编码规则的制定应结合接触网运维业务与各系统功能，为管理人员提供便捷、高效的管理手段。

2.3 数据标准体系建设

（1）接触网设备层级划分。北京大兴机场线接触网结构复杂，包含地上运行的柔性段以及地下运行的刚性段，具有轨道交通较为全面的接触网结构代表性。依据北京大兴机场线接触网的实际运行维护情况，从接触网设备的位置与功能角度，将其按子系统、分类、部件等进行层级划分。分层逐级细化拆分接触网设备，保证了对刚性、柔性接触网的全覆盖。同时，能满足目前北京轨道交通接触网编码的兼容性与覆盖度，能够保障设备编码的唯一性以及在各应用中的自由度。接触网设备分层分级的编码结构如图1 所示。

图1 接触网设备类别层级编码结构示意图

通过设备编码可以清晰地获取设备所处的层级，以及与上下级设备挂接关系。这对接触网运维业务中的统计、检修精准定位等提供了极为重要的基础，避免了因设备名称相同而产生的混淆等问题。接触网设备类别层级编码示例如表1 所示。

表1 接触网设备类别层级编码示例

（2）接触网设备清册。将设备所属专业系统、所在区域位置、所关联的支柱等基础信息与接触网设备建立关联关系，以统一的编码规范来形成接触网设备清册表。在清册表中，每个单体设备具备唯一编码，可由此解析出设备所属专业系统、所属线路、区站、挂接支柱、设备层级关系等一系列关联信息。

（3）接触网设备与缺陷数据关联。通常在城市轨道交通接触网检修规程中，会对各个接触网设备的缺陷进行描述与定义，但缺乏基于设备与缺陷对应关系的统一编码规范。因此，依据北京大兴机场线接触网缺陷处理的相关业务流程及要求，建立缺陷类型库，对各种类型的缺陷进行统一编码，同时将缺陷所关联的接触网设备编码合并到缺陷编码中，建立两者之间的关联关系。接触网缺陷编码结构如图2 所示。

图2 接触网设备清册个体编码结构示意图

图3 接触网缺陷类型编码结构示意图

同一设备层级、同一等级的缺陷，存在缺陷描述不相同的情况（通常为严重程度不同），使用缺陷序号对这种情况进行区分，可以保证每个缺陷类型编码的唯一性。

设备状态码是将接触网设备状态划分为标准状态、通用状态、独有状态以及特殊状态四种类型，每种类型按照状态产生原因、设备独有特性等进行子类型细分。标准状态用于表述接触网设备的标准安装及运行状态。通用状态用于表述与特定设备无关，可能出现在所有接触网设备上的异常状态，如变形、开裂等。独有状态用于表述只可能出现在特定类型的接触网设备上的异常状态，如开口销未掰开、线索断股、绝缘子闪络等。特殊状态用于表述通用状态、独有状态之外的接触网设备异常状态。设备状态码编码示例如表2 所示。

表2 接触网设备状态码编码示例

以柔性接触网“悬挂设备下锚装置承锚棘轮补偿绳断股”为例，悬挂设备的下锚装置的承锚棘轮补偿绳所对应的接触网设备编码为：114014018 010001；该缺陷类型对应的缺陷等级为五级，缺陷等级编码为：5；按缺陷描述，其缺陷序号编码为：06；断股对应的设备状态码为0601。因此，该缺陷类型对应的缺陷编码为1140140180100015060601。

2.4 数据资产管理

数据资产的管理贯穿整个接触网运维的全过程。北京大兴机场线对接触网运维数据的数据资产管理主要包括了3 大方面：（1）对数据标准体系的制定、审批、修订、发布、执行、维护、停用等全过程管理；（2）对接触网运维数据的归集、清洗、融合、存储、共享、应用的管理；（3）通过深度学习、模糊推理等人工智能算法，建立数据质量评价指标体系，对数据质量进行评估与决策。

3 数据融合治理的实践

北京大兴机场线投入使用的接触网故障预测与健康管理系统，是基于接触网运维数据融合治理方法与实践，实现接触网运维管理过程信息化与维修决策智能化相融合的智能运维平台。

（1）接触网故障预测与健康管理系统建立了大兴机场线接触网运维数据标准体系。基于统一的编码对基础数据、设备与零部件数据、检测数据、检修数据、缺陷数据等进行融合，实现以支柱为单位的接触网全方位、多维度的综合信息BIM 可视化展示，在全维信息的深度融合方面前进了一大步，有力地支撑了接触网运维作业与员工技能培训。

（2）接触网运维数据的融合治理，满足了接触网检修作业精准定位到零部件的诉求，各系统之间数据流转有了统一的标准，打通了接触网故障预测与健康管理系统与其他系统在检修计划执行、缺陷自动分配与处理过程中的数据壁垒，降低了作业难度，也提升了作业效率。

（3）接触网运维数据的融合治理所产生的接触网数据标准体系，为接触网故障预测与健康管理系统的数据统计、分析提供了必要的基础。同时，也为接触网健康度评价、性态预测以及维修辅助决策功能，提供了统一标准的计算数据源，在推进接触网维修策略优化、运维成本降低、事故风险减少、从“状态修”向“预测修”转变等目标上提供了基本条件。