智能運(yùn)維 恪守安全

文/江文彥

軌道交通是“公交城市”的“骨架”、現(xiàn)代公共交通的主要運(yùn)輸手段，其安全性能的重要性不言而喻。上海地鐵以大數(shù)據(jù)分析處理為核心，建立城市軌道交通智能運(yùn)維系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對上海地鐵運(yùn)營車輛狀態(tài)的大規(guī)模數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)監(jiān)測、預(yù)警、維保和應(yīng)急處置等作業(yè)，確保地鐵運(yùn)營安全。

至2018年，上海地鐵已開通17條運(yùn)營線路，全網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營里程達(dá)705公里，日均客流量已超1 000萬人次。隨著運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對設(shè)備的可靠性運(yùn)行和安全保障提出了更高的要求。但是，由于運(yùn)營車輛服役時(shí)間的增加，車輛等設(shè)備的老化問題愈加嚴(yán)重，設(shè)備的維護(hù)頻次和要求日益上升，以人工檢查為主的檢修和用工成本不斷攀升，企業(yè)負(fù)擔(dān)重，難以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

因此，上海地鐵依托大數(shù)據(jù)分析與通信傳輸?shù)燃夹g(shù)，開發(fā)建立了一套城市軌道交通智能運(yùn)維系統(tǒng)，對車輛運(yùn)營實(shí)施監(jiān)測，確保運(yùn)營安全。

智能運(yùn)維系統(tǒng)的核心

車輛智能運(yùn)維系統(tǒng)的核心是在知識領(lǐng)域和歷史數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，通過異常狀態(tài)檢測發(fā)現(xiàn)狀態(tài)偏離健康基準(zhǔn)線的趨勢，繼而根據(jù)歷史狀態(tài)進(jìn)行狀態(tài)評估，必要時(shí)實(shí)施故障處理。在設(shè)備異常狀態(tài)檢測、故障診斷和推理、車輛狀態(tài)評估和預(yù)測、部件剩余壽命預(yù)測這4個(gè)方面科學(xué)系統(tǒng)地實(shí)施運(yùn)維決策。

圖1 車輛大數(shù)據(jù)智能運(yùn)維系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程圖（故障處理）

該系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控列車基本運(yùn)行狀態(tài)、各系統(tǒng)狀態(tài)和主要部件的狀態(tài)。其監(jiān)控狀態(tài)頁面顯示不僅與線路列車駕駛室顯示屏保持一致，而且還提供了數(shù)倍于司機(jī)無法直接觀測的狀態(tài)數(shù)據(jù)和過程變量，以遠(yuǎn)程指導(dǎo)司機(jī)開展應(yīng)急處置并及時(shí)準(zhǔn)確地提供處理建議，實(shí)現(xiàn)處置效率的提升。

同時(shí)，智能運(yùn)維系統(tǒng)會對列車實(shí)時(shí)故障和基于運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)設(shè)置的預(yù)警條件產(chǎn)生的異常狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警，根據(jù)報(bào)警的相關(guān)變量進(jìn)行快速分析，定位故障原因，提供預(yù)定義的故障處置指導(dǎo)。該系統(tǒng)能夠在大數(shù)據(jù)積累過程中，結(jié)合運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)和易產(chǎn)生故障的工況，根據(jù)運(yùn)營情況，靈活設(shè)置模式條件和報(bào)警內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)對列車預(yù)警信息的靈活性配置功能。配置完成后，系統(tǒng)能提前預(yù)判故障的發(fā)生并發(fā)出提示，提醒地面監(jiān)控人員重點(diǎn)關(guān)注，提前采取必要措施，以減少列車正線故障的發(fā)生，降低對運(yùn)營的影響。

提前預(yù)警效果良好

智能運(yùn)維系統(tǒng)投入使用后，自動進(jìn)行可維修性和保障性分析，實(shí)現(xiàn)車輛的預(yù)防性維修。以車門系統(tǒng)為例，在對車門相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類后發(fā)現(xiàn)，絕大部分車門無法關(guān)閉或打開的故障原因均是由機(jī)械部件故障引起，車門開關(guān)延時(shí)時(shí)間異常可能會造成潛在故障。如上海地鐵某一列車車門的故障情況在車門延時(shí)的總變化、平滑均值變化和平滑方差變化方面，系統(tǒng)顯示該門的延時(shí)率波動情況明顯，在2018-7-27當(dāng)天達(dá)到40%以上，之前的數(shù)據(jù)也有兩天（2018-07-13和2018-07-17）均高達(dá)20%。該門被系統(tǒng)認(rèn)為存在潛在故障的概率較大。在對比歷史數(shù)據(jù)中可以查看到，該門分別在2018-07-19和2018-07-27各出現(xiàn)1次故障。

以往這一參數(shù)是難以被正常的人工檢修所發(fā)現(xiàn)的，系統(tǒng)重點(diǎn)關(guān)注了這一參數(shù)。為此在發(fā)現(xiàn)數(shù)值異常的類似車門，根據(jù)預(yù)警信息，進(jìn)行優(yōu)先安排檢修及維護(hù)。

車輛的預(yù)防性維修使車輛正線故障間隔提升20%，同時(shí)也全面延長了列車平均無故障時(shí)間和縮少了平均恢復(fù)時(shí)間，列車可用性指標(biāo)增長。

提高效率 降低檢修壓力

智能運(yùn)維系統(tǒng)的建設(shè)能夠?qū)崿F(xiàn)上海地鐵所有線路網(wǎng)絡(luò)列車狀態(tài)數(shù)據(jù)和檢修設(shè)備信息的收集匯總，根據(jù)故障發(fā)生的現(xiàn)象和檢測的數(shù)據(jù)，可快速預(yù)判故障發(fā)生的部位和原因，及時(shí)提供故障處理方法，從而提高檢修效率，節(jié)省檢修成本。

比較國內(nèi)其他城市軌道交通檢修水平，在形成網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營后，車輛檢修人車比配置約為0.6。在車輛智能運(yùn)維系統(tǒng)投入使用后，人車比降低至約0.4。通過系統(tǒng)從計(jì)劃修向狀態(tài)修的轉(zhuǎn)變，對列車狀態(tài)的診斷讓檢修人員獲取最合適的維修策略，從而降低維修輔料和備件的庫存量，在原有維修模式下已減少了30%。

結(jié) 語

車輛智能運(yùn)維系統(tǒng)的投用，給上海地鐵的運(yùn)營和維護(hù)管理帶來了新的思路，后續(xù)將持續(xù)深化運(yùn)用智能運(yùn)維系統(tǒng)，覆蓋上海軌道交通全網(wǎng)絡(luò)列車的運(yùn)維管理。未來，我們將繼續(xù)完善系統(tǒng)，形成主動檢測與運(yùn)維技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范體系，完善數(shù)據(jù)管理，更好地確保上海地鐵的可靠運(yùn)營。