淺談軌道交通機電設備自動化技術與互聯網智慧融合的實踐

馬棟

（中鐵十六局集團電氣化工程有限公司，北京 100000）

黨的十九大指出：“全面建成世界領先的智能交通系統，領跑世界智能交通的發展。”軌道是城市造血、輸血的“主動脈”，肩負緩解城市交通壓力、促進城市穩定發展的重要職責。在5G、大數據、云計算、人工智能、物聯網等前沿技術飛速發展的時代背景下，如何加大對自動化技術的運用并整合互聯網優勢構建智慧軌道交通系統，以智能化決策處理、數據價值挖掘等為系統運行提供支撐，最大化發揮軌道交通機電設備服務價值、降低機電設備資源及能源消耗、實現機電設備故障自診斷及自動化運維，已經成為一項重要的研究課題。

1 軌道交通機電設備自動化運營現狀及智慧化需求分析

隨著城市交通運輸網絡的日益完善，軌道交通運營業務更加多元，既包括客運管理及人員管理，還涉及對機電設備的管理，各項業務協同配合、數據共享才能夠保證軌道交通的運營效率，切實滿足乘客安全、舒適、穩定、快捷的出行需求。

通過梳理相關文獻發現，當前軌道交通機電設備自動化運行中存在以下問題：（1）安全監控設備系統主動化程度不足，部分軌道交通監控設備僅支持回訪觀看，無法對安全問題、安全隱患進行自動化預警并采取預處理措施，導致安全風險排除不及時。（2）機電設備運行環境復雜，機電設備現場巡檢、人工巡檢工作量較大，如果巡檢不全面、巡檢人員專業技能不足便難以發現機電設備的潛在故障，不僅會縮短機電設備的使用壽命，還可能因機電設備故障頻發降低車站的運營與服務能力。（3）軌道交通機電設備系統龐大，運行期間會消耗大量的電能，當前部分車站機電設備自動化控制系統智能化程度不足，難以通過PLC等技術降低其運行能耗，會加大車站的運營成本。

基于上述現狀問題，產生了軌道交通機電設備自動化技術與互聯網智慧融合的需求，借助互聯網、信息技術、交換采集為平臺，以智能化決策及處理技術為結點手段，通過對機電設備運行參數、性能等數據進行挖掘、利用，將機電設備系統轉化為能夠預測、可智能控制的體系已經成為現代智慧軌道交通系統建設的應有之義。

2 軌道交通機電設備自動化技術與互聯網智慧融合的實踐思路

自動化技術在一定程度上提升了軌道交通機電設備的運行質效，但與當代社會所需要的智慧車站建設、智能決策與相應仍有較大的距離。依托互聯網、物聯網等技術手段將所有機電設備集成在統一的平臺上，通過運行狀態的全方位精準感知、運行趨勢智能化分析、信息指令一體化推送以及類似人腦自適應與自學習能夠提升機電設備響應速度，更便于車站運營管理及客運管理。

互聯網與自動化技術聯用的要義在于促成人機高度協同的機電設備運行管理模式，一方面，面向乘客，為其提供更加便捷、智能的出行服務；另一方面，面向站長幫助其快速掌握機械設備運行狀態及潛在的故障問題，為其提供精準化的決策支持，不僅可提升機電設備運行效率及自動化程度，還可以實現智慧車站建設的目標。

3 軌道交通機電設備自動化技術與互聯網智慧融合的實踐路徑

3.1 全息化狀態感知

機電設備是軌道交通運營的“心臟”，各個系統依托互聯網、物聯網技術等實現互聯互通進而構建“智慧大腦神經系統”是軌道交通智慧運行的先決條件。機電設備的全息感知便是借助自動化機電設備對各類系統的運行狀態進行全方位、全維度的掌控，進而實現對資源的優化配置、策略的精準實施。（1）借助視頻分析、客流監控技術等對自動售檢票設備系統進行自動化監測，實現對客流量的全息化感知。（2）為主要的用電設備安裝能耗智能表計，打通智能化儀表與電力監控系統的數據鏈路，實現對牽引變電所、降壓變電所供配電設備運行參數的全面獲取，以此為依據制定機電設備能耗控制方案，實現機電設備的綠色運行。（3）在環境監測要點部位，如公共區、新風井等處安裝空氣溫濕度、空氣顆粒物、噪音等傳感器，借助車站局域網將傳感器所采集的數據傳輸至機電設備管理平臺，通過優化設備運行狀態改善站內環境。

3.2 自動化運行管理

軌道交通機電設備體系龐雜，在日常運行中將會消耗大量的能源與資源，再加上當代公眾對出行服務質量提出了更高的要求，若想大幅度提升機電設備的運行效率及服務質量，降低機電設備運行能耗，便需要借助互聯網將機電設備集成在統一平臺內，將控制指令集中推送至機電設備，進而實現指令的自行執行與能耗的智能管控。

（1）在機電設備集成管理平臺內嵌入“時間設定”模塊，根據預先設定的時間可以實現早間自動開站、晚間自動關站、客流量高峰期及低峰期的自動化監護，能夠降低人工開關站及監護工作的時間滯后性。

（2）在機電設備集成管理平臺內嵌入“事件設定”模塊，具體包括：①針對消防安全事件對消防報警系統內的機電設備進行聯動化管理，在火災、洪澇災害等高發季節與時期自動化調整消防報警設備系統，智能化開啟防火預警、水量監測等設備，切實保證站內人員的生命安全；②針對能耗事件對各類機電設備的運行狀態進行監測管理，將節能降耗要求、相關指標等轉化為信息化指令并存儲在平臺上，當機械設備出現能耗超標情況時，便會依靠自動化技術進行自動變頻，或在不影響車站正常運行的情況下進行自動啟停，可大幅度降低機電設備能源消耗；③針對機電設備的故障事件，打通售檢票設備、智能照明設備、風系統設備等與集成平臺數據鏈路，平臺的監測與測試功能能夠敏銳捕捉到此類設備運行狀態的微小變化，借助平臺自適應功能對變化原因進行分析并做出智能化決策，可降低機電設備故障率。

3.3 自主化人機交互

（1）將站內列車自動監控系統與全線列車監控系統接口，實時獲取本站及全線列車的運行動態，包括首末班列車、列車故障、時間調整等信息，對此類信息進行處理后發布在站內信息顯示屏上，幫助旅客調整自身出行時間與方式。

（2）將站內服務設備轉化為具備人機交互功能的智能化設備，如在原有查詢機系統內嵌入智能語音系統，便于不同乘客的信息查詢需求，提升車站的服務水平與質量。

（3）借助移動智能終端實現運營管理指令的信息化、自動化、智能化下達。傳統軌道交通運營指令一般在早間開站前下達，在車站運營過程中可能會出現突發事件，再加上人工運營管理局限性較大、效率偏低且工作量較多，為便于集中化、高效化管理，建議為每名站內工作人員配備移動智能終端，將其與集成管理平臺對接，不僅可以快速下達指令、指揮現場人員檢查關鍵設備或調整其運行參數，還能夠定位人員位置，便于快速分配任務。

3.4 智能化故障診斷

軌道交通機電設備故障可分為固有故障、后期故障兩種類型。固有故障是指機械設備出廠時自帶故障，產生的原因在于供應商生產技術與質量控制水平；后期故障可能源于安裝期間施工技術不足、人員操作不當或運行環境不佳等。無論何種故障，都會導致運行效率地低下。針對上述兩種故障，需要采用不同的排障措施，因此需要依托互聯網實現智能化故障診斷，在識別故障類型后采取相應的解決措施，以此保證機設設備管理的針對性。

3.5 主動化策略修正

機械設備的主動化修正是指集成平臺在大數據、云計算、人工智能等技術手段的支撐下實現對機電設備系統運行狀態、運行質量、運行能耗的自動化評估及運行策略的智能化調整。可應用的技術包括自動傳動系統，其以BP神經網絡等為核心，具有類似人腦的思維方式，將機電設備正常運行狀態相關參數錄入系統內便可以實時檢測設備運行異常問題。除此之外，故障知識庫囊括工業互聯網內所存儲的機電設備故障類型、排障措施等，通過對故障場景的分析處理，系統將從故障知識庫內智能化調取符合當前設備運行情況的信息，并為設備的檢修維護提供決策支持。不僅如此，隨著經驗的積累及信息的豐富，系統將更完善。

4 結語

智慧軌道交通系統是軌道交通運輸的重要發展趨勢。針對當前軌道交通機電設備自動化運行中存在的安全監控被動、人工巡檢工作量龐大且效率低、設備運行能耗偏高的問題，本文提出了以互聯網、物聯網構建機電設備集成管理平臺，以傳感器、自動控制裝置、智能化設備等為支撐，以大數據、人工智能、云計算等為重要技術手段的機電設備全息化感知、自動化執行、自主化服務、智能化故障診斷、主動化修正的管理模式，可顯著提升機電設備運行效率，降低其故障發生率，實現軌道交通的智慧化、自動化、高效化、綠色化運行。