軌道交通通信設備的狀態檢修研究

聶杰

摘 要：狀態檢修是在設備狀態進行評判的基礎上，根據設備運行的狀態對設備相關項目進行檢修的一種維修方式，是新一代的設備監控與維護技術，對避免重大事故和損失，降低維修成本和提高維修效率具有重要意義。文章簡要介紹了軌道交通通信設備維修技術的現狀，深入研究了狀態檢修的理論基礎、實施過程和關鍵技術。

關鍵詞：狀態檢修;數據檢測;通信設備

中圖分類號：C913 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）05-033-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.05.016

長期以來，軌道交通通信設備一直采用“計劃預防修”的檢修模式，即按照檢修周期進行設備檢修，既造成檢修成本的浪費，又存在安全隱患。因此，尋找針對性更強、更經濟的智慧檢修模式，避免“過度修”和“不足修”，成為國內軌道交通通信檢修行業的共同目標。

1 軌道交通通信設備維護模式

軌道交通通信維護人員對專用傳輸、廣播、公務電話、無線系統、時鐘、調度電話、綜合安防系統、UPS電源和PIS乘客咨詢等通信設備進行自主維護。通過多年的摸索，設備維護形成“長短搭配、層次分明”的周期性檢修模式。長短搭配指通信系統維護周期由年檢、月檢及日巡檢相結合;層次分明則指年檢以系統功能維護為主，月檢以系統運行環境維護為主，日巡檢以系統運行狀態查看為主。

軌道交通通信設備目前的維修模式如表1所示。

2 軌道交通通信設備維修現狀

2.1 主要設備維護方法

軌道交通通信系統的維護工作應預防設備性能下降，加強有針對性的檢查，及時消除故障隱患。通信系統設備附近有施工作業時，應及時采取防護措施，增加巡檢次數，必要時派專人配合施工，減少施工危害。通信系統維護應按檢修車間的有關規定，嚴格按照作業程序事先申報，事先與有關單位取得聯系，服從運營分公司生產調度的統一指揮。作業完畢，應確認良好，才能離開工作現場。

2.1.1 日常維護

軌道交通通信系統設備由通信專業人員維護，各通信工班對系統設備日常維護保養、計劃性維修、故障性維修及綜合管理工作，建立相應的健全臺賬，做好故障分析處理工作，并對設備維修保養的質量負責。

通信設備依據所處區域不同可以分為正線設備、車輛段、停車場設備及網管中心設備。各個區域設備維護有其共同點，亦有各自的特色。網管中心設備維護重點對全線的傳輸、無線、交換、時鐘、廣播、安防、UPS的告警實時監控、配合故障處理以及員工門禁卡權限的授予，以及各設備的周期性檢修。正線設備維護重點對正線車站、區間通信設備進行故障處理及各設備的周期性檢修。車輛段和停車場維護重點對車輛段、停車場通信設備、車載設備的檢修維護工作及故障處理。

2.1.2 技術整改維護

軌道交通通信設備技術整改升級主要為軟硬件升級改造，其中軟件（重大配置更改）升級需嚴格按照軌道交通公司“設備系統軟件升級控制程序”實施。重點系統軟件升級項目均需納入公司級重點監控作業的范疇進行管理，嚴格執行各項規定和要求。升級項目的實施必須指定專人負責、專人實施、專人監控，責權明晰、逐級卡控。嚴禁在設備系統上使用任何非正式、非官方、攜帶病毒、未經過測試運行的軟件進行升級。未經授權嚴禁在任何設備系統進行任何操作。軟件升級工作開展前，設備承包商或專業技術人員必須對設備使用、操作人員進行軟件升級前后的差異化培訓，參與培訓人員應對培訓結果進行確認。

2.2 軌道交通通信設備檢修模式弊端

現軌道交通通信系統檢修周期頻繁、項目多、經濟性差，存在過度維修和維修不足的情況。為了提高通信系統設備的可用率，必須從提高可靠性和減少平均停修時間兩方面入手。但提高設備可靠性不是無限度的，也不可避免地要出現故障。因此，對于已經在運行的通信設備，必須設法減少因維修所浪費的工作時間和設備不可用時間。頻繁的檢修并不能徹底改善設備性能，可能會引入新的故障因素。采用計劃性定期檢查，很難預防由隨機因素引起的偶發故障。設備仍可能在檢修間隔期間由于微小缺陷持續發展導致發生故障。

隨著國家推動國企改革的趨勢，軌道交通行業逐步追求智慧運維和減少每公里運維人員。要進一步提高通信設備運行可靠性，固定周期的計劃維修模式已不能很好適應形勢發展的要求。所以軌道交通通信設備維修管理“到期必修”的觀念迫切需要轉變，傳統的通信設備維修模式需要進行改革。

3 狀態檢修研究

3.1 狀態檢修介紹

狀態檢修（Condition Based Maintenance）又叫預知維修（Predictive Maintenance），在于維修之前是預知“狀態”，因此檢測工作顯得尤為重要。檢測方法主要有兩種：一種是依靠身體五官檢測，即眼看、耳聽、手摸和鼻聞的方法;另一種是采用科學儀器對設備狀態和性能參數進行檢測。

3.2 狀態檢修分析

軌道交通通信設備維護人員通過對設備狀態和性能的數據檢測及診斷，并結合風險評估，實現基于通信設備運行狀態的狀態檢修。其中，狀態診斷是對通信設備網管終端和各類監測儀器獲得的數據進行分析，并結合通信設備的常見故障案例、故障原因和可能造成的危害進行綜合診斷。具體狀態檢修系統組成如圖1所示。

3.3 數據檢測

軌道交通通信設備狀態檢修的設備狀態監測是根據通信設備診斷的目的，針對設備的常見故障模式，采用智能傳感器和精確的方法來收集設備的實時狀態數據，并將這些數據進行分析處理，排除無關干擾數據，輸出可反映設備真實狀態特征信息的一種數據檢測處理技術[1]。

軌道交通通信設備檢測記錄的數據主要有無線設備的靈敏度、場強值、駐波值;綜合安防系統和PIS乘客咨詢系統設備的以太網流量值、誤碼率;UPS不間斷電源設備的電流、電壓、內阻;傳輸系統設備的光功率、誤塊秒比;機房溫度、濕度等。檢測的狀態數據可作為設備巡檢、檢測和大中修的重要依據，并能通過網管終端聲光告警的方式及時提醒相關值班人員。

軌道交通通信設備狀態檢測可分為三個主要步驟：數據的采集、數據的分析及特征提取和狀態評估及分類。對于不同的步驟，根據監測到的不同通信設備子系統，采用不同的方法。

3.4 狀態診斷

軌道交通行業現行的維護規程中，只有日常檢修內容、檢修周期、檢修工藝卡以及功能測試數據的參考值等，對設備狀態評估的內容并沒有涉及，在實際維修中無法對通信設備的狀態進行精準診斷。因此，軌道交通通信設備的狀態診斷是狀態檢修的重要工作，只有準確地評估了設備的真實狀態，才能制定正確的維修措施。

狀態診斷從已知設備運行狀態出發，考慮運行狀態、出廠參數、機房環境、工況記錄、缺陷記錄、維修記錄等相關因素，判斷設備可能出現的隱性故障，并進行故障趨勢預判。同時維護人員對通信設備的實時狀態信息進行風險評估，對影響主要維修指標屬性或目標的，進行分析并選擇出最佳維修方案。診斷中比較常用的主要有模糊預測法、回歸分析法、時間序列法等。

3.5 維修決策

軌道交通通信設備維修決策就是通過對收集的狀態數據進行綜合處理分析，最后從多個可行方案中確定最佳維修方案的一種分析過程。實施通信設備狀態檢修，除了考慮技術方面的因素，也要考慮設備可靠度、可用度和維修成本等方面的因素。當通信設備出現非緊急故障時，是否需要立即維修，不僅涉及對通信設備實際狀態的診斷，而且應根據實際設備運行生命周期和是否可以報廢等因素，提出維修方案和維修計劃安排。在監測到設備處于最小損壞狀態時，需進行維修分析和決策，通過對決策指標或決策目標的綜合評估，選擇最優維修方案[2]。

4 軌道交通通信設備狀態檢修的意義和挑戰

軌道交通通信設備狀態檢修可以減少不必要的維修工作，節約人工和維修費用，使維修工作更加科學化。但是，目前狀態檢修工作實施的挑戰也很大。一方面，需要部署完整的在線監測系統，包括無線和有線兩種方式。有線在線監測系統通過傳感器和有線路由器等設備連接到主數據計算機終端。無線在線監測系統則是采用具備無線傳輸的傳感器在設備和移動監測終端間實時傳遞監測數據，最終將數據傳遞至后臺主數據計算機終端。另一方面，在處理龐大的監測數據時，僅靠維修工程師人工分析和處理，效率偏低，需要融入人工智能分析技術，進行客觀分析，避免遺漏任何相關因素，縮短狀態評估和故障診斷時間。

5 結語

軌道交通通信設備狀態檢修是一種先進的預防性維修決策技術，可以克服固定周期維修造成過度修或失修的問題，為軌道交通運維單位帶來巨大經濟效益。同時狀態檢修通過對設備進行狀態監測和故障診斷，提高了設備可靠性，縮短了設備不可用時間，為軌道交通通信設備安全運行提供了最堅實的支撐。因此，現有維修模式已不能適應形勢發展的要求，軌道交通通信設備狀態檢修將成為一種必然的趨勢。

參考文獻

[1] 高翔.繼電保護狀態檢修應用技術[M].北京：中國電力出版社，2008.

[2] 張保寧.淺談狀態維修[J].電子世界，2013（9）：72.