智能運維系統在軌道交通信號系統中的應用研究

徐璠 柏長勝

摘 要：信號系統設備安全運行為列車運行提供保障，利用子系統設備工作原理，對關鍵安全設備進行運行狀態采集，綜合大數據邏輯分析，有效預防設備隱患。在故障情況下，通過系統故障定位，降低故障對運營的影響。針對軌道交通信號系統設備運維保障技術問題，提出構建信號系統智慧運維保障體系，介紹系統功能特點，系統可以為信號設備故障排除提供支持，提高設備維護效率。

關鍵詞：智能運維系統;軌道交通;信號系統

城軌交通是城市交通現代化建設的重要部分，隨著地鐵客流增加，需要不斷壓縮運維窗口時間。城軌交通信號系統工作要求保持安全性。發改委關于印發增強制造業核心競爭力三年行動計劃的通知，提出圍繞軌道交通安保強化過程，增強主動檢測能力。城軌交通系統安全國家實驗室開展信號系統智慧運維體系研發，通過調研國內主要城市信號系統設備維護現狀，發現當前系統設備運維保障技術存在功能模式分散，系統抗風險能力不足，未充分利用采集數據等問題。信號系統出現異常會導致運營癱瘓，對信號系統設備質量要求不斷提高，對設備運維狀態監測成為當下面臨的主要問題。

1 軌道交通智能運維系統的研究

隨著軌道交通線網運營規模擴大，面對技術水平差異化，客流量持續增加及需要高效應對突發事件的局面，對設施可靠性安全性提出更高的要求。智慧運維是近幾年軌道交通行業發展的新運維模式，有利于提升城軌交通裝備智能化管理水平，其核心是利用傳感器裝置獲取車輛設備運行狀態，借助云計算等技術對設備系統故障診斷。如何保障軌道交通系統安全可靠運營降低維修成本，提升軌道交通設備智能化管理水平，成為軌道交通行業關注的熱點。

當前國內主要城市信號系統設備運維模式存在許多問題，目前運維保障技術僅從信號系統進行設計，信息傳遞依賴人工進行，對故障下綜合調度缺乏自動化分析[1]。對采集數據僅限于設備運行狀態記錄等，不利于系統安保能力提升，人員標準化操作等方面工作。不同廠家提供維護系統存人機界面不兼容，為運營單位設備維護帶來不便。目前列車自動控制系統CBTC為正線信號系統城軌交通線路，采用ATS進行信號設備監測，無法全面監測設備運行狀態。既有城軌交通信號制式不統一，各線路監測采集信息完整性參差不齊，采樣數據來源單一，數據分析依賴人工經驗，難以滿足狀態維修的要求。

智能運維系統大幅度提高維修保障效率[2]。車輛運維系統是以狀態維修模式為主要發展目標的數字化系統，依托人工智能與健康管理等新技術，借助實時監控設備，分析城軌交通車輛運行數據，診斷設備運用健康狀態，指導關鍵設備現場維修作業智能化管理。

2 軌道交通信號系統運維體系設計

車輛智能運維系統確保運營可靠性，應用大數據、PHM等新技術，通過匯集線網車輛運行狀態數據、離線文件數據及音視頻文件等數據，給應用層數據呈現。信號設備維護監測模式分為子系統分立式與ATS為主題維護監測模式。系統由車站信息采集傳感器、采集終端及遠程維護終端等組成。車站信息采集傳感器將處理采集信息，部分經網絡上傳至中心服務器，中心通過維護終端，24 h監控設備運行狀態。

建設年限較早的城軌交通線路中，先后系統維護監測體系分散設置，設有自動列車監控系統ATS，聯鎖維護系統SDM，維護支持系統MSS等。分立式維護監測提供部分分析功能，存在在線感知覆蓋面不足等問題，無法實現跨越專業協同聯動分析診斷。針對當前城軌交通信號系統設備運維技術問題，對軌道交通信號系統智慧運維體系需求分析。要求提供操作數據采集技術，集中信號系統設備維護監測診斷。通過對信號系統設備智能診斷風險預測，提升軌道交通運營安全[3]。對信號系統運行數據進行采集，用數據挖掘技術分析，更好地了解信號系統設備運行狀態，有助于信號系統設備檢修決策。制定統一行業化標準，使得廠家提供系統功能及操作方式等兼容。

智能運維采用先進技術，將傳統運維管理變為信息化智能運維管理，軌道交通智能運維系統涉及各級線路信號系統、綜合監控系統、自動售檢票系統、屏蔽門系統、通風空調系統等。某條線路中系統內外部有很高關聯度，某系統出現問題會影響其他系統，造成線路部分功能癱瘓。軌道交通智能運維系統應是運營核心支持系統，是典型兩化融合技術的應用。城軌交通信號系統智能運維需求包括智能分析、運維管理等方面。

3 城軌交通信號智能運維系統建設

城軌交通信號智能運維系統由平臺層，服務層技術架構組成，軌道交通信號系統智慧運維系統以實現設備狀態檢測功能為目的，包括系統配置層次結構與網絡結構。系統層次結構為二級架構管理，二級管理為線網級運維管理，系統通過采用數據挖掘，統一運維信息接口等方式對信號設備智能診斷，健康狀況管理。

線網運維保障平臺利用計算機人工智能技術，通過專家故障診斷及評估體系等策略，對設備健康狀況管理，將分析結果等以圖形化界面形式展示，將維修任務發送至運維部門終端設備，平臺由服務器、數據處理服務器等組成。功能模塊包括數字化模式，應急處置模塊，可靠性評估模塊等[4]。數字化模塊用于對信號系統相關設備數據數字化處理，應急處置模塊對信號系統報警信息進行專家診斷;根據各線中信號系統結構特點，對信號系統可靠性分析;維修數據分析模塊對維修數據統計分析，在LIMS系統中已有數據可自動同步到信號運維保障管理平臺維修分析模塊。

線路級運維保障系統劃分為車站級設備、控制中心與沿線各信。線路級運維保障系統結構與原有系統結構一致，原運維保障系統中心級處理由線網統一建設。智慧運維目標是實現對設備智能化管理，包括設備智能診斷，全壽命周期分析等，確定設備維修工作內容，對設備購置投資，維修支出資產壽命周期進行管理，實現維修管理信息化。信號系統智慧運維體系增加設備可視化信息管理功能，智能診斷預測農，更好地檢修決策。智慧運維系統對信號設備數據監測，實現城軌交通信號設備全覆蓋監測，實現對道岔、外電網、數字音頻軌道電路等非智能設備的監測[5]。利用計算機人工智能技術，從海量數據中篩選信號設備維護數據，濾除突變干擾后，出現異常趨勢及時給出預警建議。為設備預防修檢修決策等維護計劃提供依據，提升系統抗風險能力。

4 結語

信號系統智慧運維系統為城軌交通信號維護提供解決方案，平臺砼智能診斷功能，得到設備性能變化趨勢，及時進行預警，做到狀態維修。地鐵信號智能運維系統平臺依托集成化、智能化優勢，在降低維護成本等方面產生顯著效益。鄭州地鐵規劃將線路信號系統納入智慧運維保障體系，運維保障平引入數據挖掘技術，實現對信號設備全生命周期科學管理，提高信號設備維護質量，降低運維人員勞動強度，為城軌交通系統運行提供支持。

參考文獻：

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[3]陸鑫源，朱莉，張郁，等.城市軌道交通信號智能運維系統應用與實踐[J].鐵道通信信號，2020，56（3）：82-86.

[4]劉海，劉鑠.智能運維系統在軌道交通信號系統中的應用[J].隧道與軌道交通，2019（S2）：195-197.

[5]朱志偉，范永華，羅運真.軌道交通信號系統智慧運維體系的應用研究[J].鐵道通信信號，2019，55（4）：77-81.