超大規模網絡軌道交通運維平臺化管理模式

張 郁，戴龑飛

（上海地鐵維護保障有限公司通號分公司，上海 200235）

1 引言

根據2019年國家對軌道交通綱要中明確提出構建城市群一體化交通網，全面提升城市交通基礎設施智能化水平的總體要求，制定于2035年基本建成交通強國的長遠目標。上海市軌道交通計劃在2020年、2025年網絡運營線路分別達到800 km、1 000 km，日客流預計達到1 400萬乘次、1 800萬乘次，這將標志著上海市軌道交通正式進入超大規模網絡運營時代。

在積極適應上海市軌道交通超大規模網絡化發展趨勢的同時，軌道交通運營維護單位也遇到很多問題，其中比較突出的有以下5類問題：① 規模效應導致維修資源緊張；②超大客流考驗應急體系；③各系統服役逼近性能極限；④線路老齡化問題顯現；⑤勞動力問題凸顯。為從根本上解決這5類問題，再者原有運維管理模式呈現飽和狀態、同時機電系統中心化逐步成型、設備數據分析進入成熟時期、設備狀態維修正在走向實用、產業合作關系蓬勃發展等因素條件成熟，因此，從技術和管理模式上轉變運維模式已成為必然趨勢。

2 運維平臺化體系建設

為適應超大規模網絡軌道交通運維體系，上海市軌道交通以智能運維平臺為核心，推進設施設備統型，建設全專業平臺集群，構建運維平臺化體系，實現對龐大的終端設備的垂直管控，提升設備的可靠性、冗余性。同時有效的整合各類資源，統一管理，可以有效的解決維修資源緊張、線路老齡化等問題。

2.1 智能運維核心平臺建設

通過對智能運維初期設計與運用探索，上海市軌道交通擬建設具備控制運營風險的任務優先，運維管理信息化功能次之的智能運維核心平臺來應對超大規模網絡軌道交通運維體系。

智能運維核心平臺僅開發與生產和運營直接相關的管理業務，通過數據聯動，實現流程再造。統一/優化內部數據系統，統一界面、協調業務之間操作流程；維持既有可用并有效的業務系統，從既有系統采集數據；對于需完善的既有系統，采集數據后，內部數據系統進行功能開發優化數據；對于無法滿足需求的既有系統，將另行開發替代系統。

智能運維核心平臺總體架構如圖1所示，通過建立邊緣采集層將設備的電氣參數、機械特性、網絡信息等基層數據上傳至基礎設施層后傳送給平臺層，平臺層通過圖像識別及機器學習等技術將數據轉換為可視化信息并結合智能運維平臺進行分析，最終將結果呈現在應用層，應用層將各類設備信息以模型和文字模式呈現，為決策者提供判斷依據。

圖1 智能運維核心平臺總體架構

智能運維核心平臺具備開放的計算資源、存儲資源共享平臺，同時支持開放和私密共存的多租戶模式，適合多個廠商在平臺上共用資源、調用服務、交換數據和開發應用，智能運維平臺開放性如圖2所示。

圖2 智能運維平臺開放性

2.2 全專業平臺集群建設

在智能運維核心平臺的基礎上打造全專業多維的設備檢測中心和數據庫，利用數據挖掘技術結合數據算法模型，提供數據分析能力，達到設備管理、企業管理有理有據的目的。各專業根據集中建設、邏輯收斂、全狀態監控、統一管理配置的要求，對接智能運維的統一原則建設網絡級基礎平臺。“十四五”末期基本建成以智能運維平臺為核心，與超大規模網絡化運維相匹配的專業基礎平臺集群，實現覆蓋全網，智能化、浸入式、扁平化的設備管理方式。在平臺化管理模式下，各專業系統運維工作圍繞基礎平臺進行，使維護工作逐步從分散型向網格化管理過渡，通過智能運維平臺的大數據分析，指導優化維護策略。

為滿足智能運維平臺海量數據需求，信號專業將進一步對信號設備相關數據的采集、傳輸進行升級。同時，深入研究信號專業的核心功能及接口，強化設施設備源頭管理、精準維護，全面提升主要行車關鍵信號系統的可靠性。

通信專業開展各子專業路網級平臺建設，并與智能運維平臺對接，實現各專業平臺在智能運維平臺體系中統籌建管、深度評估。傳輸網絡建立線路傳輸網絡管理中心和高速傳輸網絡管理中心；專用無線長期演進（LTE）系統建立2套頂層交換中心，不設主備互為冗余，所有網管集中到頂層交換中心的網管平臺，規范二次開發接口協議；新建2套軟交換核心分別用于公務電話和專用電話系統，每套核心均設置主、備服務器，確保公務電話和專用電話軟交換系統不受供應商撤離風險影響；技防系統建立線路級、網絡級運維管理平臺，監測本線路所有設備的狀態，同時把線路側的設備狀態信息進行匯聚收斂統一管理。

信息資源網采用層級化交換結構進行升級改造，實現站點接入、線路匯聚、核心交換的3層架構，逐步建成滿足業務帶寬需求、具備安全隔離能力的高效數據通信網絡。同時，搭建具備資產管理、流程管理、故障管理、性能管理、配置管理及安全管理功能的網絡管理平臺，實現數字化的實時管理能力。

綜合監控系統在安全第一的基礎上，堅持高度集中、統一指揮的設計原則，充分利用自身海量信息集成優勢，與實際運營需求相結合，形成架構簡化、節點簡明、接口標準、界面統一、底層規范的架構，充分發揮綜合監控系統的可用性、可維護性、可靠性，整體提升上海市軌道交通機電設備運營管理水平。

2.3 設施設備統型

各類設備作為整個系統的底層模塊，數量巨大，對系統整體性能和用戶體驗存在極大的影響。為保證智能運維平臺和各專業平臺能有效聯動、高效運行，保障運維生產的過程受控，終端側設備必須具備數據全息感知能力，能夠智能監測并記錄自身軟/硬件狀態、流量、異常、周邊環境等信息，核心側設備必須能夠與終端側設備有效互動。

目前很多專業設備都存在制式老舊問題，不具備接入智能運維平臺的能力，嚴重影響智能運維平臺化管理的推動進程。“十四五”期間，各專業在平臺化建設過程中，堅持互聯互通的原則，規范設備準入標準，確保更新改造的設備適應各專業平臺建設體系，提升設備的規范性和相互兼容性。同時，探索設備智慧化發展方向，根據牽引設備選型適應智能運維不斷發展的特點，打造泛在互聯的智能運維網絡，穩步實現軌道交通運維數字化、智能化、智慧化發展。

3 運維平臺化管理模式

通過以建設平臺化體系為核心，以差異化維護策略為指導，構建聯動式生產管控體系，打造扁平式應急管理模式，對車站級設備做到浸入式管理，最終達到降本增效的根本目的，有效地解決勞動力凸顯問題。

超大規模網絡運維管理體系組織架構應當符合平臺化管理模式需要，促使組織管理更加扁平化，使得管理更加高效，組織運作效率提高、業務更加敏捷靈活。調整后的超大規模網絡軌道交通運維管理組織架構如圖3所示，具有如下特點。

圖3 超大規模網絡軌道交通運維管理組織架構

3.1 靈活型“小前臺”

前臺是靈活性要求最高的線路級生產部門，需要快速適應瞬息萬變的運維狀態。前臺依托平臺化體系對設備實時狀態進行嚴格把控與維護，對設備狀態全面檢測與侵入式管理，并根據平臺提供的設備信息與維護策略對設備形成狀態修、故障修和計劃修三者相結合的差異化綜合性維護策略。

3.2 穩定型“大中臺”

中臺主要是路網級生產部門依托平臺化體系，根據平臺提供全線路設備信息制定線路差異化維護策略，將生產計劃修逐步向狀態修轉變，避免人工盲目檢修，合理安排維修計劃，同時對管轄線路設備進行初步參數分析，指導前臺維護人員對設備進行維護，提供維修建議，降低維護成本，同時根據平臺設備數據，優化前臺維護人員結構，最大程度上做到資源合理化應用。

3.3 靈活與穩定兼顧型“高后臺”

后臺主要是職能部門依托平臺化體系，制定扁平化應急管理模式方案，審核中臺所制定的差異化維護策略，并對重大故障進行詳細數據分析，完善平臺體系功能，最終做到施工作業結果可控。同時，后臺依托智能運維平臺強大的數據匯總和分析能力，對系統及設備狀態實時跟進分析，確定最佳的人工干預時機，最終做到優化、節約運維資源。

各部門按照“三臺”管理模式劃分，同時依托平臺體系構建聯動式生產管控體系，打通常規維護流程和應急搶險流程，通過資源整合提供跨部門、跨專業的實時信息，利用智能運維平臺的大數據分析能力輸出故障定位，制定故障排除策略等指導信息，提升維護效率與質量。

4 結語

通過平臺化體系建設和運維管理模式的創新，軌道交通將從過去經驗引導維修的行為徹底轉變為設備評價引導維修，打造全過程設備生命周期的運維模式，同時打通專業與專業、設備與設備間的壁壘，構建軌道交通全專業信息鏈的超大規模網絡軌道交通運維平臺管理模式。