城市軌道交通列控系統智能化運維平臺設計及應用分析

何人偉、宗立明、紀東

（北京市地鐵運營有限公司運營四分公司，北京 100102）

0 引言

隨著各項信息技術的發展，城市軌道交通列控系統智能化運維平臺逐漸將各項信息技術融合其中，常見的信息技術形式有人工智能技術、大數據技術、云計算等，朝著智能化的趨勢發展。基于此，無人駕駛成為城市軌道交通發展的重點，這樣的情況對設備維保管理有較高的要求，因此，需要針對目前的發展趨勢，對城市軌道交通列控系統智能化運維平臺進行設計，加強其應用力度，確保列車運行處于安全、穩定的狀態，提升維護的質量和效率。

1 城市軌道交通列控系統智能化運維平臺分析

1.1 平臺系統概述

在大規模線網環境下，城市軌道交通列控系統智能化運維平臺設計成為一項重點內容，其目的就是保證列控系統在全壽命周期內維持較高的安全性和可靠性，為列車營造一個良好的運行狀態。同時，城市軌道交通列控系統智能化運維平臺主要根據用戶的需求，將信息技術作為依托，實現監視以及事務處理、資源配置、數據利用、宏觀把控等功能。另外，城市軌道交通列控系統智能化運維平臺的設計，可以實現全網關鍵設備的健康管理與智能化運維模式，如圖1所示。

圖1 城市軌道交通列控系統智能化運維平臺結構

1.2 平臺系統的優勢

城市軌道交通列控系統智能化運維平臺的出現，對城市軌道運行維起到了保障性的作用，平臺優勢主要包括以下幾個方面：

1.2.1 強化資源利用效率以及系統的穩定性

隨著各項信息技術的發展，城市軌道交通列控系統智能化運維平臺設計，逐漸將云技術、物聯網技術等應用到其中，這樣可以將計算機資源、存儲資源與網絡資源等進行統一管理，并且根據實際情況進行動態分配，以此實現資源利用最大化。另外，還可以共享硬件資源，根據情況進行擴容，在不進行任何修改的情況下，增設硬件資源，實現平臺的動態擴容，有效提升平臺的可靠性。

1.2.2 自動故障分析

城市軌道交通列控系統智能化運維平臺將ATC、MDS 和DCS 等信號子系統融合其中，可以根據城市軌道運行的實際情況，存儲大量的設備狀態監測數據、歷史警告信息以及日志文件等，基于這些內容進行自動化分析，判斷出設備是否存在故障、快速定位。同時，如果存在故障的話，可以采用可視化圖表的方式展示結果，更加直觀和清晰。還可以根據故障信息的參數性質，進行專項組合，以最快的速度鎖定可能性最大的信標，針對信標與不同列車ID 相關性的關聯，確定信標故障產生的原因，解決故障，確保城市軌道運行的安全性和穩定性。

1.2.3 數據的快速讀寫與處理

城市軌道交通列控系統智能化運維平臺利用感知層、實時分析層、線路應用層等保存各個子系統的多數據源、設備監測的開關量、模擬量的檢測值以及各種日志信息等，數據的儲存和查詢時間可以達到3年。因此，在城市軌道交通列控系統智能化運維平臺設計的時候，可以構建大量的數據快寫與實時查詢數據訪問機制，便于數據的使用，如表1所示。

表1 城市軌道交通列控系統智能化運維平臺實測數據庫讀寫速度

2 平臺系統結構設計

城市軌道交通列控系統智能化運維平臺結構相對復雜，所以一定要明確設計思路，合理設計平臺方案，保證后期應用的效果。

2.1 設計思路

城市軌道交通列控系統智能化運維平臺設計的時候，可以用多傳感器與計算機集中監控系統進行結合，將多項信息技術應用到其中，形成完善、智能的城市軌道交通列控系統智能化運維平臺系統，確保軌道交通使用的安全性，提升后期維保的效率。其設計思路應重點考慮以下幾個方面：

第一，需要根據實際情況，設置完善、智能化的監測設備，這樣可以對多源數據進行感知，從數據中判斷故障產生的位置，并且快速定位。明確故障產生的原因以及位置以后，系統可以簡單給出維修方案，將設備維護轉換成故障維修，確保設備運行的穩定性和安全性。

第二，設置專家庫，根據設備的使用情況進行優化，并且根據實際情況，給出后期維護的意見。

第三，在系統中設置安全防護系統，避免系統數據產生異常。

2.2 設計方案

2.2.1 技術體系

設計思路確定以后，就需要落實各項技術體系，主要包括：感知層、實時分析層、線路應用層等。從感知層的角度來說，主要是根據系統運行的狀態，獲取大量的數據，例如：系統運行參數、網絡信息、機械運行參數等，為后期的維護工作提供便利的條件。實時分析層是針對和感知層所獲取的數據，進行數據的實時分析，判斷系統運行是否存在故障，如果存在故障可以快速確定故障存在的位置，進行維修，避免造成事故，影響系統的正常運行。線路應用層在系統中，屬于基礎性功能，主要是實現線路感應展示，并且在實際應用的時候，將線路數據傳輸到線網層中，保證數據傳輸的及時性以及可靠性。

2.2.2 網絡體系

網絡體系主要包括管理網、互聯網、生產網等方面，不僅可以保證網絡運行的安全性，也可以滿足不同層次平臺系統應用的需求。網絡體系設計的時候，主體數據和少量設備維護數據一般都儲存在生產網和管理網中，為了保證生產網和管理網的安全性，需要在線路內部的兩側設置防火墻，起到隔離的作用。針對管理網，需要通過網絡數據接口，進行數據信息的接收，確保信息數據接收的統一性。另外，在城市軌道交通列控系統智能化運維平臺設計的時候，需要綜合考慮系統使用的實際需求，保證服務器和終端設置的合理性，起到信息保護的作用。

2.2.3 功能系統

功能系統在城市軌道交通列控系統智能化運維平臺設計中，也起到了關鍵性的作用，主要包括：監測中心、分析中心、應急中心、健康中心等方面。

首先，監測中心是根據列控系統智能化運維平臺的運行情況，對各項數據進行實時獲取和分析，隨時掌握實時運行的動態，并且利用圖形將設備狀態以及應用情況進行清晰、直觀的展現，便于后期的使用。

其次，分析中心主要以大數據技術作為基礎，根據運維平臺系統運行的狀態，掌握數據變化的規律，并且對網絡日志、系統運行等相關數據進行深度挖掘，實現故障實時監測，為系統安全、穩定運行提供保障。

再次，應急中心將智能分析作為依托模式，形成高效、智能的故障診斷、處理應急預案系統，一旦出現運行故障，可以第一時間完成維修，避免造成嚴重的影響。

最后，健康中心的作用是運維系統對運行情況進行綜合的分析，從而對健康指數異常的設備進行智能統籌管理。

3 運維系統的具體應用

城市軌道交通列控系統智能化運維平臺的應用包含的技術形式有很多，例如：5G 物聯網技術、云計算、大數據與人工智能技術等方面。通過各項技術形式，不僅提升運維平臺的智能性，也擁有很好的發展前景。

3.1 5G 物聯網技術

5G 物聯網技術是移動通信發展的一個重要方向，主要是因為其具有延時性低、高寬帶的優勢，將該項技術與互聯網技術相互結合，用于設備設施管理中，可以更好地實施監測，隨時了解設備的運行情況，做好設備維護。在城市軌道交通領域中，將5G 物聯網技術與列控系統智能化運維平臺中的感知層相互融合，可以提高智能感應能力，及時排查出運維平臺中設備出現的故障與隱患，便于后期維護工作的開展。另外，在城市軌道交通列控系統智能化運維平臺中，利用5G 物聯網技術，可以解決傳輸限制的問題，以此實現“萬物互聯”的效果，促進運維平臺的發展。

3.2 云計算技術

在城市軌道交通列控系統智能化運維平臺通過利用云計算技術，可以構建維保私有云，集中管理大量的數據和信息，為數據的分析和處理提供了相對便利的條件，也促使設備維修逐漸向預防轉變，降低故障的產生，提升維護的效率，充分展現出列控系統智能化運維平臺存在的意義。

3.3 大數據與人工智能技術

隨著信息技術的發展，網絡逐漸成為社會發展的主體。通過對人工智能和大數據等技術的使用，可以實現精準防護，確保城市軌道運行的安全性和穩定性。同時，在列控系統智能化運維平臺中利用大數據技術與人工智能技術，可以根據實際需求，對資源進行動態分配，做出統一的部署。將大數據和人工智能技術作為基礎，可以形成多源數據感知層，實現故障預警功能，有效提升運行維護的效果，可以對設備數據進行收集、整理、分析，發現數據中存在的規律，進行故障診斷以及維護，縮短維護時間，提升工作效率。

4 發展趨勢

基于城市軌道交通列控系統智能化運維平臺的功能和網絡等理論體系，逐漸向數據導向和應用導向等方面出發，可以實現多元化的發展。數據導向列控系統各項設施相互結合，可以有效實現在線監測，對各項數據進行深度分析，獲取系統運行的實際情況，形成以大數據為主的設備運行狀態監控，實現對各項數據進行統計、分析等功能，還可以將信息交換，發布到網絡進行共享，實現故障診斷預警等功能，保證維修的及時性。從應用導向的角度來說，城市軌道交通列控系統智能化運維平臺根據對設備運行情況的全面感知，對數據進行獲取以及傳輸，實時掌握設備運行的情況，促使系統實現全壽命周期管理模式。另外，利用數據化、圖形化的方式，將設備在線監測維護的相關信息清晰、直觀地展示，將其應用到整個業務流程中，將各項技術形式應用到其中，對數據進行深度挖掘，實現全量數據感知、在線監測、應急處置等功能，構建完善的主動維保系統，實現智能化管理。

5 結語

綜上所述，隨著城市軌道交通的發展，列控系統智能化運維平臺的設計與應用成為一項重點內容，利用各種先進的技術形式，形成軌道網絡架構、功能模塊、業務應用等結構體系，促使運維平臺呈現智能化發展。同時，列控系統智能化運維平臺的設計與實現，可以有效保證城市軌道交通的可靠性，為人們出行提供安全保證，提升運行以及維修效率。列控系統智能化運維平臺的設計與應用，可以實現主動式的應急維護，降低故障的產生，為城市軌道交通的發展提供重要有力的支持。