軌交電力智慧運維解決方案探索研究

◆吳一凡/文

一、背景

城市軌道交通電力系統作為核心系統之一，其穩定運行關系著整個軌道交通的穩定性。電力系統的每一次故障，都可能給軌道交通運營和社會造成無法估量的損失。如何對電力系統相關設施設備狀態和管理活動進行全面優化，最大程度確保軌道交通的安全高效運營，是擺在軌道交通電力專業面前的首要任務。

隨著變電站數量和配備的現場維護、管理人員數量不斷增加，加上電力調度業務管理模式的改革發展，電力專業的功能應用、綜合性管理平臺、安全生產信息化系統集成等因素，對電力系統的穩定性提出了新挑戰。現有電力系統已經無法滿足變電站無人值守模式、專業標準化、集約型扁平化管理方式以及專業性全壽命全過程生產數據管理的需求。

要想軌道交通電力設備設施和有關資源發揮最佳效能，從而進一步提高整個軌道交通行業的管理水平，保障軌道交通電力系統的安全運行，這對電力系統設備設施的安全生產管理，提出了許多新的管理需求和功能需求。

二、創新維修模式、優化運維成本

軌道交通線網規模的發展、運營服務時間的延長、設備使用時間的增加，帶來了更高的故障率、更繁重的設備維修保養任務量、更短的維修維護時間。情況的變化必然帶來模式的改變、優化或創新。高額的人工成本及傳統的計劃修體系，已經難以保障設備運維的可靠性和可持續性，迫切需要從人工替代、精準維修、資源復合等維度推進傳統運維模式創新，優化運維成本。

在人工成本方面，目前隨著軌交線網規模的逐步擴大，人工成本不斷攀升，占整個運維成本50%以上，且逐年提高。

在檢修維護方面，以往軌道交通行業缺少關鍵設備的智能監測技術及手段，設備狀態的判斷以人工檢查為主，現在電力智能運維可以收集多維度的設備狀態信息，并運用大數據等相關技術對檢測設備進行綜合狀態分析，從而代替傳統人工巡檢，實現感知性的狀態修，提高設備的巡檢效率及正確率、優化人工成本。

在資源統籌方面，過去的檢修維護，以傳統計劃修為核心。這是一種以時間為依據的預防性維修體系。一般是以維護經驗、供應商建議、統計資料為依據制定維修計劃，并按照計劃對設備進行定期維修，能夠在一定程度上降低故障發生的概率，但維修計劃的合理性和科學性難以評判，需要足夠備件資源支撐，產生較高備件采購成本。而計劃修可實現精準維修、減少備件更換及采購成本。

此外，我國軌道交通對單線、群組和網絡化運維具有完整的建設、運維體驗，積累了大量的行業經驗，但是這些行業經驗存在于專業骨干中。隨著線網規模擴大，骨干技術力量被嚴重攤薄，越來越缺乏對既往經驗案例的發掘、分析和整合，各類運維過程中的經驗教訓沒有被完全利用，沒有完全發揮出線網規模化以后帶來的數據沉淀效應。

綜上所述，伴隨線網規模的快速發展，變革運維模式、提升檢修效率與質量、降低運維成本已迫在眉睫，需要通過運維模式創新，全面提升維修質量和效率。電力智能運維能最大程度地化解上述問題。

三、提升感知能力、確保運營安全

近年來軌道交通設備可靠性持續下降，故障的發生必然影響軌道交通日常運營的安全。根據統計，2010年至2019年上海軌道交通15分鐘及以上嚴重晚點事件，設施設備的故障是主要因素，占比達70%以上。軌道交通的運營安全是公共交通正常、有序的關鍵因素之一，提升設施設備的感知能力和可靠性是減少設施設備故障的有效措施。電力智能運維的建設可通過更先進的技術手段、更為廣泛的覆蓋面檢測設備狀態異常信息，減少安全隱患發生；通過分析故障定位，提高檢修和處置速度，提升應急效率和運行質量；通過海量數據分析判斷設備狀態趨勢變化，預警故障發生，保障運營安全。

針對建成時間跨度大、運維規模龐大、設施設備種類多等問題，使用先進且多樣化的底層數據采集手段，拓展關鍵設施設備的感知維度，可以降低對人工和其技術經驗的要求；智能化檢測技術的使用可以增強隱患檢測，及時掌控系統狀況。

設備異常狀況的及時檢測、設施設備實時狀態掌控，是保障運營安全的基礎。提升設施設備狀態檢測覆蓋面，可以解決設備狀態判斷以人工為主、檢測分析結果存在一定差異的問題，智能巡檢等手段有助于高效地檢測影響運營安全的故障因素。可見，電力智能運維的建設依靠增加設備的感知能力和運維的掌控能力，可以消除安全隱患，提高運營安全性，降低失誤和風險。

目前設施設備復雜多樣、特征不一，由此引發了運維系統效率、準確度降低及行業經驗無法固化積累等問題。檢修人員的主觀因素（如技能經驗等）容易導致故障的漏判或錯判；設備體量增大、經驗人員缺少，無法完全依賴巡檢做到預防修、預測修（即狀態修），只能依靠以計劃修為主、故障修應急模式；故障發現后，缺乏行之有效的數據支持，需要多種設備進行多次試驗才能定位故障，試驗過程中人力、時間消耗大。電力智能運維利用在線監測技術，收集設備狀態信息，運用大數據和人工智能等相關技術對設施設備進行綜合狀態分析，自動精確診斷，提高設備故障的檢測效率和故障處置速度；故障發生時與運營聯動，指導現場排查故障原因及跨專業分析。

電力智能運維的建立，可以解決目前各條線路感知采集信息的完整性參差不齊、智能檢測覆蓋面相對狹小、對老線路設備情況的自動監測程度較低的問題。在突發事件處置過程中，通過監測信息分析可以更高效地定位故障，利用智能手段輔助決策、規范作業，可以更合理地調動搶修人員和物資等，從而有效地提高應急處置效率。因而，從故障定位和應急處置方面看，建設電力智能運維是十分必要的，也是有效提升運營應急效率的必要手段。

建設電力智能運維，可以高效安全地將運維全過程不同階段采集的多源異構數據進行下傳、集成與整合；合理有效地分析并利用設備使用過程中采集的數據，感知設備狀態變化趨勢；應用先進的技術手段分析歷史故障數據，整合應用邏輯，為設備設立閾值預警，為“狀態修”提供依據，提升智能化水平，保障運營安全。

綜上所述，電力智能運維的建設通過著眼于安全隱患監測、故障定位、感知趨勢，提升感知能力、確保運營安全，可實現關鍵設施設備狀態感知的隱患風險預防、故障診斷和應急處置、趨勢預警判斷等，為大規模網絡化運營的安全保障提供技術支撐。

四、挖掘運營潛能、提升服務水平

城市軌道交通除了承擔傳統運送乘客功能之外，以乘客為導向的客運服務也越發成為軌道交通運營工作的重要環節。乘客對軌道交通的便捷性、舒適性、靈活性，提出了越來越高的要求。其中，早晚高峰的發車間距和夜間運營時間，是影響乘客服務感知質量的兩個重要因素，這需要依托設備日常運行的穩定性和可靠性，以及優化既有運維模式、縮短運維窗口期來保證。因此，利用電力智能運維充分挖掘運營潛能，可有效提高設備可用率及運維效率，提升服務能力和服務水平。

在現今軌道交通網絡規模快速膨脹、客流擁擠日益嚴峻、發車間隔縮短、運營時間延長、維護窗口壓縮、檢修力量不足等諸多不利條件下，采用先進的檢測手段可以獲取精準數據、提高設備可靠性、提升運維效率、減少維修人員投入。

五、結語

本文提出利用先進理念及智能化技術，采用先進的檢測手段、獲取精準數據、提高設備可靠性、提升運維效率、減少維修人員投入，探索研究構建基于設備設施的軌道交通電力智慧運維解決方案，提供高效、實用的監控手段，發揮電力監控的綜合功能，滿足日常生產、設備維護、設備維修等業務的開展，為電力運維方式的調整以及設施設備檢修策略優化提供支撐。