城市軌道交通自動(dòng)化設(shè)備在線監(jiān)測(cè)應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2025）12-0161-06

Application of Online Monitoring of Urban Rail Transit Automation Equipment

WEI Tingsan'，WEI Jangfeng （1.Nanning Rail Transit Operation Co.，Ltd.，Nanning 530o22，China; 2.Baosight Software（Guangxi） Co.，Ltd.，Nanning 53oo22，China）

Abstract： The electromechanical inteligent operation and maintenance system is mainly composed of online monitoring system （including environment and equipment monitoring system （BAS system），integrated driving automation system （TIAS system），intelligentoperationand maintenancebigdata platformandcompositionofintellgentoperationand mainteance schedulingmanagement platform.Theonline monitoringsystemautomaticallcolects thestatus monitoringdataofautomation equipment，andautomaticallygeneratesinspectionreport toreplace traditional manual inspectionmethods.Onlinemonitoring systempredictsequipment faults in advanceand cariesout preventive maintenancework toimprove the effciencyof fault handlingand response，andintegrates monitoringdata with maintenance business proceses tooptimizeequipment maintenance procedures.Itbuildsan inteligent operationand maintenanceexpert database model，forms expert experiencebased on the leamingandidentificationmodelofBigDataandArtificialIntelligence，andautomaticallygenerates maintenancesuggestions according tofault phenomena to guidefaulthandlingand improvefault handlingefciency.Thesystem intellgentlycounts and analyzes the business data，automatically generates reports，and reduces the manual analysis work.

Keywords： intelligent operation and maintenance; urban rail transit; online monitoring

0 引言

作為建設(shè)現(xiàn)代化交通體系的綱要文件，《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》提出“推進(jìn)數(shù)據(jù)資源賦能交通發(fā)展，加速交通基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)、運(yùn)輸服務(wù)網(wǎng)、能源網(wǎng)與信息網(wǎng)絡(luò)融合發(fā)展，構(gòu)建泛在先進(jìn)的交通信息基礎(chǔ)設(shè)施”，“強(qiáng)化交通基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)，加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行監(jiān)測(cè)檢測(cè)，提高養(yǎng)護(hù)專業(yè)化、信息化水平，增強(qiáng)設(shè)施耐久性和可靠性”。

作為建設(shè)現(xiàn)代化交通體系的指導(dǎo)，《“十四五”現(xiàn)代綜合交通運(yùn)輸體系發(fā)展規(guī)劃》國(guó)發(fā)[2021]27號(hào)，提出“推進(jìn)自主化列車運(yùn)行控制系統(tǒng)研發(fā)，推動(dòng)不同制式的軌道交通信號(hào)系統(tǒng)和有條件線路間的互聯(lián)互通。構(gòu)建智慧乘務(wù)服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)化智能運(yùn)輸組織調(diào)度、智慧能源管理、智能運(yùn)維等系統(tǒng)”。從國(guó)家層面提出了智慧化建設(shè)要求[2]。

2020年3月，中國(guó)城市軌道交通協(xié)會(huì)印發(fā)了《中國(guó)城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要》，從行業(yè)層面對(duì)智慧從城市軌道交通進(jìn)行了統(tǒng)籌規(guī)劃和頂層設(shè)計(jì)，指出了“智能技術(shù)設(shè)備”“智能基礎(chǔ)設(shè)施”“智能運(yùn)維安全”等9個(gè)智慧城市軌道交通的重點(diǎn)建設(shè)方向。

南寧軌道交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃線網(wǎng)全長(zhǎng) 599.4km ，共13條線路，其中南寧軌道交通1號(hào)線是連接?xùn)|西方向的骨干線，線路長(zhǎng)約 32.1km ，設(shè)車站25座，覆蓋南寧中心城區(qū)東西方向的主要客流走廊，銜接主要客流集散點(diǎn)和對(duì)外交通樞紐，大大加強(qiáng)城市東西方向聯(lián)系；2號(hào)線是連接南北方向的骨干線，全線共設(shè)23座地下車站；3號(hào)線全線共設(shè)23座地下車站；4號(hào)線暫時(shí)開通一期工程洪運(yùn)路站-楞塘村站，5號(hào)線暫時(shí)開通一期工程金橋客運(yùn)站-國(guó)凱大道站，共17個(gè)車站，1個(gè)場(chǎng)段，城市軌道交通自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)營(yíng)維護(hù)面臨巨大壓力。目前的自動(dòng)化設(shè)備（BAS系統(tǒng)、TIAS系統(tǒng)）存在預(yù)測(cè)預(yù)警不足、故障定位不精準(zhǔn)、故障處理效率不高、維護(hù)維修依賴人工經(jīng)驗(yàn)、檢修耗時(shí)多等問題。

鑒于目前城市軌道交通運(yùn)維的難點(diǎn)痛點(diǎn)及研究現(xiàn)狀，為實(shí)質(zhì)推動(dòng)城市軌道交通自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)營(yíng)維護(hù)從“告警”到“預(yù)警”，建設(shè)統(tǒng)一的智慧維保體系迫在眉睫，充分利用大數(shù)據(jù)、建模、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)的智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)備的實(shí)時(shí)預(yù)警，故障精準(zhǔn)定位，提升精細(xì)化維保管理水平和運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理效率，最終實(shí)現(xiàn)修程優(yōu)化、成本優(yōu)化、指標(biāo)優(yōu)化，保障地鐵持續(xù)為公眾提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)[4]。

1城市軌道交通自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)維痛點(diǎn)

城市軌道交通自動(dòng)化設(shè)備主要包括環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱BAS系統(tǒng)）和行車綜合自動(dòng)化系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱TIAS系統(tǒng)），設(shè)備運(yùn)營(yíng)維護(hù)以人工為主，主要存在以下痛點(diǎn)[5]。

1.1 以人工巡檢為主

設(shè)備的監(jiān)測(cè)信息很多無法與設(shè)備的檢修項(xiàng)匹配，無法對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程巡檢有效支撐，巡檢大多以人工巡檢為主，人工巡檢主要針對(duì)設(shè)備外觀、標(biāo)志、運(yùn)行情況進(jìn)行檢查，對(duì)于設(shè)備內(nèi)部狀況，難以進(jìn)行有效檢測(cè)，存在不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題的情況。并且維保質(zhì)量以人工判斷和紙質(zhì)版檢修表格提交為主，無法與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)際情況實(shí)時(shí)監(jiān)督對(duì)應(yīng)。

1.2 缺乏預(yù)警機(jī)制

自動(dòng)化設(shè)備種類多，品牌雜，各種監(jiān)測(cè)接口不一，現(xiàn)有設(shè)備點(diǎn)位信息過少且單一，無法形成有效的設(shè)備異常預(yù)警監(jiān)測(cè)，城市軌道交通設(shè)備目前監(jiān)控的信息多以運(yùn)行狀態(tài)和綜合故障為主，一般設(shè)備出現(xiàn)綜合故障報(bào)警后或設(shè)備無法使用后才發(fā)現(xiàn)需要維修，缺少對(duì)設(shè)備深度的精細(xì)化預(yù)警，無法對(duì)狀態(tài)修主動(dòng)修提供設(shè)備數(shù)據(jù)支撐。

1.3 故障維修效率低

現(xiàn)有的設(shè)備監(jiān)測(cè)信息缺乏精確的設(shè)備故障信息，車站運(yùn)營(yíng)人員一般發(fā)現(xiàn)綜合故障后需通知運(yùn)維調(diào)度，安排人員到現(xiàn)場(chǎng)排查問題后再進(jìn)行維修，難以立即定位到并解決問題，影響故障處置效率，且設(shè)備維護(hù)嚴(yán)重依賴于個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，無法形成規(guī)范、有效、專業(yè)的技術(shù)指導(dǎo)，人員在現(xiàn)場(chǎng)遇到故障，大部分人員不能馬上判斷設(shè)備故障點(diǎn)，無法及時(shí)處置現(xiàn)場(chǎng)故障，如遇到應(yīng)急事件，可能由于經(jīng)驗(yàn)不足，維護(hù)人員手忙腳亂，容易將設(shè)備故障影響擴(kuò)大，嚴(yán)重影響城市軌道交通運(yùn)營(yíng)。

1.4檢修規(guī)程缺乏針對(duì)性

城市軌道交通自動(dòng)化設(shè)備檢修規(guī)程以周檢、月檢、季檢、半年檢、年檢為主，檢修規(guī)程根據(jù)以往其他區(qū)域或行業(yè)經(jīng)驗(yàn)制定，無有效的數(shù)據(jù)支撐，未能根據(jù)不同制式設(shè)備的區(qū)別分別設(shè)置檢修規(guī)程，規(guī)程僵化，無針對(duì)性，頻繁的檢修規(guī)程耗費(fèi)人力多。

分析城市軌道交通自動(dòng)化專業(yè)運(yùn)營(yíng)維痛點(diǎn)，將以自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理與建模為核心功能的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過運(yùn)維大數(shù)據(jù)平臺(tái)數(shù)據(jù)清洗、治理、分析，為維護(hù)業(yè)務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)賦能，構(gòu)建以設(shè)備監(jiān)測(cè)預(yù)警、維修智能調(diào)度、運(yùn)維決策分析為核心功能的智能運(yùn)維管理平臺(tái)，將信息化與自動(dòng)化進(jìn)行完整的融合，滿足管理、調(diào)度、維修等各層級(jí)各崗位的業(yè)務(wù)需要[7]。

2智慧運(yùn)維系統(tǒng)架構(gòu)

本項(xiàng)目智慧運(yùn)維系統(tǒng)包含在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)平臺(tái)、智能運(yùn)維調(diào)度管理平臺(tái)；通過在南寧軌道交通5號(hào)線進(jìn)行智慧運(yùn)維系統(tǒng)建設(shè)，基于自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行機(jī)制，建立監(jiān)測(cè)模型、故障模型，并通過專家經(jīng)驗(yàn)，自動(dòng)推送故障處置建議；結(jié)合檢修規(guī)程，場(chǎng)景化分析檢修內(nèi)容，自動(dòng)生成檢修報(bào)告，最終實(shí)現(xiàn)檢修規(guī)程優(yōu)化，降本增效[8。本項(xiàng)目智慧運(yùn)維體系圖如圖1所示，自動(dòng)化在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)圖如圖2所示。

3 自動(dòng)化設(shè)備在線監(jiān)測(cè)功能

城市軌道交通自動(dòng)化設(shè)備在線監(jiān)測(cè)包含BAS系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)、TIAS系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)，功能包括遠(yuǎn)程巡檢、故障診斷、系統(tǒng)預(yù)警。

3.1在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

BAS系統(tǒng)在線監(jiān)子對(duì)南寧軌道交通5號(hào)線一期工程17個(gè)地下站（含區(qū)間、出入段線）、那洪車輛基地BAS系統(tǒng)PLC控制器、以太網(wǎng)模塊、I/O模塊、交換機(jī)等相關(guān)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)進(jìn)行預(yù)處理，并將預(yù)處理的數(shù)據(jù)通過TIAS網(wǎng)絡(luò)上傳至智慧運(yùn)維數(shù)據(jù)平臺(tái)。

TIAS系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)對(duì)南寧軌道交通5號(hào)線一期工程17個(gè)地下站、控制中心、那洪車輛基地TIAS系統(tǒng)服務(wù)器、交換機(jī)、FEP、防火墻、工作站等相關(guān)設(shè)備信息進(jìn)行預(yù)處理，并根據(jù)TIAS設(shè)備特性建立TIAS在線監(jiān)測(cè)，新增接口服務(wù)器，將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)經(jīng)接口服務(wù)器上傳至智慧運(yùn)維數(shù)據(jù)平臺(tái)。

自動(dòng)化設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具備遠(yuǎn)程巡檢功能，界面如圖3、圖4所示，由在線監(jiān)測(cè)對(duì)自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程巡檢，替代人員現(xiàn)場(chǎng)巡檢。

圖1智慧運(yùn)維體系

圖2自動(dòng)化在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)圖

圖3自動(dòng)化設(shè)備在線監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)程巡檢

圖4自動(dòng)化設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)圖

自動(dòng)化設(shè)備在線監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)程巡檢內(nèi)容如表1所示，通過遠(yuǎn)程巡檢，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)生成檢修報(bào)表，減少現(xiàn)場(chǎng)人員抄錄填報(bào)信息，減少工作強(qiáng)度和檢修耗時(shí)，進(jìn)而減少成本。

表1自動(dòng)化設(shè)備在線監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)程巡檢內(nèi)容

（續(xù)表）

3.2 故障診斷功能

自動(dòng)化設(shè)備在線監(jiān)測(cè)故障診斷功能內(nèi)容如表2所示，根據(jù)工程師及專家經(jīng)驗(yàn)積累，對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行分析，自動(dòng)獲取故障處置信息，推送至現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員APP，加快故障處置和故障定位，提高故障處置效率。

表2自動(dòng)化設(shè)備在線監(jiān)測(cè)故障診斷內(nèi)容

（續(xù)表）

3.3 系統(tǒng)預(yù)警功能

系統(tǒng)預(yù)警功能如圖5所示，通過對(duì)自動(dòng)化專業(yè)設(shè)備數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，結(jié)合設(shè)備機(jī)制，設(shè)備下端通信情況等，建立設(shè)備預(yù)警模型，提早發(fā)下設(shè)備異常，及時(shí)提示運(yùn)維人員處置，支撐設(shè)備故障修向狀態(tài)修轉(zhuǎn)變，減少故障影響，提高運(yùn)營(yíng)效率。

圖5自動(dòng)化設(shè)備在線監(jiān)測(cè)預(yù)警功能

自動(dòng)化設(shè)備在線監(jiān)測(cè)預(yù)警內(nèi)容如表3所示，主要包括設(shè)備運(yùn)行參數(shù)判斷，異常參數(shù)判斷等。

表3自動(dòng)化設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)預(yù)警內(nèi)容

4 實(shí)施效果

通過建立智慧運(yùn)維系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)備在線監(jiān)測(cè)，并經(jīng)在南寧軌道交通5號(hào)線投用，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化、樣本化，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程巡檢、故障快速定位、故障預(yù)警、設(shè)備數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程填報(bào)等，有效解決以人工巡檢為主、無法有效對(duì)巡檢質(zhì)量監(jiān)管、發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患不及時(shí)、故障定位不精準(zhǔn)等弊端，用最少的人力實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)化設(shè)備實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，形成早預(yù)警早處理的高效的狀態(tài)修的處理機(jī)制，有效提升巡檢效率和維修效率，保障運(yùn)營(yíng)安全。

4.1在線巡檢降低檢修成本

基于自動(dòng)化設(shè)備在線監(jiān)測(cè)的設(shè)備運(yùn)行及狀態(tài)信息，自動(dòng)對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行巡檢分析判斷，替代部分人工巡檢內(nèi)容，輔助修程優(yōu)化30項(xiàng)，提高巡檢效率，降低人力成本。

4.2根據(jù)維保經(jīng)驗(yàn)建立問題庫

利用維保經(jīng)驗(yàn)形成的問題庫，給出工程師專家?guī)炀S修指導(dǎo)意見，結(jié)合日常維修經(jīng)驗(yàn)和故障統(tǒng)計(jì)，形成歷史經(jīng)驗(yàn)導(dǎo)入系統(tǒng)，根據(jù)故障現(xiàn)象自動(dòng)生成維修建議（包括故障原因預(yù)分析、維修需要的工器具及配件），形成維修作業(yè)指導(dǎo)書，提高故障處置效率。

4.3保障地鐵設(shè)備正常運(yùn)行以及運(yùn)營(yíng)安全

利用自動(dòng)化設(shè)備在線監(jiān)測(cè)采集監(jiān)測(cè)的設(shè)備狀態(tài)信息，建立自動(dòng)化設(shè)備故障預(yù)警模型，并持續(xù)迭代，同時(shí)運(yùn)用大數(shù)據(jù)和人工智能等相關(guān)技術(shù)對(duì)設(shè)施設(shè)備進(jìn)行綜合狀態(tài)分析，自動(dòng)精確診斷，提高設(shè)備故障的檢測(cè)效率和故障處置速度。從而提升應(yīng)急搶修效率，減小應(yīng)急情況下對(duì)乘客的影響，確保地鐵設(shè)備安全運(yùn)行，杜絕運(yùn)營(yíng)事故及事件的發(fā)生，保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全[10]。

5結(jié)論

基于在南寧軌道交通5號(hào)線智慧運(yùn)維自動(dòng)化專業(yè)在線監(jiān)測(cè)，結(jié)合實(shí)際的城市軌道交通自動(dòng)化設(shè)備維保業(yè)務(wù)，突顯創(chuàng)新技術(shù)引領(lǐng)，致力于解決運(yùn)維痛點(diǎn)，通過技術(shù)替代人力，以大數(shù)據(jù)、信息化技術(shù)將維保業(yè)務(wù)信息化、高效化，減少人工投入，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，簡(jiǎn)化維保流程，提高維保效率，提高維保質(zhì)量，保障設(shè)備正常，降低人工成本，全力保障地鐵設(shè)備正常運(yùn)行，保障地鐵安全高效的運(yùn)營(yíng)。

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作者簡(jiǎn)介：韋庭三（1979一），男，壯族，廣西河池人，高級(jí)工程師，本科，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化；韋江鋒（1993—），男，壯族，廣西來賓人，工程師，本科，研究方向：計(jì)算機(jī)技術(shù)。