大數(shù)據(jù)賦能軌道設備智能維護

朱忠亮

工務維護能夠為鐵路保駕護航，消除安全隱患，麥港數(shù)據(jù)聚焦于大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的應用，致力于將工務維護智能化。

—山東麥港數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限公司副總經(jīng)理朱忠亮

麥港數(shù)據(jù)成立于2014年，聚焦于數(shù)據(jù)的挖掘和應用分析，自主研發(fā)了BDS大數(shù)據(jù)平臺，平臺主要針對海量異構(gòu)數(shù)據(jù)的處理。今天我想與大家分享麥港數(shù)據(jù)在鐵路行業(yè)的應用案例。

如今，軌道交通已經(jīng)成為了主流的出行工具。鐵路是我國關(guān)鍵的交通基礎設施，特別是高鐵的出現(xiàn)，它為我們的生活、工作帶來了極大便利。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2019年底我國鐵路總長達13.9萬公里，高速鐵路里程達到了3.5萬公里，預計2020年底全國鐵路里程達到14.8萬公里。

高速鐵路的系統(tǒng)主要包含六個方面：工務、機務、電務、通信信號、調(diào)度系統(tǒng)管控的信息系統(tǒng)、培訓和維護。今天我的主題是大數(shù)據(jù)賦能軌道設備的智能維護，軌道設備屬于工務領域，所以我想和大家重點探討工務領域，主要包括線路、橋隧、路基等基礎設施，它們占據(jù)了鐵路固定資產(chǎn)的60%。

工務維護的作用體現(xiàn)在兩個方面：一方面是為線路保駕護航，消除安全隱患;另一方面是保障列車運行。工務維護出現(xiàn)問題輕則導致列車停運，重則車毀人亡，所以在工務安全維護方面，我們與鐵路局投入了大量的人力、物力。

工務維護，也就是檢修方面。傳統(tǒng)的維護方式主要采用周期修的方式，周期修就是在一個固定的周期內(nèi)對存在潛在傷損的設備或沒有潛在傷損的設備統(tǒng)一打磨、更換、輕度保養(yǎng)。周期修這一模式有很多顯而易見的弊端，如我們要投入很多的資源去對軌道進行養(yǎng)護，但很多軌道可能只是輕度的損耗，不需要維護。

工務維護的發(fā)展趨勢是從傳統(tǒng)的“周期修+狀態(tài)修”向?qū)Π踩?、效率進行“預防性維護”的智能維護方向發(fā)展。智能維護是對軌道設備相關(guān)的狀態(tài)數(shù)據(jù)、感知層的數(shù)據(jù)進行集中的歸納、處理、分析，同時引入模型和算法，實時監(jiān)控設備的運行狀態(tài)和質(zhì)量狀態(tài)，對存在安全隱患的設備及時用預警預測的方式告知到相關(guān)責任人，以便第一時間發(fā)現(xiàn)、處理問題。

隨著智能維護領域需求的技術(shù)如大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等不斷的發(fā)展，我們現(xiàn)在已經(jīng)能夠利用這些技術(shù)對鐵路狀況進行深度感知，具備了智能維護實施的技術(shù)條件。

基于此，我們與濟南鐵路局聯(lián)合開發(fā)了工務設備決策分析管理系統(tǒng)，系統(tǒng)主要利用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，對關(guān)鍵設備狀態(tài)進行感知和分析，實時、預判性監(jiān)測，幫助鐵路工務管理部門實時監(jiān)控軌道設備的狀態(tài)。

該系統(tǒng)的技術(shù)路徑是從描述、診斷到預測、指導。具體而言，就是對鐵路狀況進行描述性分析，也就是對數(shù)據(jù)進行歸集、合并、診斷、分析，再引入模型和算法，讓結(jié)果智能化呈現(xiàn)，協(xié)助決策，為管理者提供預防性維護的建議。

在過程控制層面，該系統(tǒng)主要包含兩個重要的方面：第一是針對設備全生命周期的過程控制，從鋼軌以及關(guān)聯(lián)設備的鋪設上線到服役，再到過程中的一些小維修、大維修，最后到設備的更換、下線。第二是針對小維修、大維修的過程我們要重點引入相應的大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)，對過程進行管控。

目前系統(tǒng)中的BDS大數(shù)據(jù)平臺的數(shù)據(jù)主要來源于三個方面：鐵路系統(tǒng)的業(yè)務系統(tǒng)、傳感監(jiān)測設備、人工巡檢數(shù)據(jù)。但是，傳統(tǒng)人工線路的維護還是要大量依靠人工巡檢。這也是這一系統(tǒng)未來可以進一步改進的地方。

工務設備決策分析管理系統(tǒng)具有四大功能：全生命管理、維修管理、變化預警預測以及智能應用。通過這個系統(tǒng)我們可以很直觀地發(fā)現(xiàn)線路狀態(tài)的不同，對于鋼軌磨損比較嚴重的地方進行重點關(guān)注。

這個系統(tǒng)目前已經(jīng)在濟南鐵路局應用，成為濟南工務系統(tǒng)核心業(yè)務系統(tǒng)之一，目前我們還在和全國范圍內(nèi)的其他鐵路局洽談合作。

良好的體驗和價值是一款產(chǎn)品的生命力，我們系統(tǒng)的價值體現(xiàn)在四個方面。

第一，我們對于鋼軌的分析力度從原來100米縮小到10米，以10米作為分析單元，對故障的定位精度非常高，發(fā)現(xiàn)問題之后客戶可以精確地找到故障所處的位置。第二，故障的預測準確率，我們針對長期積累的工務維護數(shù)據(jù)進行比對，在系統(tǒng)中生成了維護的狀態(tài)報告，與從前人工完成的報告進行了對比，吻合度在95%以上，維護檢測效率提升了90%。第三，為第二年維護工作做準備，曾經(jīng)我們對第二年維護的報表、財務的預算沒有依據(jù)，現(xiàn)在我們可以通過這個系統(tǒng)幾秒內(nèi)預測哪些線路、路段明年可能需要重點維護，哪些需要輕度維護，哪些不需要維護這些信息。第四，管理維護成本，從經(jīng)濟價值角度來講，系統(tǒng)能將維護成本降低10%以上。一公里的鋼軌更換成本大概是90萬元，更換周期大概是7年，如濟南鐵路局的鐵路長達6000多公里，通過測算，系統(tǒng)每年能夠為濟南鐵路局節(jié)省4000多萬元的線路維護費用。

我們在智慧交通工務領域的愿望是讓軌道更智慧、讓交通更安全，為此，我們聚焦于平臺的建設和分析應用方面，基于最底層數(shù)據(jù)感知采集層，實時感知數(shù)據(jù)。未來我們將在感知層繼續(xù)研究，實現(xiàn)對軌道檢測數(shù)據(jù)來源的實時探索。

（根據(jù)演講內(nèi)容整理，未經(jīng)本人審核）