雙碳背景下城市軌道交通基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維管理平臺(tái)建設(shè)

徐 棟，趙正陽，王文斌，張梓鴻，陳萬里

（1.北京市軌道交通運(yùn)營(yíng)管理有限公司，北京 100068；2.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司城市軌道交通中心，北京 100081）

1 背景

2021年10 月，中共中央、國(guó)務(wù)院相繼出臺(tái)《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》[1]與《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》2個(gè)重要文件，共同構(gòu)建了中國(guó)碳達(dá)峰、碳中和政策體系的頂層設(shè)計(jì)，為我國(guó)實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)制定了時(shí)間表和實(shí)施架構(gòu)[2]。

2017年，國(guó)務(wù)院發(fā)布《“十三五”現(xiàn)代綜合交通運(yùn)輸體系發(fā)展規(guī)劃》[3]，提出“促進(jìn)交通運(yùn)輸綠色發(fā)展”的重要目標(biāo)，為促進(jìn)交通行業(yè)綠色低碳發(fā)展提供了戰(zhàn)略部署。2021年，中共中央、國(guó)務(wù)院發(fā)布《國(guó)家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》[4]，明確了將綠色交通作為主要發(fā)展目標(biāo)和重要建設(shè)內(nèi)容；2021年，國(guó)務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》[1]中，明確要“積極引導(dǎo)低碳出行，加快城市軌道交通（以下簡(jiǎn)稱“城軌”）等大容量公共交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)”，指出綠色低碳是交通領(lǐng)域未來的重要發(fā)展方向。從我國(guó)關(guān)于交通運(yùn)輸行業(yè)未來發(fā)展方向的頂層設(shè)計(jì)（政策文件）可知，實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸行業(yè)的綠色低碳化不僅應(yīng)成為企業(yè)自身發(fā)展的內(nèi)在要求，也是實(shí)現(xiàn)我國(guó)雙碳目標(biāo)的重要途徑。

近年來，我國(guó)城軌行業(yè)發(fā)展十分迅速。據(jù)中國(guó)城市軌道交通協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)[5]，截至2021年12月31日，全國(guó)城軌運(yùn)營(yíng)里程已高達(dá)9 192.62 km，多數(shù)城市已經(jīng)形成線網(wǎng)級(jí)規(guī)模，而且未來仍具有較大的發(fā)展空間。城軌的快速發(fā)展在一定程度上緩解了城市交通擁堵問題，同時(shí)也成為城市交通領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排的重要途徑，但是城軌的能源消耗問題也成為制約其綠色低碳發(fā)展的重要因素[6]。在城軌全生命周期中，運(yùn)營(yíng)階段是持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)、能源消耗最大且產(chǎn)生碳排放最多的階段[7]。通過文獻(xiàn)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前對(duì)于城軌運(yùn)營(yíng)階段節(jié)能降耗的研究主要集中在列車牽引能耗[8-13]和車站（含車輛段）運(yùn)行能耗2 個(gè)方面，而對(duì)于伴隨整個(gè)運(yùn)營(yíng)周期的基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維環(huán)節(jié)的能耗問題尚無相關(guān)研究。

本文從城軌基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維管理角度出發(fā)，精準(zhǔn)定位基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維過程中易出現(xiàn)資源或能源過耗的環(huán)節(jié)，有效挖掘其節(jié)能減排潛力，開發(fā)城軌基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維管理平臺(tái)；同時(shí)，以運(yùn)維管理平臺(tái)為依托，從運(yùn)維數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理、基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)精準(zhǔn)評(píng)價(jià)與智能維修決策分析、運(yùn)維作業(yè)流程與運(yùn)維資源調(diào)度3個(gè)方面對(duì)節(jié)能減排的實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行了系統(tǒng)探討，可為城軌行業(yè)助力國(guó)家雙碳工作提供參考和借鑒。

2 平臺(tái)建設(shè)思路

2.1 基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維資源過耗問題

基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維中，主要在3個(gè)環(huán)節(jié)存在資源過耗問題：數(shù)據(jù)資料應(yīng)用與共享過程中產(chǎn)生的大量紙質(zhì)資源消耗；檢測(cè)分析過程中因過檢、過修產(chǎn)生的人力物力過耗；運(yùn)維資源調(diào)度中因資源配置不合理等問題產(chǎn)生的大量資源過耗。

（1）在數(shù)據(jù)資料應(yīng)用過程中，由于當(dāng)前大部分運(yùn)營(yíng)管理單位仍以紙質(zhì)臺(tái)賬的方式進(jìn)行主要數(shù)據(jù)資產(chǎn)的儲(chǔ)存與使用，從而導(dǎo)致大量的紙質(zhì)資源被耗費(fèi)，這與國(guó)家倡導(dǎo)的城軌綠色低碳發(fā)展要求不符。因此，亟需依托快速發(fā)展的信息技術(shù)，通過數(shù)字化的方式實(shí)現(xiàn)無紙化管理，有效降低能源消耗。

（2）在檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與檢修決策方面，現(xiàn)有維修形式大多為“計(jì)劃修”與“故障修”，前者為了保證運(yùn)營(yíng)安全存在大量過檢過修問題，造成資源浪費(fèi)；后者由于故障的劣化程度較高，在維修作業(yè)時(shí)會(huì)消耗更多的人力物力。因此，需要推進(jìn)智能化狀態(tài)評(píng)價(jià)與維修決策，提供最佳的檢測(cè)維修建議，實(shí)現(xiàn)“預(yù)防修”，減少人力物力資源浪費(fèi)。

（3）在運(yùn)維資源調(diào)度方面存在人員分配不均、檢修物資使用粗放式管理、資源分配沖突等問題，因此亟需開展智能化工單管理，實(shí)現(xiàn)人員物資的自動(dòng)調(diào)度，提升資源利用率與維修效率，從而降低人、財(cái)、物匹配不合理帶來的附加能耗，節(jié)省各項(xiàng)資源。

針對(duì)上述城軌基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維3個(gè)環(huán)節(jié)中的資源過耗問題，本文從節(jié)能降耗的角度建立了基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維管理平臺(tái)，通過信息化手段深入挖掘節(jié)能減排潛力，有效提升資源利用率，大幅減少資源消耗，從而響應(yīng)國(guó)家雙碳政策。

2.2 以節(jié)能減排為目標(biāo)的基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維平臺(tái)建設(shè)

基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維管理平臺(tái)以“一平臺(tái)、三中心”為核心，分別構(gòu)建了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理中心、檢測(cè)分析管理中心與運(yùn)維綜合管理中心，如圖1所示。平臺(tái)有效實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)設(shè)施綜合管理，從而解決基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維3個(gè)環(huán)節(jié)中的資源過耗問題。該平臺(tái)通過對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，利用數(shù)據(jù)感知手段對(duì)不同來源數(shù)據(jù)進(jìn)行匯集，通過技術(shù)支撐實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的綜合應(yīng)用，為基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維環(huán)節(jié)的節(jié)能減排工作提供有效支持。

圖1 基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維管理平臺(tái)首頁

（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理中心主要解決傳統(tǒng)紙質(zhì)資料打印中的紙張浪費(fèi)問題，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資產(chǎn)電子化傳閱、共享和使用。通過基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理中心構(gòu)建基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維數(shù)據(jù)管理方法、數(shù)據(jù)治理標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)編碼規(guī)范，形成數(shù)據(jù)資產(chǎn)目錄，可實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)規(guī)范化、數(shù)字化管理，徹底摒棄傳統(tǒng)的紙質(zhì)文件，實(shí)現(xiàn)全部數(shù)據(jù)臺(tái)賬、數(shù)據(jù)資產(chǎn)的在線查看，在減少資源消耗、推進(jìn)低碳節(jié)能的同時(shí)為數(shù)據(jù)分析奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

（2）檢測(cè)分析管理中心主要解決因傳統(tǒng)分析方法不準(zhǔn)確、不全面、不綜合而導(dǎo)致的過檢過修、檢修資源浪費(fèi)問題。檢測(cè)分析管理中心基于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)臺(tái)賬及運(yùn)維業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)多類型檢測(cè)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)和對(duì)比分析，提升對(duì)城軌基礎(chǔ)設(shè)施檢測(cè)、監(jiān)測(cè)和巡檢數(shù)據(jù)的分析水平與評(píng)價(jià)能力，從而減少因人工分析誤差而產(chǎn)生的人力、物力資源的附加消耗；可形成基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)評(píng)估與告警預(yù)警方法，推動(dòng)“計(jì)劃修”“故障修”向“預(yù)防修”轉(zhuǎn)變，加強(qiáng)檢修工作的科學(xué)化、合理化，減少緊急維修次數(shù)，大幅減少因過度檢修而產(chǎn)生的資源浪費(fèi)；通過地理信息系統(tǒng)（GIS）+建筑信息模型（BIM）可視化技術(shù)，將各專業(yè)設(shè)備設(shè)施及病害信息展示在地圖上，輔助運(yùn)維人員快速定位檢修位置，縮短檢修時(shí)間，提升檢修效率，進(jìn)而有效降低因故障定位和故障確認(rèn)問題而產(chǎn)生的檢修超時(shí)與資源過耗。

（3）運(yùn)維綜合管理中心主要解決運(yùn)維資源調(diào)度中人員組織和檢修資源調(diào)度不合理的問題。通過綜合運(yùn)維管理中心，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)維管理工作全流程信息化閉環(huán)，通過建立線上作業(yè)計(jì)劃、人員工時(shí)、工單、問題庫和資源等管理功能，省去冗雜的線下審批環(huán)節(jié)；通過對(duì)日常工務(wù)運(yùn)維業(yè)務(wù)流程化管理，可實(shí)現(xiàn)人員物資的科學(xué)合理規(guī)劃，減少物資消耗，精簡(jiǎn)管理環(huán)節(jié)，提升管理效率；通過人員物資自動(dòng)分配，保證人員與物資的合理、高效配置，避免因資源調(diào)度不及時(shí)、分配不當(dāng)?shù)仍蛟斐刹槐匾娜肆ξ锪p耗。

3 基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維管理平臺(tái)應(yīng)用效果

3.1 運(yùn)維數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理

平臺(tái)主要通過基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理中心對(duì)運(yùn)維數(shù)據(jù)資產(chǎn)進(jìn)行有效管理。目前，該平臺(tái)已針對(duì)某地鐵運(yùn)營(yíng)線路進(jìn)行了落地應(yīng)用，對(duì)線路、土建、供電和通號(hào)等專業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施臺(tái)賬、檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果、人員臺(tái)賬、物資臺(tái)賬和技術(shù)資料等數(shù)據(jù)進(jìn)行了錄入、匯總、分類與管理工作，數(shù)據(jù)臺(tái)賬管理界面如圖2所示。通過開展運(yùn)維數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理，主要可在以下方面實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

圖2 數(shù)據(jù)臺(tái)賬管理

（1）將紙質(zhì)臺(tái)賬轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮优_(tái)賬并集中于基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維平臺(tái)，使現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員可在線查看、編輯電子化臺(tái)賬，在減少紙質(zhì)臺(tái)賬率、推進(jìn)綠色辦公、降低數(shù)據(jù)管理成本的同時(shí)，高效開展臺(tái)賬管理，提升臺(tái)賬檢索與管理效率。

（2）降低數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)調(diào)用等環(huán)節(jié)的工作難度與工作量，節(jié)省人力資源消耗。

（3）通過采用便于維護(hù)的電子臺(tái)賬，可節(jié)約大量實(shí)際辦公空間，降低因紙質(zhì)臺(tái)賬儲(chǔ)存與管理需要而帶來的環(huán)境管理成本，提升空間利用效率。

3.2 基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)精準(zhǔn)評(píng)價(jià)與智能維修決策分析

平臺(tái)主要通過檢測(cè)分析管理中心開展基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)精準(zhǔn)評(píng)價(jià)與智能維修決策分析工作。結(jié)合實(shí)際檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用情況與數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，開展軌道、橋梁和隧道等基礎(chǔ)設(shè)施檢測(cè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化與多維度分析；基于檢測(cè)數(shù)據(jù)開展?fàn)顟B(tài)評(píng)估、問題診斷以及健康狀態(tài)預(yù)測(cè)等技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中臺(tái)對(duì)具體檢修業(yè)務(wù)的有效支撐；通過可視化技術(shù)，用戶可直觀了解各線路的簡(jiǎn)要檢測(cè)情況、瀏覽整體線路的檢測(cè)問題、查看對(duì)應(yīng)線路的問題情況，快速定位目標(biāo)線路問題位置點(diǎn)并查看對(duì)應(yīng)位置點(diǎn)的軌道質(zhì)量具體信息及各項(xiàng)檢測(cè)情況。通過基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)精準(zhǔn)評(píng)價(jià)與智能維修決策分析，主要可在以下方面實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

（1）利用多期檢測(cè)結(jié)果疊加分析，實(shí)現(xiàn)如圖3所示的線路狀態(tài)趨勢(shì)變化分析，根據(jù)數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)提前發(fā)現(xiàn)異常變化，對(duì)問題進(jìn)行預(yù)警，指導(dǎo)針對(duì)性檢測(cè)與預(yù)防性維修。

圖3 線路狀態(tài)趨勢(shì)變化分析圖

（2）通過對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化管理與線路狀態(tài)扣分分類分級(jí)管理，實(shí)現(xiàn)如圖4所示的全線路單元化、網(wǎng)格化的基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)打分。根據(jù)各評(píng)價(jià)單元得分情況科學(xué)制定下一階段檢查計(jì)劃，減少高分區(qū)段不必要的檢查，節(jié)約檢查作業(yè)資源。根據(jù)問題種類與問題嚴(yán)重程度，結(jié)合基礎(chǔ)設(shè)施臺(tái)賬、履歷，形成合理的設(shè)備維保周期，減少過度維修，節(jié)約維修資源。

圖4 線路狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)

3.3 運(yùn)維作業(yè)流程與運(yùn)維資源調(diào)度

平臺(tái)主要通過運(yùn)維綜合管理中心開展運(yùn)維作業(yè)流程與運(yùn)維資源調(diào)度管理工作。通過開展計(jì)劃管理、工單管理、問題庫管理和人員管理等多種管理，實(shí)現(xiàn)如圖5、圖6所示的運(yùn)維管理工作全流程信息化閉環(huán)，滿足運(yùn)維作業(yè)各環(huán)節(jié)中的資源智能化分配，提升資源分配與使用效率。通過運(yùn)維作業(yè)流程與運(yùn)維資源調(diào)度管理，主要可在以下方面實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

圖5 運(yùn)維全流程閉環(huán)管理

圖6 檢修工單管理

（1）匯集各類運(yùn)維作業(yè)數(shù)據(jù)資源并進(jìn)行歸類，便于運(yùn)維管理人員快速調(diào)取各類數(shù)據(jù)，提升運(yùn)維管理效率，降低因人工歸類數(shù)據(jù)和人工檢索數(shù)據(jù)帶來的人力資源消耗。

（2）建立完善的線上運(yùn)維檢修管理流程，實(shí)現(xiàn)運(yùn)維管理工作全流程信息化閉環(huán)。省去冗雜的線下審批環(huán)節(jié)，推動(dòng)日常工務(wù)運(yùn)維業(yè)務(wù)流程化，精簡(jiǎn)管理環(huán)節(jié)，提升管理效率；通過建立電子工單，實(shí)現(xiàn)無紙化辦公，減少物資消耗。

（3）平臺(tái)通過人員資質(zhì)臺(tái)賬管理與物資設(shè)備管理功能，實(shí)現(xiàn)檢修作業(yè)中人員與物資的最優(yōu)調(diào)度，從而保證每位人員均可投入自身最擅長(zhǎng)的工作中，提升人員的利用率；同時(shí)，利用智能算法結(jié)合歷史數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)檢修作業(yè)物資的合理規(guī)劃，減少作業(yè)中物資的浪費(fèi)，具體如圖7、圖8所示。

圖7 人員資質(zhì)臺(tái)賬管理

4 結(jié)語

本文以國(guó)家雙碳戰(zhàn)略為背景，為有效挖掘城軌節(jié)能減排潛力，從基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維管理角度出發(fā)，開發(fā)了城軌基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維管理平臺(tái)。該平臺(tái)從數(shù)據(jù)電子化資產(chǎn)管理、檢測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)分析與智能決策和檢修資源智能化調(diào)度等方面在一定程度上實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維過程中節(jié)能降耗的目標(biāo)，這對(duì)于保證城軌綠色低碳發(fā)展、助力國(guó)家雙碳戰(zhàn)略具有十分重要的意義。