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(tǒng)作為核心系統(tǒng)之一，其穩(wěn)定運行關(guān)系著整個軌道交通的穩(wěn)定性。電力系統(tǒng)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(tǒng)相關(guān)設(shè)施設(shè)備狀態(tài)和管理活動進行全面優(yōu)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(yè)面前的首要任務(wù)。

隨著變電站數(shù)量和配備的現(xiàn)場維護、管理人員數(shù)量不斷增加，加上電力調(diào)度業(yè)務(wù)管理模式的改革發(fā)展，電力專業(yè)的功能應(yīng)用、綜合性管理平臺、安全生產(chǎn)信息化系統(tǒng)集成等因素，對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性提出了新挑戰(zhàn)?，F(xiàn)有電力系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足變電站無人值守模式、專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、集約型扁平化管理方式以及專業(yè)性全壽命全過程生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理的需求。

要想軌道交通電力設(shè)備設(shè)施和有關(guān)資源發(fā)揮最佳效能，從而進一步提高整個軌道交通行業(yè)的管理水平，保障軌道交通電力系統(tǒng)的安全運行，這對電力系統(tǒng)設(shè)備設(shè)施的安全生產(chǎn)管理，提出了許多新的管理需求和功能需求。

二、創(chuàng)新維修模式、優(yōu)化運維成本

軌道交通線網(wǎng)規(guī)模的發(fā)展、運營服務(wù)時間的延長、設(shè)備使用時間的增加，帶來了更高的故障率、更繁重的設(shè)備維修保養(yǎng)任務(wù)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(yōu)化或創(chuàng)新。高額的人工成本及傳統(tǒng)的計劃修體系，已經(jīng)難以保障設(shè)備運維的可靠性和可持續(xù)性，迫切需要從人工替代、精準(zhǔn)維修、資源復(fù)合等維度推進傳統(tǒng)運維模式創(chuàng)新，優(yōu)化運維成本。

在人工成本方面，目前隨著軌交線網(wǎng)規(guī)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(yè)缺少關(guān)鍵設(shè)備的智能監(jiān)測技術(shù)及手段，設(shè)備狀態(tài)的判斷以人工檢查為主，現(xiàn)在電力智能運維可以收集多維度的設(shè)備狀態(tài)信息，并運用大數(shù)據(jù)等相關(guān)技術(shù)對檢測設(shè)備進行綜合狀態(tài)分析，從而代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工巡檢，實現(xiàn)感知性的狀態(tài)修，提高設(shè)備的巡檢效率及正確率、優(yōu)化人工成本。

在資源統(tǒng)籌方面，過去的檢修維護，以傳統(tǒng)計劃修為核心。這是一種以時間為依據(jù)的預(yù)防性維修體系。一般是以維護經(jīng)驗、供應(yīng)商建議、統(tǒng)計資料為依據(jù)制定維修計劃，并按照計劃對設(shè)備進行定期維修，能夠在一定程度上降低故障發(fā)生的概率，但維修計劃的合理性和科學(xué)性難以評判，需要足夠備件資源支撐，產(chǎn)生較高備件采購成本。而計劃修可實現(xiàn)精準(zhǔn)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(wǎng)絡(luò)化運維具有完整的建設(shè)、運維體驗，積累了大量的行業(yè)經(jīng)驗，但是這些行業(yè)經(jīng)驗存在于專業(yè)骨干中。隨著線網(wǎng)規(guī)模擴大，骨干技術(shù)力量被嚴(yán)重攤薄，越來越缺乏對既往經(jīng)驗案例的發(fā)掘、分析和整合，各類運維過程中的經(jīng)驗教訓(xùn)沒有被完全利用，沒有完全發(fā)揮出線網(wǎng)規(guī)模化以后帶來的數(shù)據(jù)沉淀效應(yīng)。

綜上所述，伴隨線網(wǎng)規(guī)模的快速發(fā)展，變革運維模式、提升檢修效率與質(zhì)量、降低運維成本已迫在眉睫，需要通過運維模式創(chuàng)新，全面提升維修質(zhì)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(shè)備可靠性持續(xù)下降，故障的發(fā)生必然影響軌道交通日常運營的安全。根據(jù)統(tǒng)計，2010年至2019年上海軌道交通15分鐘及以上嚴(yán)重晚點事件，設(shè)施設(shè)備的故障是主要因素，占比達(dá)70%以上。軌道交通的運營安全是公共交通正常、有序的關(guān)鍵因素之一，提升設(shè)施設(shè)備的感知能力和可靠性是減少設(shè)施設(shè)備故障的有效措施。電力智能運維的建設(shè)可通過更先進的技術(shù)手段、更為廣泛的覆蓋面檢測設(shè)備狀態(tài)異常信息，減少安全隱患發(fā)生；通過分析故障定位，提高檢修和處置速度，提升應(yīng)急效率和運行質(zhì)量；通過海量數(shù)據(jù)分析判斷設(shè)備狀態(tài)趨勢變化，預(yù)警故障發(fā)生，保障運營安全。

針對建成時間跨度大、運維規(guī)模龐大、設(shè)施設(shè)備種類多等問題，使用先進且多樣化的底層數(shù)據(jù)采集手段，拓展關(guān)鍵設(shè)施設(shè)備的感知維度，可以降低對人工和其技術(shù)經(jīng)驗的要求；智能化檢測技術(shù)的使用可以增強隱患檢測，及時掌控系統(tǒng)狀況。

設(shè)備異常狀況的及時檢測、設(shè)施設(shè)備實時狀態(tài)掌控，是保障運營安全的基礎(chǔ)。提升設(shè)施設(shè)備狀態(tài)檢測覆蓋面，可以解決設(shè)備狀態(tài)判斷以人工為主、檢測分析結(jié)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?？梢?，電力智能運維的建設(shè)依靠增加設(shè)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(fēng)險。

目前設(shè)施設(shè)備復(fù)雜多樣、特征不一，由此引發(fā)了運維系統(tǒng)效率、準(zhǔn)確度降低及行業(yè)經(jīng)驗無法固化積累等問題。檢修人員的主觀因素（如技能經(jīng)驗等）容易導(dǎo)致故障的漏判或錯判；設(shè)備體量增大、經(jīng)驗人員缺少，無法完全依賴巡檢做到預(yù)防修、預(yù)測修（即狀態(tài)修），只能依靠以計劃修為主、故障修應(yīng)急模式；故障發(fā)現(xiàn)后，缺乏行之有效的數(shù)據(jù)支持，需要多種設(shè)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(jiān)測技術(shù)，收集設(shè)備狀態(tài)信息，運用大數(shù)據(jù)和人工智能等相關(guān)技術(shù)對設(shè)施設(shè)備進行綜合狀態(tài)分析，自動精確診斷，提高設(shè)備故障的檢測效率和故障處置速度；故障發(fā)生時與運營聯(lián)動，指導(dǎo)現(xiàn)場排查故障原因及跨專業(yè)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(shè)備情況的自動監(jiān)測程度較低的問題。在突發(fā)事件處置過程中，通過監(jiān)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(guī)范作業(yè)，可以更合理地調(diào)動搶修人員和物資等，從而有效地提高應(yīng)急處置效率。因而，從故障定位和應(yīng)急處置方面看，建設(shè)電力智能運維是十分必要的，也是有效提升運營應(yīng)急效率的必要手段。

建設(shè)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(gòu)數(shù)據(jù)進行下傳、集成與整合；合理有效地分析并利用設(shè)備使用過程中采集的數(shù)據(jù)，感知設(shè)備狀態(tài)變化趨勢；應(yīng)用先進的技術(shù)手段分析歷史故障數(shù)據(jù)，整合應(yīng)用邏輯，為設(shè)備設(shè)立閾值預(yù)警，為“狀態(tài)修”提供依據(jù)，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(shè)通過著眼于安全隱患監(jiān)測、故障定位、感知趨勢，提升感知能力、確保運營安全，可實現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)施設(shè)備狀態(tài)感知的隱患風(fēng)險預(yù)防、故障診斷和應(yīng)急處置、趨勢預(yù)警判斷等，為大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)化運營的安全保障提供技術(shù)支撐。

四、挖掘運營潛能、提升服務(wù)水平

城市軌道交通除了承擔(dān)傳統(tǒng)運送乘客功能之外，以乘客為導(dǎo)向的客運服務(wù)也越發(fā)成為軌道交通運營工作的重要環(huán)節(jié)。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(fā)車間距和夜間運營時間，是影響乘客服務(wù)感知質(zhì)量的兩個重要因素，這需要依托設(shè)備日常運行的穩(wěn)定性和可靠性，以及優(yōu)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(shè)備可用率及運維效率，提升服務(wù)能力和服務(wù)水平。

在現(xiàn)今軌道交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)模快速膨脹、客流擁擠日益嚴(yán)峻、發(fā)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(zhǔn)數(shù)據(jù)、提高設(shè)備可靠性、提升運維效率、減少維修人員投入。

五、結(jié)語

本文提出利用先進理念及智能化技術(shù)，采用先進的檢測手段、獲取精準(zhǔn)數(shù)據(jù)、提高設(shè)備可靠性、提升運維效率、減少維修人員投入，探索研究構(gòu)建基于設(shè)備設(shè)施的軌道交通電力智慧運維解決方案，提供高效、實用的監(jiān)控手段，發(fā)揮電力監(jiān)控的綜合功能，滿足日常生產(chǎn)、設(shè)備維護、設(shè)備維修等業(yè)務(wù)的開展，為電力運維方式的調(diào)整以及設(shè)施設(shè)備檢修策略優(yōu)化提供支撐。