北京軌道交通接觸網(wǎng)運(yùn)維數(shù)據(jù)融合治理應(yīng)用與實踐

喬梅，白青林，董建明

（北京市軌道交通運(yùn)營管理有限公司，北京 102600）

隨著城市軌道交通的迅猛發(fā)展，接觸網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)的信息化、智能化系統(tǒng)建設(shè)在愈加成熟的同時，也呈現(xiàn)出多樣化的趨勢。面對接觸網(wǎng)復(fù)雜的物理構(gòu)成以及運(yùn)維過程中產(chǎn)生的種類繁多的缺陷數(shù)據(jù)，各個信息系統(tǒng)廠商對運(yùn)維數(shù)據(jù)的編碼與處理沒有統(tǒng)一的定義與方法，城市軌道運(yùn)營公司也缺乏相應(yīng)的頂層數(shù)據(jù)治理策略與方法，使得接觸網(wǎng)運(yùn)維數(shù)據(jù)在各系統(tǒng)之間的流轉(zhuǎn)障礙成為當(dāng)前較普遍的現(xiàn)象，同時也為接觸網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)工作帶來了極大的不便。

1 數(shù)據(jù)融合治理的意義

接觸網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)過程中通常涉及多個信息系統(tǒng)的協(xié)作，往往因為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)編碼不統(tǒng)一而導(dǎo)致系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)融合與流轉(zhuǎn)的困難，進(jìn)而使接觸網(wǎng)檢修、缺陷修復(fù)等作業(yè)無法精準(zhǔn)定位到接觸網(wǎng)的零部件，增大了作業(yè)難度的同時，也降低了作業(yè)效率。

北京大興機(jī)場線接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備與零部件種類繁多，接觸網(wǎng)運(yùn)維作業(yè)較為復(fù)雜。對接觸網(wǎng)運(yùn)維數(shù)據(jù)的融合治理，是依據(jù)檢修規(guī)程，以接觸網(wǎng)設(shè)備為核心建立接觸網(wǎng)體系分層分級的標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一接觸網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的編碼規(guī)范，進(jìn)而將不同類別的缺陷數(shù)據(jù)與接觸網(wǎng)設(shè)備建立對應(yīng)關(guān)系。一方面，通過基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的治理產(chǎn)生的唯一編碼標(biāo)識，為各信息系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)無損傳輸提供基礎(chǔ)，保障業(yè)務(wù)流程的通暢。另一方面，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與缺陷數(shù)據(jù)的融合，為城市軌道交通接觸網(wǎng)檢修作業(yè)、缺陷修復(fù)、故障處理等作業(yè)過程的精準(zhǔn)化提供基礎(chǔ)。

2 數(shù)據(jù)融合治理內(nèi)容

圍繞接觸網(wǎng)設(shè)備分層分級標(biāo)準(zhǔn)以及編碼體系規(guī)范，將接觸網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與缺陷數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，建立多維度數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理規(guī)范，實現(xiàn)接觸網(wǎng)運(yùn)維數(shù)據(jù)的融合治理。

2.1 數(shù)據(jù)治理范圍

編碼規(guī)范是描述數(shù)據(jù)的信息集合，是對接觸網(wǎng)賦予標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的代號，以便于統(tǒng)一管理與應(yīng)用。接觸網(wǎng)運(yùn)維數(shù)據(jù)融合治理主要包括以下幾個方面。

（1）接觸網(wǎng)設(shè)備與零部件數(shù)據(jù)，包括剛性及柔性接觸網(wǎng)所屬設(shè)備及零部件。（2）接觸網(wǎng)運(yùn)營范圍內(nèi)的線路、行別、區(qū)間站場、錨段、支柱、隧道、股道等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。（3）接觸網(wǎng)運(yùn)營過程中所產(chǎn)生的缺陷數(shù)據(jù)。（4）與接觸網(wǎng)設(shè)備具有關(guān)聯(lián)關(guān)系的其他運(yùn)維數(shù)據(jù)。

2.2 數(shù)據(jù)編碼原則

（1）唯一性是編碼的基本原則。同一對象出現(xiàn)重復(fù)編碼會導(dǎo)致系統(tǒng)功能的錯誤，并且管理人員也無法對數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)分、查詢和統(tǒng)計。（2）具備可擴(kuò)展性與適應(yīng)性。編碼應(yīng)考慮不同線路接觸網(wǎng)設(shè)備與零部件的差異性，以及隨著接觸網(wǎng)運(yùn)維而不斷新增的數(shù)據(jù)，預(yù)留足夠的編碼空間。（3）具備獨(dú)立性。編碼應(yīng)充分考慮數(shù)據(jù)在多個既有系統(tǒng)間流轉(zhuǎn)的可處理性，應(yīng)能方便地建立系統(tǒng)自有編碼與統(tǒng)一編碼的映射關(guān)系，實現(xiàn)數(shù)據(jù)互通。（4）體現(xiàn)管理屬性。編碼規(guī)則的制定應(yīng)結(jié)合接觸網(wǎng)運(yùn)維業(yè)務(wù)與各系統(tǒng)功能，為管理人員提供便捷、高效的管理手段。

2.3 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)

（1）接觸網(wǎng)設(shè)備層級劃分。北京大興機(jī)場線接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包含地上運(yùn)行的柔性段以及地下運(yùn)行的剛性段，具有軌道交通較為全面的接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)代表性。依據(jù)北京大興機(jī)場線接觸網(wǎng)的實際運(yùn)行維護(hù)情況，從接觸網(wǎng)設(shè)備的位置與功能角度，將其按子系統(tǒng)、分類、部件等進(jìn)行層級劃分。分層逐級細(xì)化拆分接觸網(wǎng)設(shè)備，保證了對剛性、柔性接觸網(wǎng)的全覆蓋。同時，能滿足目前北京軌道交通接觸網(wǎng)編碼的兼容性與覆蓋度，能夠保障設(shè)備編碼的唯一性以及在各應(yīng)用中的自由度。接觸網(wǎng)設(shè)備分層分級的編碼結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 接觸網(wǎng)設(shè)備類別層級編碼結(jié)構(gòu)示意圖

通過設(shè)備編碼可以清晰地獲取設(shè)備所處的層級，以及與上下級設(shè)備掛接關(guān)系。這對接觸網(wǎng)運(yùn)維業(yè)務(wù)中的統(tǒng)計、檢修精準(zhǔn)定位等提供了極為重要的基礎(chǔ)，避免了因設(shè)備名稱相同而產(chǎn)生的混淆等問題。接觸網(wǎng)設(shè)備類別層級編碼示例如表1 所示。

表1 接觸網(wǎng)設(shè)備類別層級編碼示例

（2）接觸網(wǎng)設(shè)備清冊。將設(shè)備所屬專業(yè)系統(tǒng)、所在區(qū)域位置、所關(guān)聯(lián)的支柱等基礎(chǔ)信息與接觸網(wǎng)設(shè)備建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，以統(tǒng)一的編碼規(guī)范來形成接觸網(wǎng)設(shè)備清冊表。在清冊表中，每個單體設(shè)備具備唯一編碼，可由此解析出設(shè)備所屬專業(yè)系統(tǒng)、所屬線路、區(qū)站、掛接支柱、設(shè)備層級關(guān)系等一系列關(guān)聯(lián)信息。

（3）接觸網(wǎng)設(shè)備與缺陷數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。通常在城市軌道交通接觸網(wǎng)檢修規(guī)程中，會對各個接觸網(wǎng)設(shè)備的缺陷進(jìn)行描述與定義，但缺乏基于設(shè)備與缺陷對應(yīng)關(guān)系的統(tǒng)一編碼規(guī)范。因此，依據(jù)北京大興機(jī)場線接觸網(wǎng)缺陷處理的相關(guān)業(yè)務(wù)流程及要求，建立缺陷類型庫，對各種類型的缺陷進(jìn)行統(tǒng)一編碼，同時將缺陷所關(guān)聯(lián)的接觸網(wǎng)設(shè)備編碼合并到缺陷編碼中，建立兩者之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。接觸網(wǎng)缺陷編碼結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 接觸網(wǎng)設(shè)備清冊個體編碼結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 接觸網(wǎng)缺陷類型編碼結(jié)構(gòu)示意圖

同一設(shè)備層級、同一等級的缺陷，存在缺陷描述不相同的情況（通常為嚴(yán)重程度不同），使用缺陷序號對這種情況進(jìn)行區(qū)分，可以保證每個缺陷類型編碼的唯一性。

設(shè)備狀態(tài)碼是將接觸網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)劃分為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)、通用狀態(tài)、獨(dú)有狀態(tài)以及特殊狀態(tài)四種類型，每種類型按照狀態(tài)產(chǎn)生原因、設(shè)備獨(dú)有特性等進(jìn)行子類型細(xì)分。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)用于表述接觸網(wǎng)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)安裝及運(yùn)行狀態(tài)。通用狀態(tài)用于表述與特定設(shè)備無關(guān)，可能出現(xiàn)在所有接觸網(wǎng)設(shè)備上的異常狀態(tài)，如變形、開裂等。獨(dú)有狀態(tài)用于表述只可能出現(xiàn)在特定類型的接觸網(wǎng)設(shè)備上的異常狀態(tài)，如開口銷未掰開、線索斷股、絕緣子閃絡(luò)等。特殊狀態(tài)用于表述通用狀態(tài)、獨(dú)有狀態(tài)之外的接觸網(wǎng)設(shè)備異常狀態(tài)。設(shè)備狀態(tài)碼編碼示例如表2 所示。

表2 接觸網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)碼編碼示例

以柔性接觸網(wǎng)“懸掛設(shè)備下錨裝置承錨棘輪補(bǔ)償繩斷股”為例，懸掛設(shè)備的下錨裝置的承錨棘輪補(bǔ)償繩所對應(yīng)的接觸網(wǎng)設(shè)備編碼為：114014018 010001；該缺陷類型對應(yīng)的缺陷等級為五級，缺陷等級編碼為：5；按缺陷描述，其缺陷序號編碼為：06；斷股對應(yīng)的設(shè)備狀態(tài)碼為0601。因此，該缺陷類型對應(yīng)的缺陷編碼為1140140180100015060601。

2.4 數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理

數(shù)據(jù)資產(chǎn)的管理貫穿整個接觸網(wǎng)運(yùn)維的全過程。北京大興機(jī)場線對接觸網(wǎng)運(yùn)維數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理主要包括了3 大方面：（1）對數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系的制定、審批、修訂、發(fā)布、執(zhí)行、維護(hù)、停用等全過程管理；（2）對接觸網(wǎng)運(yùn)維數(shù)據(jù)的歸集、清洗、融合、存儲、共享、應(yīng)用的管理；（3）通過深度學(xué)習(xí)、模糊推理等人工智能算法，建立數(shù)據(jù)質(zhì)量評價指標(biāo)體系，對數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行評估與決策。

3 數(shù)據(jù)融合治理的實踐

北京大興機(jī)場線投入使用的接觸網(wǎng)故障預(yù)測與健康管理系統(tǒng)，是基于接觸網(wǎng)運(yùn)維數(shù)據(jù)融合治理方法與實踐，實現(xiàn)接觸網(wǎng)運(yùn)維管理過程信息化與維修決策智能化相融合的智能運(yùn)維平臺。

（1）接觸網(wǎng)故障預(yù)測與健康管理系統(tǒng)建立了大興機(jī)場線接觸網(wǎng)運(yùn)維數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系。基于統(tǒng)一的編碼對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、設(shè)備與零部件數(shù)據(jù)、檢測數(shù)據(jù)、檢修數(shù)據(jù)、缺陷數(shù)據(jù)等進(jìn)行融合，實現(xiàn)以支柱為單位的接觸網(wǎng)全方位、多維度的綜合信息BIM 可視化展示，在全維信息的深度融合方面前進(jìn)了一大步，有力地支撐了接觸網(wǎng)運(yùn)維作業(yè)與員工技能培訓(xùn)。

（2）接觸網(wǎng)運(yùn)維數(shù)據(jù)的融合治理，滿足了接觸網(wǎng)檢修作業(yè)精準(zhǔn)定位到零部件的訴求，各系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)有了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，打通了接觸網(wǎng)故障預(yù)測與健康管理系統(tǒng)與其他系統(tǒng)在檢修計劃執(zhí)行、缺陷自動分配與處理過程中的數(shù)據(jù)壁壘，降低了作業(yè)難度，也提升了作業(yè)效率。

（3）接觸網(wǎng)運(yùn)維數(shù)據(jù)的融合治理所產(chǎn)生的接觸網(wǎng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系，為接觸網(wǎng)故障預(yù)測與健康管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析提供了必要的基礎(chǔ)。同時，也為接觸網(wǎng)健康度評價、性態(tài)預(yù)測以及維修輔助決策功能，提供了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的計算數(shù)據(jù)源，在推進(jìn)接觸網(wǎng)維修策略優(yōu)化、運(yùn)維成本降低、事故風(fēng)險減少、從“狀態(tài)修”向“預(yù)測修”轉(zhuǎn)變等目標(biāo)上提供了基本條件。

4 結(jié)語

北京軌道交通接觸網(wǎng)運(yùn)維數(shù)據(jù)的融合治理實現(xiàn)了剛性與柔性接觸網(wǎng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的需求。滿足了接觸網(wǎng)設(shè)備管理與檢修作業(yè)管理過程中對設(shè)備與缺陷等數(shù)據(jù)的唯一性、精準(zhǔn)性的要求，便于相關(guān)系統(tǒng)實現(xiàn)。同時也有效地解決了接觸網(wǎng)各類數(shù)據(jù)在不同系統(tǒng)之間的流轉(zhuǎn)問題，為接觸網(wǎng)全壽命周期的閉環(huán)管理提供了重要的基礎(chǔ)支撐。