城市軌道交通自動化設備在線監(jiān)測應用

中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A 文章編號：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

作為建設現(xiàn)代化交通體系的綱要文件，《交通強國建設綱要》提出“推進數(shù)據(jù)資源賦能交通發(fā)展，加速交通基礎設施網(wǎng)、運輸服務網(wǎng)、能源網(wǎng)與信息網(wǎng)絡融合發(fā)展，構建泛在先進的交通信息基礎設施”，“強化交通基礎設施養(yǎng)護，加強基礎設施運行監(jiān)測檢測，提高養(yǎng)護專業(yè)化、信息化水平，增強設施耐久性和可靠性”。

作為建設現(xiàn)代化交通體系的指導，《“十四五”現(xiàn)代綜合交通運輸體系發(fā)展規(guī)劃》國發(fā)[2021]27號，提出“推進自主化列車運行控制系統(tǒng)研發(fā)，推動不同制式的軌道交通信號系統(tǒng)和有條件線路間的互聯(lián)互通。構建智慧乘務服務、網(wǎng)絡化智能運輸組織調度、智慧能源管理、智能運維等系統(tǒng)”。從國家層面提出了智慧化建設要求[2]。

2020年3月，中國城市軌道交通協(xié)會印發(fā)了《中國城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要》，從行業(yè)層面對智慧從城市軌道交通進行了統(tǒng)籌規(guī)劃和頂層設計，指出了“智能技術設備”“智能基礎設施”“智能運維安全”等9個智慧城市軌道交通的重點建設方向。

南寧軌道交通網(wǎng)絡規(guī)劃線網(wǎng)全長 599.4km ，共13條線路，其中南寧軌道交通1號線是連接東西方向的骨干線，線路長約 32.1km ，設車站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和對外交通樞紐，大大加強城市東西方向聯(lián)系；2號線是連接南北方向的骨干線，全線共設23座地下車站；3號線全線共設23座地下車站；4號線暫時開通一期工程洪運路站-楞塘村站，5號線暫時開通一期工程金橋客運站-國凱大道站，共17個車站，1個場段，城市軌道交通自動化設備運營維護面臨巨大壓力。目前的自動化設備（BAS系統(tǒng)、TIAS系統(tǒng)）存在預測預警不足、故障定位不精準、故障處理效率不高、維護維修依賴人工經(jīng)驗、檢修耗時多等問題。

鑒于目前城市軌道交通運維的難點痛點及研究現(xiàn)狀，為實質推動城市軌道交通自動化設備運營維護從“告警”到“預警”，建設統(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)等先進的智能技術，實現(xiàn)自動化設備的實時預警，故障精準定位，提升精細化維保管理水平和運營維護管理效率，最終實現(xiàn)修程優(yōu)化、成本優(yōu)化、指標優(yōu)化，保障地鐵持續(xù)為公眾提供優(yōu)質服務[4]。

1城市軌道交通自動化設備運維痛點

城市軌道交通自動化設備主要包括環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)（以下簡稱BAS系統(tǒng)）和行車綜合自動化系統(tǒng)（以下簡稱TIAS系統(tǒng)），設備運營維護以人工為主，主要存在以下痛點[5]。

1.1 以人工巡檢為主

設備的監(jiān)測信息很多無法與設備的檢修項匹配，無法對設備的遠程巡檢有效支撐，巡檢大多以人工巡檢為主，人工巡檢主要針對設備外觀、標志、運行情況進行檢查，對于設備內部狀況，難以進行有效檢測，存在不能及時發(fā)現(xiàn)問題的情況。并且維保質量以人工判斷和紙質版檢修表格提交為主，無法與現(xiàn)場設備實際情況實時監(jiān)督對應。

1.2 缺乏預警機制

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

1.3 故障維修效率低

現(xiàn)有的設備監(jiān)測信息缺乏精確的設備故障信息，車站運營人員一般發(fā)現(xiàn)綜合故障后需通知運維調度，安排人員到現(xiàn)場排查問題后再進行維修，難以立即定位到并解決問題，影響故障處置效率，且設備維護嚴重依賴于個人經(jīng)驗，無法形成規(guī)范、有效、專業(yè)的技術指導，人員在現(xiàn)場遇到故障，大部分人員不能馬上判斷設備故障點，無法及時處置現(xiàn)場故障，如遇到應急事件，可能由于經(jīng)驗不足，維護人員手忙腳亂，容易將設備故障影響擴大，嚴重影響城市軌道交通運營。

1.4檢修規(guī)程缺乏針對性

城市軌道交通自動化設備檢修規(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)驗制定，無有效的數(shù)據(jù)支撐，未能根據(jù)不同制式設備的區(qū)別分別設置檢修規(guī)程，規(guī)程僵化，無針對性，頻繁的檢修規(guī)程耗費人力多。

分析城市軌道交通自動化專業(yè)運營維痛點，將以自動化數(shù)據(jù)處理與建模為核心功能的在線監(jiān)測系統(tǒng)，通過運維大數(shù)據(jù)平臺數(shù)據(jù)清洗、治理、分析，為維護業(yè)務進行數(shù)據(jù)賦能，構建以設備監(jiān)測預警、維修智能調度、運維決策分析為核心功能的智能運維管理平臺，將信息化與自動化進行完整的融合，滿足管理、調度、維修等各層級各崗位的業(yè)務需要[7]。

2智慧運維系統(tǒng)架構

本項目智慧運維系統(tǒng)包含在線監(jiān)測子系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)平臺、智能運維調度管理平臺；通過在南寧軌道交通5號線進行智慧運維系統(tǒng)建設，基于自動化設備運行機制，建立監(jiān)測模型、故障模型，并通過專家經(jīng)驗，自動推送故障處置建議；結合檢修規(guī)程，場景化分析檢修內容，自動生成檢修報告，最終實現(xiàn)檢修規(guī)程優(yōu)化，降本增效[8。本項目智慧運維體系圖如圖1所示，自動化在線監(jiān)測系統(tǒng)圖如圖2所示。

3 自動化設備在線監(jiān)測功能

城市軌道交通自動化設備在線監(jiān)測包含BAS系統(tǒng)在線監(jiān)測、TIAS系統(tǒng)在線監(jiān)測，功能包括遠程巡檢、故障診斷、系統(tǒng)預警。

3.1在線監(jiān)測系統(tǒng)

BAS系統(tǒng)在線監(jiān)子對南寧軌道交通5號線一期工程17個地下站（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、交換機等相關設備運行狀態(tài)、參數(shù)進行預處理，并將預處理的數(shù)據(jù)通過TIAS網(wǎng)絡上傳至智慧運維數(shù)據(jù)平臺。

TIAS系統(tǒng)在線監(jiān)測對南寧軌道交通5號線一期工程17個地下站、控制中心、那洪車輛基地TIAS系統(tǒng)服務器、交換機、FEP、防火墻、工作站等相關設備信息進行預處理，并根據(jù)TIAS設備特性建立TIAS在線監(jiān)測，新增接口服務器，將預處理后的數(shù)據(jù)經(jīng)接口服務器上傳至智慧運維數(shù)據(jù)平臺。

自動化設備在線監(jiān)測系統(tǒng)具備遠程巡檢功能，界面如圖3、圖4所示，由在線監(jiān)測對自動化設備進行遠程巡檢，替代人員現(xiàn)場巡檢。

圖1智慧運維體系

圖2自動化在線監(jiān)測系統(tǒng)圖

圖3自動化設備在線監(jiān)測遠程巡檢

圖4自動化設備在線監(jiān)測系統(tǒng)圖

自動化設備在線監(jiān)測遠程巡檢內容如表1所示，通過遠程巡檢，實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動生成檢修報表，減少現(xiàn)場人員抄錄填報信息，減少工作強度和檢修耗時，進而減少成本。

表1自動化設備在線監(jiān)測遠程巡檢內容

（續(xù)表）

3.2 故障診斷功能

自動化設備在線監(jiān)測故障診斷功能內容如表2所示，根據(jù)工程師及專家經(jīng)驗積累，對設備故障進行分析，自動獲取故障處置信息，推送至現(xiàn)場維護人員APP，加快故障處置和故障定位，提高故障處置效率。

表2自動化設備在線監(jiān)測故障診斷內容

（續(xù)表）

3.3 系統(tǒng)預警功能

系統(tǒng)預警功能如圖5所示，通過對自動化專業(yè)設備數(shù)據(jù)監(jiān)測，結合設備機制，設備下端通信情況等，建立設備預警模型，提早發(fā)下設備異常，及時提示運維人員處置，支撐設備故障修向狀態(tài)修轉變，減少故障影響，提高運營效率。

圖5自動化設備在線監(jiān)測預警功能

自動化設備在線監(jiān)測預警內容如表3所示，主要包括設備運行參數(shù)判斷，異常參數(shù)判斷等。

表3自動化設備在線監(jiān)測系統(tǒng)預警內容

4 實施效果

通過建立智慧運維系統(tǒng)，實現(xiàn)自動化設備在線監(jiān)測，并經(jīng)在南寧軌道交通5號線投用，實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的標準化、樣本化，實現(xiàn)設備的遠程巡檢、故障快速定位、故障預警、設備數(shù)據(jù)遠程填報等，有效解決以人工巡檢為主、無法有效對巡檢質量監(jiān)管、發(fā)現(xiàn)設備隱患不及時、故障定位不精準等弊端，用最少的人力實現(xiàn)對自動化設備實時在線監(jiān)測，形成早預警早處理的高效的狀態(tài)修的處理機制，有效提升巡檢效率和維修效率，保障運營安全。

4.1在線巡檢降低檢修成本

基于自動化設備在線監(jiān)測的設備運行及狀態(tài)信息，自動對設備狀態(tài)進行巡檢分析判斷，替代部分人工巡檢內容，輔助修程優(yōu)化30項，提高巡檢效率，降低人力成本。

4.2根據(jù)維保經(jīng)驗建立問題庫

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

4.3保障地鐵設備正常運行以及運營安全

利用自動化設備在線監(jiān)測采集監(jiān)測的設備狀態(tài)信息，建立自動化設備故障預警模型，并持續(xù)迭代，同時運用大數(shù)據(jù)和人工智能等相關技術對設施設備進行綜合狀態(tài)分析，自動精確診斷，提高設備故障的檢測效率和故障處置速度。從而提升應急搶修效率，減小應急情況下對乘客的影響，確保地鐵設備安全運行，杜絕運營事故及事件的發(fā)生，保障人民生命財產安全[10]。

5結論

基于在南寧軌道交通5號線智慧運維自動化專業(yè)在線監(jiān)測，結合實際的城市軌道交通自動化設備維保業(yè)務，突顯創(chuàng)新技術引領，致力于解決運維痛點，通過技術替代人力，以大數(shù)據(jù)、信息化技術將維保業(yè)務信息化、高效化，減少人工投入，減輕勞動強度，簡化維保流程，提高維保效率，提高維保質量，保障設備正常，降低人工成本，全力保障地鐵設備正常運行，保障地鐵安全高效的運營。

參考文獻：

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[10]全國牽引電氣設備與系統(tǒng)標準化技術委員會.軌道交通可靠性、可用性、可維修性和安全性規(guī)范及示例：GB/T21562-2008[S].北京：中國標準出版社，2008.

作者簡介：韋庭三（1979一），男，壯族，廣西河池人，高級工程師，本科，研究方向：電氣工程及其自動化；韋江鋒（1993—），男，壯族，廣西來賓人，工程師，本科，研究方向：計算機技術。