轨道交通智能运维与创新平台建设

周志林

（南宁轨道交通集团有限责任公司运营分公司，广西南宁 530000）

1 轨道交通概述

1.1 轨道交通分类以及特点

1.1.1 分类

结合我国轨道交通发展历史，铁路从传统低速客运的单一运行模式，发展成为高速铁路、快速铁路和普通铁路等轨道交通方式。城市轨道交通在传统轨道车辆基础上进行不断更新，涉及地铁、轻轨、磁悬浮列车和轨道电车等。同时，一些国家现阶段都在研发高速轨道交通，科学选用新的能源和先进驱动，促进城市轨道交通的发展，提升城市的发展速度[1]。

1.1.2 特点

轨道交通运输具有运输规模大、安全、稳定、速度快、节能环保等特点，在我国城市交通运输行业当中，已经从单一运输能源消耗、资源浪费、环境质量影响等相关方面进行深入了解和分析，其中轨道交通占据绝对优势。

与此同时，轨道交通线路运行有自身特定线路，再加上范围广、成本投入量大，周期应用时间长等问题，对专业技术提出了更高的要求，对运行人员的综合素质和安全也会格外重视。

1.2 系统装备和设施构建

轨道交通行业系统装备和基础设备构建体系规模较大，应用技术比较复杂。运行车辆相关系统包含动车组、机车车辆、供电系统、信号系统、通信系统、屏蔽门、轨道线路等。车站服务相关系统包括自动售票检票系统、综合监控系统、环境控制、隧道通风系统、给排水以及消防系统、安防保护装置等。基础设施包含桥梁、隧道、车站、机车车辆和设备维护维修、工程施工安装设施等。

2 城市轨道交通车辆智能运维系统功能

2.1 智能检修系统

2.1.1 检修机器人

检修机器人主要将机器人技术、控制技术、先进计算法等进行相互运用，在车辆运行过程中可以通过侧面和车底利用动态和静态两种形式搜集相关资源，借助专业图像处理技术加强对其采取全面控制和处理，精准诊断出对象车辆是否出现异常现象。车辆底部定位模式具体涵盖两部分，一种是面部诊断设备，目的是运用车底设备加强定位功能。二是线扫相机，主要作用于车底设备，大规模收集图像。要想确保收集质量，工作人员通过设定齿轮编码器，降低设备收集图像出现的画质不清晰等问题。

2.1.2 走行部检测

走行部检测安装位置在车库标记处，利用不停车检测的方式在车辆运输中自主采集走行部信息，充分检测出其是否存在隐患。走行部检测装置主要功能是当车辆通过标记处时会利用速度不规律等促使车体整体引发车辆变化，借助采集图像和系统解决算法精准诊断当前车辆运行情况，有助于轨道交通安全、可靠。

2.2 智能管理系统

2.2.1 车辆状态管理

轨道交通车辆已经开始运行到固定阶段，智能运维系统需要借助自身定位装置对车辆运作情况展开动态检测功能，科学利用自动定位装置推动车辆精准停留到对应轨道，还能为有关人员提供相应数据，例如车辆故障、异常状态等。除此之外，车辆状态管理系统会根据规律预算法对轨道内的车辆情况进行整体检测，诊断其是否达到规定要求，从而做出相应的正确指令，满足车辆安全管理标准[2]。

2.2.2 运营规划管理

智能运维系统需要按照当前车辆情况、轨道位置、检修计划、运行里程等科学构建数字化管理模型，依靠很多影响因素产生的数值，科学规划车辆运行自主排序方案。另外，调度人员会按照轨道交通运作情况对运行规划进行合理优化，如果出现收回轨道交通车辆问题，调度人员应当及时改动车辆运行方向，确保系统模型按照车辆调度状况主动升级运行内容，提高运行管理水平。

2.2.3 车辆定位管理

定位管理是智能运维系统运用最为广泛的功能之一，系统控制功能会借助车辆运行定位装置和宽带定位功能精准定位车辆，便于控制中心实时查看。除此之外，工作人员必须严格佩戴安全帽，通过定位设备展开通信工作，智能系统会利用定位功能准确掌握实际位置。

2.2.4 智能移动终端

工作人员经常会手握终端设备填写维修表格，例如送电维修申请、物品借用申请等。工作人员借助二维码扫描的方式填写检修表格，能有效提高维修工作效率。

与此同时，工作人员在汇报车辆问题时可以选用移动终端设备对车辆问题位置进行具体拍照，也可以利用视频的方式汇报问题，方便相关人员进入智能运维系统找寻车辆整体情况，增强工作效率和质量，保障检修工作更加完善。

3 城市轨道交通智能运维系统应用存在的故障

3.1 车门机械系统常见故障

3.1.1 机械干扰

机械干扰主要是门板处于应用状态下，与门框保护板或者是门机构驱动装置产生机械式干扰行为，具体原因是门罩板安装或者是车门设备改动不合理，此类问题在新车辆调试、运行刚开始期间容易产生。

3.1.2 机械尺寸变动

车辆在行驶过程中，由于客流量过大，再加上车身阻碍程度降低，导致车门相关部件与车身结构不符，出现结构变动、车门打开或者是关闭不到位问题。

3.1.3 紧固件松动

车辆在运行过程中，由于震动冲击性过大，再加上长期运行导致紧固件不紧固，车门尺寸和结构会出现明显变动，从而出现车门故障。

3.1.4 部件裂缝、折断

在轨道车辆运行过程中，车门会出现频繁开关现象，甚至因受力不均衡、材料质量、设计漏洞以及安装不合理等造成部分结构出现裂痕、折断现象，对乘客安全带来安全威胁。

3.1.5 车门电机皮带断裂

车辆在行驶一段时间后，车门电机皮带会出现不牢固现象，甚至还会出现皮带松弛、断裂问题，以至于车辆开关门不能保持紧固状态，促使车门电机无法发挥作用。现阶段，车门皮带会选用内衬扩张钢丝，可以充分体现出较强的抗疲劳效果。皮带正式安装完整后会出现较强张力，利用驱动机器配备的皮带满足张力标准，如果皮带表层出现裂缝、断裂现象，必须通知维修人员及时更换，避免后期使用造成安全事故。

3.2 转向架的常见故障

3.2.1 转向架结构裂痕

转向架结构主要选用焊接方式，但因为焊接工艺、结构设计和适应环境等，很容易在转角处、焊接位置出现较强受力，在承载负荷下出现裂缝，裂缝位置主要集中在焊接处、电机吊座等部位。所以，在日常检查转向架电机吊座等方面应当对其加大关注，如果出现问题必须选择相应处理措施。在实际应用中，一旦外部结构出现问题，及时选用针对性解决方式，避免影响车辆后期使用。

3.2.2 轴箱异常噪音

车辆在正常行驶过程中轴箱出现异常噪音，主要原因是因为轴箱内部缺少润滑剂，导致轴箱转动部件相互碰撞的结果。另外，由于轴承部位过度损坏，促使轴承不能正常工作，也可能出现明显噪音问题。这一情况的发生会隐藏很大安全隐患，必须及时找出问题出现的成因，充分做好有效处理工作，避免阻碍车辆行驶。

4 轨道交通智能运维体系构建

4.1 智能维修工作

轨道交通系统会涉及动态和静态融合的运作体系，系统在内部环境下收集信息过程中，必须借助很多集成技术保障内部信息采集的准确性，比如将外部传感器作为主要信息采集设备，不仅可以对车辆动态和静态情况进行精确诊断，还能精准定位出车辆内部和底部运作情况，利用不同层面技术，多方位分析车辆运行状况。

与此同时，重点关注车辆运作抖动情况，当车辆外部出现信息采集内容时，必须重点关注主要信息实际位置，能够在出现问题时可以发挥内部传感器功能，有效传递信息，保障数据库资源整合完善。从技术特点角度分析，智能检修体系以面阵相机为主，深入测定内部信息，通过准确计算方法、模糊控制方法等，对设备出现的信息采取动态化管理，经过细致筛查和整合传送到数据库当中，通过依次对比，切实诊断出当前设备是否达到当前部件运行标准。

4.2 监控设备集成管理

第一，利用监控设备进行再次创新和研发，构建成相应BIM 数字模型，进入到监控模型之后准确查看监控画面。第二，依靠监控设备观察不同车辆运行情况，将不同设备标注成对应颜色，一旦设备出现问题可以立即发出维修警报，提醒有关人员进行维修。第三，科学借助搜索设备类型、编号的方式，仔细观察设备内部信息内容。第四，设备模型实现有效旋转，为相关人员检查问题提供诸多便利，同时还能准确找出故障出现的具体位置。第五，利用相同安全权限确定技术，有助于操作人员实现全面管控，加强管理动态进展。第六，充分构建成树形结果搜索形式，仔细检查设备完整层次结构，帮助用户能够快速找出所需数据。

4.3 平台构架

构建成智能运维数字化平台需要重点衔接、分析数据，组建成基本数据结构，从不同角度储存数据，同时深入发掘数据。数字化平台构架会由IaaS 层、PaaS层、SaaS 层，每个层级运行都要保持密切协助关系，全面落实到数据产生、集中、分析和运用等方面。技术构架包含安全运维体系，主要适用于标准化数据处理流程，为有关人员提供可靠、稳定访问权限。

4.4 走行检测工序

当车辆在行驶中进行检测，无须车辆保持静止状态，可以在轨道和车辆外部安装检测部件，为车辆运行采集准确信息，这一系统的设定，有效提高车辆行驶情况，具有较强准确性，通过依靠数字处理技术，采取精准图像分析方式，能够在车辆运行过程中第一时间发现车辆异常情况，获取数据库模型实时定位，利用关键部件进行整体检测，有助于发现车辆部件变形问题。根据当前走行检测工序体系来说，具体选用图像收集法、准确计算法，对车辆行驶情况展现出特殊数据，同时还要和当前数据库相互比对，一旦二者数据出现差异，便会自动报警。

5 轨道交通技术创新平台建设

5.1 国家轨道交通技术创新框架

随着我国社会迅速发展，城市建设也在快速进步，也为科学技术创新提供了丰富的研发空间，作为新时代发展支撑点，推动经济不断提升。现阶段，新技术、新产业正处于上升发展趋势，科学技术成为增长社会经济的主要支撑力。

我国经过长时间研发，使轨道交通行业有了国家级轨道交通技术创新框架，将现代轨道交通实验室作为专业性强、涉及内容多的国家级研发机构，从“十二五”开始，我国相关政府部门开始提出城市轨道交通创新平台，积极开展相关组织活动。因此，结合相关部门审批意见，根据国家工程实验室共同成立相关公司，将创新平台拓展到有关行业范畴内。现阶段，每个实验室都在重点研发轨道交通建设平台和智能运维项目，有效提升我国轨道交通技术创新能力。

5.2 城市轨道交通安全与运维保障国家工程实验室

随着社会不断发展，很多一线城市的交通企业也开始逐渐申请“城市轨道交通系统安全保障国家工程实验室”，近年来，也取得了很多成果，使实验室内部技术已经达到国际顶尖技术。

城市轨道交通系统安全保障国家工程实验室智能运维管理平台，主要作用为在线监测和离线监测、实景验证和仿真分析、数据发掘和风险预测。

现阶段，我国相关实验室已经开始实行新的研发模式，积极整改全部产业，将所有成果实行对应转换，并且销售这一产品。在以后几年内，有可能会转化为大量市场销售份额，大幅度提高产品销售效率。现在有很多一线城市已经开启轨道交通车辆智能运维国家工程项目，这一项目的正式实施，与未来技术体系以及经营组织管理制度形成直接关联，强化城市轨道交通行业创新思维，增强车辆运行速度，推动企业培养创新型人才。

6 结语

轨道交通系统的运行模式，主要依靠信息技术、数字化技术以及传感技术，利用系统与车辆设备相互协助实现关联，充分规范系统运行性质。为了全面提升系统运作效率，必须对技术、系统、设备特点进行深入分析，科学采用针对性运维方法，确保轨道交通系统运行更加安全、稳定。