城市轨道交通信号智慧化运维系统的发展与研究

何满

陕西城际铁路有限公司 陕西 西安 710018

引言

科学技术的快速发展推动我国进入技术升级改造的快车道，当前我国城市轨道交通信号运维系统存在着很多不足，利用现有的先进技术和手段，对传统的信号设备运维系统进行智慧化的升级改造可以有效提升故障预判、减少故障对线网正常运行的影响，提升乘客满意度并最终降低运维成本、提高城市轨道交通系统的运行效率。

1 智慧化运维系统发展现状

随着城市轨道交通线网规模的不断扩增，物联网、大数据分析及人工智能等新一代信息技术的应用越来越广泛，城市轨道交通智慧化运维平台的建设与研究近年来快速起步发展。开发新型智慧化交通管理系统、推广应用智慧化检测监测及运维技术在交通强国战略中具有重要作用和意义。

目前，国内研究主要集中于智慧化运维系统的技术初探及建设方案的初步应用实践。基于大数据应用，目前针对城市轨道交通信号系统普遍提出5层智慧化运维平台架构，划分为：智慧化感知、宽带与连接、云计算及分析决策，同时将智慧化运维分为感知、规则、理解、预测及闭环5个阶段。国外关于城市轨道交通智慧化运维的现有研究较少，仍处于维护拓展和支持系统研究阶段。在一体化、集成化建设研究，以及智慧化诊断、预测预警等技术研究方面仍存在不足[1]。

2 城市轨道交通信号系统发展的需求及特征

（1）精简可靠。信号系统发展的首要特征是精简可靠的架构。精简的架构不但减少了硬件设备的投入，减少了故障点，也有利于信号系统的部署同时降低了全生命周期的成本。精简也有利于设备的自动化部署能力，减少现场人员的工作量并避免人为误操作，实现设备的即插即用。精简的系统架构也有利于提升信号系统整体的RAMS（可靠性、可用性、可维护性和安全性）指标，便于信号系统的更新改造。

（2）友好直观。信号系统的友好主要指对环境和人员的友好。对于操作维护人员，信号系统的人机界面和机械设计应该符合美学和人机工程学要求。能够支持移动操作终端，可随时随地获取信号系统的运行状态。对于乘客，应能给出丰富的信息指示，指示准确可靠、以提升服务个性化水平。对于环境而言，机械设计应与周围环境协调，材料选择能做到绿色环保、低碳可回收。

（3）数据信息统一管理。城市轨道交通信号系统设备繁而复杂，各子系统又有着各自的网管设备且不同厂家不同设备型号也存在着界面显示、信息输出等差异化的问题，造成了信息管理不统一、不完整，数据无法形成关联分析，给故障分析和定位造成了较大的障碍。因此必须对分散的、零散的网管信息进行统一管理，统一分析将数据信息标准化并形成统一操作界面。

（4）设备巡检更加简化和高效。目前的设备巡检主要依赖于人的主观性，并耗费了大量工时和成本，预判性维护太少。如何大幅度提高设备巡检的效率、节约成本以及增强故障的提前预判是运营单位必然考虑的方向更是发展的需求。

（5）信息展示及发布更加快速和丰富。城市轨道交通信息的发布直接关系到了人们的出行并影响着乘客满意度及社会的和谐。因此如何快速准确发布信息、提供给乘客更为直观丰富的出行参考也是轨道交通行业需要考虑的方向。

如上，智慧化运维系统针对性的在数据统一管理、集中分析运算、故障提前预判、节约成本、输出友好等方面做了大的提升和改进。伴随着国家交通强国战略的推行，城市轨道交通设备运维的智慧化与健康管理已成为行业发展的新方向[2]。

3 信号智慧化运维系统的功能和特点

要解决信号系统设备运维方面的问题和挑战，适应新形势下信号系统发展的需求及特点，最终实现信号系统的智慧化运维，需要重点考虑以下要点：

故障精准定位。一旦发生故障，可通过智慧化运维平台实现对故障的精准定位，缩短维修时间。

提前预警。基于大数据、人工智能、物联网等技术，可对设备的潜在故障进行提前预警，并针对性地输出相应的维保指示和策略。

数据融合。整理和分析不同渠道监测得到的数据，并对多样化、多维度的数据进行融合分析计算，从而更全面地反映信号系统的整体工作状态，达到集中化监视。

降低维护成本。系统设备的制式化维护管理存在着一定程度的人力和资源浪费，智慧化运维系统能够基于对设备的监测和分析形成动态的维保管理并给出参考的解决方案，由原来“制式化”的维保变为“适时化”的维保，较大程度上节约了人员成本和资源成本[3]。

4 信号智慧化运维系统的配套需求及建设

（1）制定统一的规范，标准。首先需要制定信号检测监测的标准、界面标准、报警标准以及各子系统之家数据交互标准。

（2）针对各子系统、各设备开展更多维护状态点的研究；搜集并整理更多历史数据作为大数据分析的支撑。

（3）面向不同对象开展分级管理，根据信号故障影响范围输出故障响应级别并分层级下达至管理人员、调度、专工及工班等。

（4）建设站级、线路级、线网级三级设备监测平台，各平台通过数据专网进行信息交互和传递，并由智慧化运维总部设备进行整合分析计算给出设备运行的状态和工况信息。

（5）构建一体化运维生态链。首先要对智慧化运维管理进行全面广泛的研究，明确需求、明确效果，利用企业、机构、学校等联合进行智慧化运维系统的研究和设计。其次要利用现有技术做好平台构建，为信息统一管理做好前提。最后要有管理创新，强化管理运用，因地制宜，根据不同的需求定制适宜的智慧化运维系统。

5 结束语

利用先进的科学与技术，重点利用机器而不是人来控制并分析信号设备甚至整个线网的运行，是城市轨道交通智慧化运维系统发展的重点，也是必经之路。信号智慧化运维系统可以统一资源调配，精确故障定位，缩短运维时间，节约人力成本并最终提升运维效率。