双碳背景下城市轨道交通基础设施运维管理平台建设

徐 栋，赵正阳，王文斌，张梓鸿，陈万里

（1.北京市轨道交通运营管理有限公司，北京 100068；2.中国铁道科学研究院集团有限公司城市轨道交通中心，北京 100081）

1 背景

2021年10 月，中共中央、国务院相继出台《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》[1]与《2030年前碳达峰行动方案》2个重要文件，共同构建了中国碳达峰、碳中和政策体系的顶层设计，为我国实现“碳达峰、碳中和”目标制定了时间表和实施架构[2]。

2017年，国务院发布《“十三五”现代综合交通运输体系发展规划》[3]，提出“促进交通运输绿色发展”的重要目标，为促进交通行业绿色低碳发展提供了战略部署。2021年，中共中央、国务院发布《国家综合立体交通网规划纲要》[4]，明确了将绿色交通作为主要发展目标和重要建设内容；2021年，国务院发布的《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》[1]中，明确要“积极引导低碳出行，加快城市轨道交通（以下简称“城轨”）等大容量公共交通基础设施建设”，指出绿色低碳是交通领域未来的重要发展方向。从我国关于交通运输行业未来发展方向的顶层设计（政策文件）可知，实现交通运输行业的绿色低碳化不仅应成为企业自身发展的内在要求，也是实现我国双碳目标的重要途径。

近年来，我国城轨行业发展十分迅速。据中国城市轨道交通协会统计[5]，截至2021年12月31日，全国城轨运营里程已高达9 192.62 km，多数城市已经形成线网级规模，而且未来仍具有较大的发展空间。城轨的快速发展在一定程度上缓解了城市交通拥堵问题，同时也成为城市交通领域实现节能减排的重要途径，但是城轨的能源消耗问题也成为制约其绿色低碳发展的重要因素[6]。在城轨全生命周期中，运营阶段是持续时间最长、能源消耗最大且产生碳排放最多的阶段[7]。通过文献调研发现，当前对于城轨运营阶段节能降耗的研究主要集中在列车牵引能耗[8-13]和车站（含车辆段）运行能耗2 个方面，而对于伴随整个运营周期的基础设施运维环节的能耗问题尚无相关研究。

本文从城轨基础设施运维管理角度出发，精准定位基础设施运维过程中易出现资源或能源过耗的环节，有效挖掘其节能减排潜力，开发城轨基础设施运维管理平台；同时，以运维管理平台为依托，从运维数据资产管理、基础设施状态精准评价与智能维修决策分析、运维作业流程与运维资源调度3个方面对节能减排的实现过程进行了系统探讨，可为城轨行业助力国家双碳工作提供参考和借鉴。

2 平台建设思路

2.1 基础设施运维资源过耗问题

基础设施运维中，主要在3个环节存在资源过耗问题：数据资料应用与共享过程中产生的大量纸质资源消耗；检测分析过程中因过检、过修产生的人力物力过耗；运维资源调度中因资源配置不合理等问题产生的大量资源过耗。

（1）在数据资料应用过程中，由于当前大部分运营管理单位仍以纸质台账的方式进行主要数据资产的储存与使用，从而导致大量的纸质资源被耗费，这与国家倡导的城轨绿色低碳发展要求不符。因此，亟需依托快速发展的信息技术，通过数字化的方式实现无纸化管理，有效降低能源消耗。

（2）在检测数据分析与检修决策方面，现有维修形式大多为“计划修”与“故障修”，前者为了保证运营安全存在大量过检过修问题，造成资源浪费；后者由于故障的劣化程度较高，在维修作业时会消耗更多的人力物力。因此，需要推进智能化状态评价与维修决策，提供最佳的检测维修建议，实现“预防修”，减少人力物力资源浪费。

（3）在运维资源调度方面存在人员分配不均、检修物资使用粗放式管理、资源分配冲突等问题，因此亟需开展智能化工单管理，实现人员物资的自动调度，提升资源利用率与维修效率，从而降低人、财、物匹配不合理带来的附加能耗，节省各项资源。

针对上述城轨基础设施运维3个环节中的资源过耗问题，本文从节能降耗的角度建立了基础设施运维管理平台，通过信息化手段深入挖掘节能减排潜力，有效提升资源利用率，大幅减少资源消耗，从而响应国家双碳政策。

2.2 以节能减排为目标的基础设施运维平台建设

基础设施运维管理平台以“一平台、三中心”为核心，分别构建了基础数据管理中心、检测分析管理中心与运维综合管理中心，如图1所示。平台有效实现了基础设施综合管理，从而解决基础设施运维3个环节中的资源过耗问题。该平台通过对基础数据进行统一管理，利用数据感知手段对不同来源数据进行汇集，通过技术支撑实现数据的综合应用，为基础设施运维环节的节能减排工作提供有效支持。

图1 基础设施运维管理平台首页

（1）基础数据管理中心主要解决传统纸质资料打印中的纸张浪费问题，实现数据资产电子化传阅、共享和使用。通过基础数据管理中心构建基础设施运维数据管理方法、数据治理标准、数据编码规范，形成数据资产目录，可实现基础设施数据规范化、数字化管理，彻底摒弃传统的纸质文件，实现全部数据台账、数据资产的在线查看，在减少资源消耗、推进低碳节能的同时为数据分析奠定数据基础。

（2）检测分析管理中心主要解决因传统分析方法不准确、不全面、不综合而导致的过检过修、检修资源浪费问题。检测分析管理中心基于基础数据台账及运维业务数据，可实现多类型检测数据的关联和对比分析，提升对城轨基础设施检测、监测和巡检数据的分析水平与评价能力，从而减少因人工分析误差而产生的人力、物力资源的附加消耗；可形成基础设施状态评估与告警预警方法，推动“计划修”“故障修”向“预防修”转变，加强检修工作的科学化、合理化，减少紧急维修次数，大幅减少因过度检修而产生的资源浪费；通过地理信息系统（GIS）+建筑信息模型（BIM）可视化技术，将各专业设备设施及病害信息展示在地图上，辅助运维人员快速定位检修位置，缩短检修时间，提升检修效率，进而有效降低因故障定位和故障确认问题而产生的检修超时与资源过耗。

（3）运维综合管理中心主要解决运维资源调度中人员组织和检修资源调度不合理的问题。通过综合运维管理中心，可实现运维管理工作全流程信息化闭环，通过建立线上作业计划、人员工时、工单、问题库和资源等管理功能，省去冗杂的线下审批环节；通过对日常工务运维业务流程化管理，可实现人员物资的科学合理规划，减少物资消耗，精简管理环节，提升管理效率；通过人员物资自动分配，保证人员与物资的合理、高效配置，避免因资源调度不及时、分配不当等原因造成不必要的人力物力损耗。

3 基础设施运维管理平台应用效果

3.1 运维数据资产管理

平台主要通过基础数据管理中心对运维数据资产进行有效管理。目前，该平台已针对某地铁运营线路进行了落地应用，对线路、土建、供电和通号等专业的基础设施台账、检测数据结果、人员台账、物资台账和技术资料等数据进行了录入、汇总、分类与管理工作，数据台账管理界面如图2所示。通过开展运维数据资产管理，主要可在以下方面实现节能减排。

图2 数据台账管理

（1）将纸质台账转变为电子台账并集中于基础设施运维平台，使现场运维人员可在线查看、编辑电子化台账，在减少纸质台账率、推进绿色办公、降低数据管理成本的同时，高效开展台账管理，提升台账检索与管理效率。

（2）降低数据获取、数据存储和数据调用等环节的工作难度与工作量，节省人力资源消耗。

（3）通过采用便于维护的电子台账，可节约大量实际办公空间，降低因纸质台账储存与管理需要而带来的环境管理成本，提升空间利用效率。

3.2 基础设施状态精准评价与智能维修决策分析

平台主要通过检测分析管理中心开展基础设施状态精准评价与智能维修决策分析工作。结合实际检测技术应用情况与数据基础，开展轨道、桥梁和隧道等基础设施检测数据的自动化与多维度分析；基于检测数据开展状态评估、问题诊断以及健康状态预测等技术研究，实现数据中台对具体检修业务的有效支撑；通过可视化技术，用户可直观了解各线路的简要检测情况、浏览整体线路的检测问题、查看对应线路的问题情况，快速定位目标线路问题位置点并查看对应位置点的轨道质量具体信息及各项检测情况。通过基础设施状态精准评价与智能维修决策分析，主要可在以下方面实现节能减排。

（1）利用多期检测结果叠加分析，实现如图3所示的线路状态趋势变化分析，根据数据变化趋势提前发现异常变化，对问题进行预警，指导针对性检测与预防性维修。

图3 线路状态趋势变化分析图

（2）通过对检测数据标准化管理与线路状态扣分分类分级管理，实现如图4所示的全线路单元化、网格化的基础设施状态综合评价打分。根据各评价单元得分情况科学制定下一阶段检查计划，减少高分区段不必要的检查，节约检查作业资源。根据问题种类与问题严重程度，结合基础设施台账、履历，形成合理的设备维保周期，减少过度维修，节约维修资源。

图4 线路状态综合评价

3.3 运维作业流程与运维资源调度

平台主要通过运维综合管理中心开展运维作业流程与运维资源调度管理工作。通过开展计划管理、工单管理、问题库管理和人员管理等多种管理，实现如图5、图6所示的运维管理工作全流程信息化闭环，满足运维作业各环节中的资源智能化分配，提升资源分配与使用效率。通过运维作业流程与运维资源调度管理，主要可在以下方面实现节能减排。

图5 运维全流程闭环管理

图6 检修工单管理

（1）汇集各类运维作业数据资源并进行归类，便于运维管理人员快速调取各类数据，提升运维管理效率，降低因人工归类数据和人工检索数据带来的人力资源消耗。

（2）建立完善的线上运维检修管理流程，实现运维管理工作全流程信息化闭环。省去冗杂的线下审批环节，推动日常工务运维业务流程化，精简管理环节，提升管理效率；通过建立电子工单，实现无纸化办公，减少物资消耗。

（3）平台通过人员资质台账管理与物资设备管理功能，实现检修作业中人员与物资的最优调度，从而保证每位人员均可投入自身最擅长的工作中，提升人员的利用率；同时，利用智能算法结合历史数据实现检修作业物资的合理规划，减少作业中物资的浪费，具体如图7、图8所示。

图7 人员资质台账管理

4 结语

本文以国家双碳战略为背景，为有效挖掘城轨节能减排潜力，从基础设施运维管理角度出发，开发了城轨基础设施运维管理平台。该平台从数据电子化资产管理、检测结果精准分析与智能决策和检修资源智能化调度等方面在一定程度上实现了基础设施运维过程中节能降耗的目标，这对于保证城轨绿色低碳发展、助力国家双碳战略具有十分重要的意义。