隨著我國高速鐵路和城市軌道交通 運營規(guī)模的迅速擴大和“一帶一路”戰(zhàn)略的實施，整個行業(yè)對于保障運營安全、提高服務質(zhì)量及降低運營成本，開始顯現(xiàn)巨大的剛性需求，軌道交通運維業(yè)務日益成為全行業(yè)關注的新焦點。這給軌道交通運維技術的創(chuàng)新提出了更高的要求，也給軌道交通運維產(chǎn)業(yè)開辟了極其廣闊的發(fā)展空間，并帶來了良好的發(fā)展機遇。在這種環(huán)境下，軌道交通智能運維產(chǎn)業(yè)應運而生，各界在對軌道交通智能運維產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景寄予厚望的同時，也存在一些認識上的差異。

1、軌道交通智能運維體系構建

運維工作的目的

運維有運行和維護兩重含義。軌道交通運維工作的目的在于：確保軌道交通安全、穩(wěn)定、高效經(jīng)濟地運營。

（1）安全是指系統(tǒng)在風險可控的狀態(tài)下運行，保證乘客、公眾與軌道交通工作人員的人身安全，以及運輸貨物與軌道交通設施設備的完好。

（2）穩(wěn)定是指持續(xù)地向用戶提供可用、準確和完善的服務。

（3）高效經(jīng)濟是指確保系統(tǒng)的運營效率，以合理的成本和資源投入實現(xiàn)較高的乘客及貨物周轉(zhuǎn)量，即在確保軌道交通安全運行的前提下，以合理的成本完成系統(tǒng)預定的運輸服務任務和達到規(guī)定的服務指標水平。軌道交通作為典型的設備設施資產(chǎn)密集型行業(yè)，設備設施數(shù)量巨大，涉及專業(yè)多。按照規(guī)范的運維工作標準來確保相關設備設施正常、高效地運行，是軌道交通安全、穩(wěn)定、高效經(jīng)濟運營的決定性因素。

我國軌道交通智能運維現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

面臨的挑戰(zhàn)

我國正處于軌道交通大發(fā)展時期，隨著線網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，面對人員分布不均、線路個性化、技術水平差異化、設備制式多樣化、客流量持續(xù)攀升、擁擠度超標以及需要高效應對突發(fā)事件的局面，對設施和設備的可靠性（Reliability）、可用性（Availability）、可維修性（Maintainability）和安全性（Safety）（4 者縮寫為“ RAMS”）提出了越來越高的要求。龐大的運營規(guī)模和復雜的裝備體系，加上大量設施設備的更新改造任務，給軌道交通的運維管理帶來了巨大的壓力和沉重的負擔（下圖）。

我國已開通的軌道交通運維業(yè)務大多沿用傳統(tǒng)運維模式，其特點有：①多預防修、故障修，少預知修；②大量使用人工操作，運維效率較低；③運維數(shù)據(jù)不夠細化，頻度不夠高；④缺少處理、分析設備設施大數(shù)據(jù)的系統(tǒng)平臺和智能化應用；⑤業(yè)主不能及時、透明地管理維保過程，事后緊急處理情況較多。這既影響服務質(zhì)量的提高，又會帶來安全隱患。隨著后續(xù)更大規(guī)模線路的開通運營，依靠傳統(tǒng)的軌道交通運維模式已經(jīng)很難滿足行業(yè)快速發(fā)展的需要。例如，2016 年，某地鐵進行專業(yè)列車日檢超18 萬次、均衡修6 000 余次、架大修超150 列次；若按目前運維模式，至2020 年，每年至少需進行列車日檢40 萬次、均衡修10 000 次、架大修700 列次。

目前，地鐵車輛的維修方式普遍采用庫內(nèi)人工檢測的方式，專業(yè)檢修設備是否齊備，自動化程度的高低，以及“人”的因素（如經(jīng)驗、技術能力、責任心等）都會直接影響檢查結(jié)果。因此庫內(nèi)檢測存在檢測方式不精確、不及時、不全面等弊端。此外，新建線路和更新改造項目會采用最新技術，這些技術同既有設備存在較大差異，從而使人機關系產(chǎn)生變化，導致故障率不穩(wěn)定。

創(chuàng)新工作動態(tài)

在網(wǎng)絡化運營規(guī)模迅速擴大的新形勢下，軌道交通運維管理人員的大量增加和粗放的運維管理模式，使得運維成本居高不下，并保持上升態(tài)勢。因此，進入網(wǎng)絡化運營的單位近些年來都在嘗試和尋求新的運維模式，并開展了一些圍繞運維智能化的課題研究和技術創(chuàng)新項目，以提高運維業(yè)務水平。其中包括以下典型項目：

（1）高鐵與城市軌道交通車輛綜合監(jiān)測系統(tǒng)的研發(fā)；

（2）基于全壽命周期的關鍵設施設備系統(tǒng)健康監(jiān)測和智能診斷管理系統(tǒng)課題研究與實踐；

（3）以預防性維護為主的定修機制向基于可靠性的狀態(tài)維修機制轉(zhuǎn)變的研究；

（4）基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型的全壽命周期大數(shù)據(jù)實時處理技術研究；

（5）基于物聯(lián)網(wǎng)的關鍵設施設備故障預警系統(tǒng)的研究開發(fā)；

（6）采用生命周期成本（Life CycleCost，LCC）管理對設備進行全壽命周期成本分析評估；

（7）列車安全狀態(tài)在途監(jiān)測預警和網(wǎng)絡化維保系統(tǒng)開發(fā)；

（8）城市軌道交通基礎設施故障預測與健康管理系統(tǒng)研究開發(fā)；

（9）基于建筑信息模型化（Building InformationModeling，BIM）的設計施工運維全過程管理平臺研發(fā)；

（10）地鐵運營盾構隧道承載機理和破壞機制研究；

（11）地鐵運營隧道的智慧監(jiān)控與運維；

（12）智能機器人在地鐵隧道巡檢領域的應用；

（13）基于MIoT+BIM+GIS 的橋梁健康監(jiān)測與管養(yǎng)系統(tǒng)；

（14）地鐵橋隧結(jié)構運維監(jiān)測技術應用；

（15）移動巡檢系統(tǒng)開發(fā)；

（16）城市軌道交通自動售檢票系統(tǒng)（AutomaticFare Collection System，AFC）維修模式優(yōu)化的研究和實踐；

（17）供電設備在線監(jiān)測系統(tǒng)研發(fā)。

通過分析這些課題和項目可知，采用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新技術構建綜合信息管理平臺，對軌道交通的關鍵設備設施進行全生命周期的健康監(jiān)測和故障智能診斷預警及成本分析，是業(yè)界普遍關注的熱點。

創(chuàng)新工作存在的問題

目前國內(nèi)各運營單位在設備檢修維護模式、設備運維管理體系以及整體信息化、自動化程度等方面的創(chuàng)新工作都還處于起步階段。智能運維管理大多集中在性能管理與故障處理上，距離實現(xiàn)智能運維功能的整合還有一定差距。開發(fā)的信息系統(tǒng)各自獨立，缺乏各系統(tǒng)間互聯(lián)互通的考慮，形成一些“信息孤島”，無法充分發(fā)揮信息化的整體優(yōu)勢。從總體上看，存在許多需要深入研究的課題以及需要改進的技術。智能運維創(chuàng)新工作面臨如下共性問題：

（1）各智能運維系統(tǒng)分離建設，缺少頂層設計和統(tǒng)一的管理平臺；

（2）不同線路或系統(tǒng)的運維綜合管理信息化程度差異大；

（3）企業(yè)智能運維管理創(chuàng)新能力不足；

（4）缺乏統(tǒng)一的運維管理體系標準；

（5）缺乏統(tǒng)一的運維管理技術標準；

（6）缺乏統(tǒng)一的運維管理評價標準。

軌道交通智能運維體系建設思路

智慧軌道交通是智慧城市體系的重要組成部分

2013年，國家科技部、國家標準化管理委員會確定國家 “智慧城市”技術和標準。智慧軌道交通是智慧城市建設的重要組成部分，需在信息化、大數(shù)據(jù)的基礎上構建。智慧軌道交通作為城市公共交通的骨干，其含義是在軌道交通領域中充分運用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能、自動控制、移動互聯(lián)網(wǎng)等技術，對軌道交通管理、運輸、公眾出行等領域以及軌道交通建設管理進行全方位全過程的管控，使軌道交通系統(tǒng)在局部區(qū)域、整個城市，甚至更大的時空范圍內(nèi)具備感知、互聯(lián)、分析、預測、控制等能力，以充分保障軌道交通安全，發(fā)揮軌道交通基礎設施效能，提升軌道交通系統(tǒng)運行效率和管理水平，為公眾的通暢出行和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展服務。

自2018 年7 月1 日起施行的《城市軌道交通運營管理規(guī)定》（交通運輸部令 2018 年第8 號）要求：“應當建立城市軌道交通智能管理系統(tǒng)，對所有運營過程、區(qū)域和關鍵設施設備進行監(jiān)管，具備運行控制、關鍵設施和關鍵部位監(jiān)測、風險管控和隱患排查、應急處置、安全監(jiān)控等功能，并實現(xiàn)運營單位和各級交通運輸主管部門之間的信息共享，提高運營安全管理水平。”

主要工作內(nèi)容

為了解決軌道交通智能運維的問題，將傳統(tǒng)的周期性計劃修轉(zhuǎn)變?yōu)榛跍y試分析的狀態(tài)修和基于評估先驗的預知修（下圖），需要采用先進的技術，將傳統(tǒng)以人工為主的運維管理轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣踊?、信息化的智能監(jiān)測維護方式。

具體工作內(nèi)容可以理解為：利用傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)、云平臺、大數(shù)據(jù)、深度與自主學習、協(xié)作、分享等技術手段，搭建智能運維管理平臺，實施精準的狀態(tài)感知、可靠的狀態(tài)預測以及應用“互聯(lián)網(wǎng)+”，通過進行流程管理、事件管理、問題管理、變更管理、發(fā)布管理、運行管理、知識管理、綜合分析管理，實現(xiàn)運營故障處置、駕駛行為評估、運營組織管理、列車能耗管理、設備健康評估、設備安全預警和數(shù)據(jù)共享等。

業(yè)務開展影響因素

影響軌道交通智能運維業(yè)務開展的因素有如下方面：

（1）軌道交通設計、建設、運營技術標準（國際、國家、團體）；

（2）基于項目全生命周期LCC 的軌道交通運維體系；

（3）軌道交通系統(tǒng)安全性及維保方法；

（4）建設、運營主體與運維專業(yè)服務市場；

（5）智能運維技術創(chuàng)新體系建設。

平臺架構

（1）接入采集。對于設備狀態(tài)、工況、維護保養(yǎng)和外接系統(tǒng)，采集設備全壽命周期的各類數(shù)據(jù)，打破獨立感知監(jiān)控的信息孤島格局。

（2）處理存儲。利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)，以及高性能的數(shù)據(jù)接入、處理、存儲技術，建立知識庫、模型庫。

（3）算法分析。運用云計算、人工智能和大數(shù)據(jù)挖掘算法對海量數(shù)據(jù)進行深入挖掘和分析。

（4）智能應用。借助移動互聯(lián)的大數(shù)據(jù)和可視化軟件，實現(xiàn)多維可視化智能管理、移動應用、監(jiān)控報警以及智能報表。

例如，某地鐵線路的綜合監(jiān)控系統(tǒng)（IntegratedSupervisory Control System，ISCS）有超過15 萬監(jiān)測點，日均產(chǎn)生監(jiān)測數(shù)據(jù)超過5 億條。某地鐵線路的自動列車監(jiān)控系統(tǒng)（Automatic Train Supervision，ATS）每天產(chǎn)生的日志平均約在25 萬條，一年的數(shù)據(jù)量高達9 000 萬條。依托上述智能運維管理平臺，可采集、存儲、分析海量數(shù)據(jù)，確保軌道交通運營的安全性和經(jīng)濟性。

主要功能

（1）在線監(jiān)測、移動過程管理。包括整合信息孤島，實時預警，生成移動工單及進行可視化管理。

（2）設備健康智能管理。包括數(shù)據(jù)驅(qū)動的故障管理，智能預測及性能衰退分析。

（3）升級設備維護管理。包括消除過度維修和欠維修的情況，優(yōu)化備件庫存，減少人員配置，優(yōu)化運維方法及運維管理，協(xié)調(diào)企業(yè)資源計劃系統(tǒng)（EnterpriseResource Planning，ERP）、制造企業(yè)生產(chǎn)過程執(zhí)行系統(tǒng)（Manufacturing Execution System ，MES）和客戶關系管理系統(tǒng)（Customer Relationship Management，CRM）等各相關管理系統(tǒng)。

實施步驟

（1）以項目建設運營為主線，進行基于大數(shù)據(jù)的智能運維管理體系頂層設計，建立軌道交通網(wǎng)絡信息管理基礎數(shù)據(jù)核心框架。

（2）打破專業(yè)維護、系統(tǒng)維護的傳統(tǒng)體制，將分散且相互獨立的項目全生命周期的業(yè)務數(shù)據(jù)（包括：基于BIM 的勘察設計數(shù)據(jù)，基于項目信息管理PIM 的工程建設管理數(shù)據(jù)，基于大數(shù)據(jù)云技術的智能運維數(shù)據(jù)，基于數(shù)據(jù)的實時動態(tài)RAMS 管理數(shù)據(jù)，基于辦公自動化系統(tǒng)OA、企業(yè)資產(chǎn)管理系統(tǒng)EAM、ERP 等的企業(yè)經(jīng)營管理數(shù)據(jù)）按照統(tǒng)一的標準進行串接積累和管控，使其成為能與基礎數(shù)據(jù)核心框架對接的獨立模塊。

（3）采用大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)和云技術將上述模塊有機地組合成綜合管理數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，整合傳統(tǒng)的管理信息數(shù)據(jù)。

智能運維管理優(yōu)勢與效果

實施智能運維管理可以有效提升運維管理的智能化程度，有利于增強軌道交通的可靠性、可用性、可維護性和安全性，提高服務質(zhì)量和水平，降低企業(yè)運營成本；同時，為實現(xiàn)智慧城市的宏偉目標奠定扎實的基礎。

例如，通過列車智能運維管理可以對列車狀態(tài)進行實時監(jiān)測與報警，評估預測列車的安全狀態(tài)，使列車維保支持功能網(wǎng)絡化，其優(yōu)勢與效果如下：

（1）通過數(shù)字化，簡化設備和布線；

（2）通過自動智能診斷，提高診斷效率；

（3）進行無線實時傳輸，無需人工下載；

（4）通過預測評估，為狀態(tài)修提供基于RAMS 的數(shù)據(jù)支撐；

（5）實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)+，提高資源利用效率；

（6）列車工況遠程可視，可進行遠程處置指導，因此處置速度快；

（7）易于擴展、可充分保護前期投資，因此擴展性好；

（8）可減少列車購置數(shù)量。

2、軌道交通智能運維產(chǎn)業(yè)展望

軌道交通運維智能化將成為我國智慧經(jīng)濟發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)之一。加快軌道交通智能化發(fā)展，一方面有助于推進我國交通行業(yè)的發(fā)展進程，另一方面也有助于帶動與軌道交通智能化相關領域的發(fā)展，從而促進我國相關科技的進步。軌道交通作為智慧城市的主要標志，其建設運營規(guī)模不斷增大，軌道交通智能化系統(tǒng)市場的容量也隨之擴大，從而推動軌道交通智能運維行業(yè)向著社會化、專業(yè)化、智能化的方向健康發(fā)展。