隨著我國(guó)高速鐵路和城市軌道交通 運(yùn)營(yíng)規(guī)模的迅速擴(kuò)大和“一帶一路”戰(zhàn)略的實(shí)施，整個(gè)行業(yè)對(duì)于保障運(yùn)營(yíng)安全、提高服務(wù)質(zhì)量及降低運(yùn)營(yíng)成本，開始顯現(xiàn)巨大的剛性需求，軌道交通運(yùn)維業(yè)務(wù)日益成為全行業(yè)關(guān)注的新焦點(diǎn)。這給軌道交通運(yùn)維技術(shù)的創(chuàng)新提出了更高的要求，也給軌道交通運(yùn)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(jī)遇。在這種環(huán)境下，軌道交通智能運(yùn)維產(chǎn)業(yè)應(yīng)運(yùn)而生，各界在對(duì)軌道交通智能運(yùn)維產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景寄予厚望的同時(shí)，也存在一些認(rèn)識(shí)上的差異。

1、軌道交通智能運(yùn)維體系構(gòu)建

運(yùn)維工作的目的

運(yùn)維有運(yùn)行和維護(hù)兩重含義。軌道交通運(yùn)維工作的目的在于：確保軌道交通安全、穩(wěn)定、高效經(jīng)濟(jì)地運(yùn)營(yíng)。

（1）安全是指系統(tǒng)在風(fēng)險(xiǎn)可控的狀態(tài)下運(yùn)行，保證乘客、公眾與軌道交通工作人員的人身安全，以及運(yùn)輸貨物與軌道交通設(shè)施設(shè)備的完好。

（2）穩(wěn)定是指持續(xù)地向用戶提供可用、準(zhǔn)確和完善的服務(wù)。

（3）高效經(jīng)濟(jì)是指確保系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)效率，以合理的成本和資源投入實(shí)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(yùn)行的前提下，以合理的成本完成系統(tǒng)預(yù)定的運(yùn)輸服務(wù)任務(wù)和達(dá)到規(guī)定的服務(wù)指標(biāo)水平。軌道交通作為典型的設(shè)備設(shè)施資產(chǎn)密集型行業(yè)，設(shè)備設(shè)施數(shù)量巨大，涉及專業(yè)多。按照規(guī)范的運(yùn)維工作標(biāo)準(zhǔn)來確保相關(guān)設(shè)備設(shè)施正常、高效地運(yùn)行，是軌道交通安全、穩(wěn)定、高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)營(yíng)的決定性因素。

我國(guó)軌道交通智能運(yùn)維現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

面臨的挑戰(zhàn)

我國(guó)正處于軌道交通大發(fā)展時(shí)期，隨著線網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，面對(duì)人員分布不均、線路個(gè)性化、技術(shù)水平差異化、設(shè)備制式多樣化、客流量持續(xù)攀升、擁擠度超標(biāo)以及需要高效應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的局面，對(duì)設(shè)施和設(shè)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(yùn)營(yíng)規(guī)模和復(fù)雜的裝備體系，加上大量設(shè)施設(shè)備的更新改造任務(wù)，給軌道交通的運(yùn)維管理帶來了巨大的壓力和沉重的負(fù)擔(dān)（下圖）。

我國(guó)已開通的軌道交通運(yùn)維業(yè)務(wù)大多沿用傳統(tǒng)運(yùn)維模式，其特點(diǎn)有：①多預(yù)防修、故障修，少預(yù)知修；②大量使用人工操作，運(yùn)維效率較低；③運(yùn)維數(shù)據(jù)不夠細(xì)化，頻度不夠高；④缺少處理、分析設(shè)備設(shè)施大數(shù)據(jù)的系統(tǒng)平臺(tái)和智能化應(yīng)用；⑤業(yè)主不能及時(shí)、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(wù)質(zhì)量的提高，又會(huì)帶來安全隱患。隨著后續(xù)更大規(guī)模線路的開通運(yùn)營(yíng)，依靠傳統(tǒng)的軌道交通運(yùn)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(jìn)行專業(yè)列車日檢超18 萬(wàn)次、均衡修6 000 余次、架大修超150 列次；若按目前運(yùn)維模式，至2020 年，每年至少需進(jìn)行列車日檢40 萬(wàn)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(kù)內(nèi)人工檢測(cè)的方式，專業(yè)檢修設(shè)備是否齊備，自動(dòng)化程度的高低，以及“人”的因素（如經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)能力、責(zé)任心等）都會(huì)直接影響檢查結(jié)果。因此庫(kù)內(nèi)檢測(cè)存在檢測(cè)方式不精確、不及時(shí)、不全面等弊端。此外，新建線路和更新改造項(xiàng)目會(huì)采用最新技術(shù)，這些技術(shù)同既有設(shè)備存在較大差異，從而使人機(jī)關(guān)系產(chǎn)生變化，導(dǎo)致故障率不穩(wěn)定。

創(chuàng)新工作動(dòng)態(tài)

在網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)規(guī)模迅速擴(kuò)大的新形勢(shì)下，軌道交通運(yùn)維管理人員的大量增加和粗放的運(yùn)維管理模式，使得運(yùn)維成本居高不下，并保持上升態(tài)勢(shì)。因此，進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)的單位近些年來都在嘗試和尋求新的運(yùn)維模式，并開展了一些圍繞運(yùn)維智能化的課題研究和技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目，以提高運(yùn)維業(yè)務(wù)水平。其中包括以下典型項(xiàng)目：

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

（2）基于全壽命周期的關(guān)鍵設(shè)施設(shè)備系統(tǒng)健康監(jiān)測(cè)和智能診斷管理系統(tǒng)課題研究與實(shí)踐；

（3）以預(yù)防性維護(hù)為主的定修機(jī)制向基于可靠性的狀態(tài)維修機(jī)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(shí)時(shí)處理技術(shù)研究；

（5）基于物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)施設(shè)備故障預(yù)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(duì)設(shè)備進(jìn)行全壽命周期成本分析評(píng)估；

（7）列車安全狀態(tài)在途監(jiān)測(cè)預(yù)警和網(wǎng)絡(luò)化維保系統(tǒng)開發(fā)；

（8）城市軌道交通基礎(chǔ)設(shè)施故障預(yù)測(cè)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(shè)計(jì)施工運(yùn)維全過程管理平臺(tái)研發(fā)；

（10）地鐵運(yùn)營(yíng)盾構(gòu)隧道承載機(jī)理和破壞機(jī)制研究；

（11）地鐵運(yùn)營(yíng)隧道的智慧監(jiān)控與運(yùn)維；

（12）智能機(jī)器人在地鐵隧道巡檢領(lǐng)域的應(yīng)用；

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

（14）地鐵橋隧結(jié)構(gòu)運(yùn)維監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用；

（15）移動(dòng)巡檢系統(tǒng)開發(fā)；

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

（17）供電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研發(fā)。

通過分析這些課題和項(xiàng)目可知，采用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)構(gòu)建綜合信息管理平臺(tái)，對(duì)軌道交通的關(guān)鍵設(shè)備設(shè)施進(jìn)行全生命周期的健康監(jiān)測(cè)和故障智能診斷預(yù)警及成本分析，是業(yè)界普遍關(guān)注的熱點(diǎn)。

創(chuàng)新工作存在的問題

目前國(guó)內(nèi)各運(yùn)營(yíng)單位在設(shè)備檢修維護(hù)模式、設(shè)備運(yùn)維管理體系以及整體信息化、自動(dòng)化程度等方面的創(chuàng)新工作都還處于起步階段。智能運(yùn)維管理大多集中在性能管理與故障處理上，距離實(shí)現(xiàn)智能運(yùn)維功能的整合還有一定差距。開發(fā)的信息系統(tǒng)各自獨(dú)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(shì)。從總體上看，存在許多需要深入研究的課題以及需要改進(jìn)的技術(shù)。智能運(yùn)維創(chuàng)新工作面臨如下共性問題：

（1）各智能運(yùn)維系統(tǒng)分離建設(shè)，缺少頂層設(shè)計(jì)和統(tǒng)一的管理平臺(tái)；

（2）不同線路或系統(tǒng)的運(yùn)維綜合管理信息化程度差異大；

（3）企業(yè)智能運(yùn)維管理創(chuàng)新能力不足；

（4）缺乏統(tǒng)一的運(yùn)維管理體系標(biāo)準(zhǔn)；

（5）缺乏統(tǒng)一的運(yùn)維管理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；

（6）缺乏統(tǒng)一的運(yùn)維管理評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

軌道交通智能運(yùn)維體系建設(shè)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(guó)家科技部、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)確定國(guó)家 “智慧城市”技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)。智慧軌道交通是智慧城市建設(shè)的重要組成部分，需在信息化、大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上構(gòu)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(lǐng)域中充分運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能、自動(dòng)控制、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，對(duì)軌道交通管理、運(yùn)輸、公眾出行等領(lǐng)域以及軌道交通建設(shè)管理進(jìn)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(gè)城市，甚至更大的時(shí)空范圍內(nèi)具備感知、互聯(lián)、分析、預(yù)測(cè)、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(chǔ)設(shè)施效能，提升軌道交通系統(tǒng)運(yùn)行效率和管理水平，為公眾的通暢出行和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展服務(wù)。

自2018 年7 月1 日起施行的《城市軌道交通運(yùn)營(yíng)管理規(guī)定》（交通運(yùn)輸部令 2018 年第8 號(hào)）要求：“應(yīng)當(dāng)建立城市軌道交通智能管理系統(tǒng)，對(duì)所有運(yùn)營(yíng)過程、區(qū)域和關(guān)鍵設(shè)施設(shè)備進(jìn)行監(jiān)管，具備運(yùn)行控制、關(guān)鍵設(shè)施和關(guān)鍵部位監(jiān)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)管控和隱患排查、應(yīng)急處置、安全監(jiān)控等功能，并實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)單位和各級(jí)交通運(yùn)輸主管部門之間的信息共享，提高運(yùn)營(yíng)安全管理水平。”

主要工作內(nèi)容

為了解決軌道交通智能運(yùn)維的問題，將傳統(tǒng)的周期性計(jì)劃修轉(zhuǎn)變?yōu)榛跍y(cè)試分析的狀態(tài)修和基于評(píng)估先驗(yàn)的預(yù)知修（下圖），需要采用先進(jìn)的技術(shù)，將傳統(tǒng)以人工為主的運(yùn)維管理轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣?dòng)化、信息化的智能監(jiān)測(cè)維護(hù)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(dòng)互聯(lián)、云平臺(tái)、大數(shù)據(jù)、深度與自主學(xué)習(xí)、協(xié)作、分享等技術(shù)手段，搭建智能運(yùn)維管理平臺(tái)，實(shí)施精準(zhǔn)的狀態(tài)感知、可靠的狀態(tài)預(yù)測(cè)以及應(yīng)用“互聯(lián)網(wǎng)+”，通過進(jìn)行流程管理、事件管理、問題管理、變更管理、發(fā)布管理、運(yùn)行管理、知識(shí)管理、綜合分析管理，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)故障處置、駕駛行為評(píng)估、運(yùn)營(yíng)組織管理、列車能耗管理、設(shè)備健康評(píng)估、設(shè)備安全預(yù)警和數(shù)據(jù)共享等。

業(yè)務(wù)開展影響因素

影響軌道交通智能運(yùn)維業(yè)務(wù)開展的因素有如下方面：

（1）軌道交通設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（國(guó)際、國(guó)家、團(tuán)體）；

（2）基于項(xiàng)目全生命周期LCC 的軌道交通運(yùn)維體系；

（3）軌道交通系統(tǒng)安全性及維保方法；

（4）建設(shè)、運(yùn)營(yíng)主體與運(yùn)維專業(yè)服務(wù)市場(chǎng)；

（5）智能運(yùn)維技術(shù)創(chuàng)新體系建設(shè)。

平臺(tái)架構(gòu)

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

（2）處理存儲(chǔ)。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(chǔ)技術(shù)，建立知識(shí)庫(kù)、模型庫(kù)。

（3）算法分析。運(yùn)用云計(jì)算、人工智能和大數(shù)據(jù)挖掘算法對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘和分析。

（4）智能應(yīng)用。借助移動(dòng)互聯(lián)的大數(shù)據(jù)和可視化軟件，實(shí)現(xiàn)多維可視化智能管理、移動(dòng)應(yīng)用、監(jiān)控報(bào)警以及智能報(bào)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(wàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，日均產(chǎn)生監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超過5 億條。某地鐵線路的自動(dòng)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(wàn)條，一年的數(shù)據(jù)量高達(dá)9 000 萬(wàn)條。依托上述智能運(yùn)維管理平臺(tái)，可采集、存儲(chǔ)、分析海量數(shù)據(jù)，確保軌道交通運(yùn)營(yíng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

主要功能

（1）在線監(jiān)測(cè)、移動(dòng)過程管理。包括整合信息孤島，實(shí)時(shí)預(yù)警，生成移動(dòng)工單及進(jìn)行可視化管理。

（2）設(shè)備健康智能管理。包括數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的故障管理，智能預(yù)測(cè)及性能衰退分析。

（3）升級(jí)設(shè)備維護(hù)管理。包括消除過度維修和欠維修的情況，優(yōu)化備件庫(kù)存，減少人員配置，優(yōu)化運(yùn)維方法及運(yùn)維管理，協(xié)調(diào)企業(yè)資源計(jì)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(guān)系管理系統(tǒng)（Customer Relationship Management，CRM）等各相關(guān)管理系統(tǒng)。

實(shí)施步驟

（1）以項(xiàng)目建設(shè)運(yùn)營(yíng)為主線，進(jìn)行基于大數(shù)據(jù)的智能運(yùn)維管理體系頂層設(shè)計(jì)，建立軌道交通網(wǎng)絡(luò)信息管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)核心框架。

（2）打破專業(yè)維護(hù)、系統(tǒng)維護(hù)的傳統(tǒng)體制，將分散且相互獨(dú)立的項(xiàng)目全生命周期的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)（包括：基于BIM 的勘察設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，基于項(xiàng)目信息管理PIM 的工程建設(shè)管理數(shù)據(jù)，基于大數(shù)據(jù)云技術(shù)的智能運(yùn)維數(shù)據(jù)，基于數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)RAMS 管理數(shù)據(jù)，基于辦公自動(dòng)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(yíng)管理數(shù)據(jù)）按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行串接積累和管控，使其成為能與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)核心框架對(duì)接的獨(dú)立模塊。

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

智能運(yùn)維管理優(yōu)勢(shì)與效果

實(shí)施智能運(yùn)維管理可以有效提升運(yùn)維管理的智能化程度，有利于增強(qiáng)軌道交通的可靠性、可用性、可維護(hù)性和安全性，提高服務(wù)質(zhì)量和水平，降低企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本；同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)智慧城市的宏偉目標(biāo)奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。

例如，通過列車智能運(yùn)維管理可以對(duì)列車狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與報(bào)警，評(píng)估預(yù)測(cè)列車的安全狀態(tài)，使列車維保支持功能網(wǎng)絡(luò)化，其優(yōu)勢(shì)與效果如下：

（1）通過數(shù)字化，簡(jiǎn)化設(shè)備和布線；

（2）通過自動(dòng)智能診斷，提高診斷效率；

（3）進(jìn)行無線實(shí)時(shí)傳輸，無需人工下載；

（4）通過預(yù)測(cè)評(píng)估，為狀態(tài)修提供基于RAMS 的數(shù)據(jù)支撐；

（5）實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)+，提高資源利用效率；

（6）列車工況遠(yuǎn)程可視，可進(jìn)行遠(yuǎn)程處置指導(dǎo)，因此處置速度快；

（7）易于擴(kuò)展、可充分保護(hù)前期投資，因此擴(kuò)展性好；

（8）可減少列車購(gòu)置數(shù)量。

2、軌道交通智能運(yùn)維產(chǎn)業(yè)展望

軌道交通運(yùn)維智能化將成為我國(guó)智慧經(jīng)濟(jì)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(jìn)我國(guó)交通行業(yè)的發(fā)展進(jìn)程，另一方面也有助于帶動(dòng)與軌道交通智能化相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展，從而促進(jìn)我國(guó)相關(guān)科技的進(jìn)步。軌道交通作為智慧城市的主要標(biāo)志，其建設(shè)運(yùn)營(yíng)規(guī)模不斷增大，軌道交通智能化系統(tǒng)市場(chǎng)的容量也隨之?dāng)U大，從而推動(dòng)軌道交通智能運(yùn)維行業(yè)向著社會(huì)化、專業(yè)化、智能化的方向健康發(fā)展。