轨道交通设备维修维护管理信息化解决方案探析

随着“大”、“云”、“物”、“移”、“智”技术的发展，轨道交通在信息管理和控制方面取得了较大进步。为顺应未来网络化的发展趋势，各大城市已积极加入智能运维系统的研究。目前多家轨道交通企业虽已建立一些设备管理信息系统，但各个系统的业务不够完善且相对独立，忽视了设备在长期应用过程中产生的大量数据，这些数据蕴含巨大的应用价值，因此需要结合大数据及人工智能等技术构建智能运维系统。

PART.1

轨道交通设备运维现状

　　轨道交通设备运维现状主要涉及到以下四个方面：

　　(1)各专业、各线路分别进行运维管理，存在信息孤岛，各系统的开放性差，专业间、系统间互联互通困难;

　　(2)各系统建设标准不统一，软/硬件、操作系统、数据库种类繁多，重复投资问题突出;

　　(3)部分系统技术陈旧，新技术应用、弹性扩展困难，带宽受限，移动宽带接入困难;

　　(4)数字化、智能化程度低，智能感知水平有限，覆盖范围不全面，制约智能应用和智能辅助决策等。

PART.2

轨交设备维修维护管理信息化解决方案

　　1、系统网络及安全设计

　　轨道交通线网智能运维系统基于云平台方式进行部署，并建设大数据平台。其中云平台和大数据平台建议根据各城市信息化的发展，与城市轨道交通云平台、大数据平台统筹规划建设，提高投资利用的效率。轨道交通线网智能运维系统应由车站维修工区及控制中心两级平台组成，维修工区通过维修工作站、手持维修终端方式与中心智能运维平台系统进行交互，用于接收中心维修流程及维修指令下发，并上传中心平台现场维修故障人工录入，维修过程、维修进展等维修信息。中心平台用于接收各系统的告警信息及人工报送告警信息，与各生产系统进行接口，获取故障告警信息，并自动生成维修流程下发维修工区终端。同时基于积累的大数据平台数据，可实现维修策略优化调整、自动调整备件及维修工具的采购管理。智能运维系统安全需按照等级保护三级标准设计。同时根据信息系统安全等级保护第三级的规定，智能运维系统的安全建设应综合考虑物理层面、网络层面、系统层面、应用层面和管理层面的安全需求，确保智能运维系统安全稳定运营。

　　2、轨旁设备常见抗电磁干扰和轨道绝缘方式

　　车轮在线自动探伤设备因必须与车轮接触，需将检测区域轨道与两端线路轨道绝缘隔离，单侧钢轨通过导通电缆跨接接续轨道信号，这样就会出现检测区域无轨道信号导致列车运营监控系统无法监控这个区域的列车运行动态。这属于列车运营监控系统风险点之一。系统能够实时监控车轮是否有裂损、金相碾压层叠、表面剥落等严重影响列车行车安全的故障，通过比较此类接触式绝缘方式的应用被得到认可。为了不影响轨道交通信号，轨旁设备常用非接触式轨道绝缘方式，即轨旁设备与轨道不接触。一般需要对基础进行特殊处理，耗时耗力，且个别设备的检测结果精度并不理想，改进空间有限。为了使轨旁设备具备抗电磁干扰能力且不向处于同一环境的其它设备释放超过允许范围的电磁干扰，需要将单个采集单元做成一个整体。

　　为保持采集单元整体性多数设备厂家选择浇铸的方式，整体浇铸方式需要预先制作模具，且存在改制模具甚至报废的风险。浇铸完成后还需要二次加工，且有特殊要求的不适用浇铸的条件无法浇铸成型，局限性较大。

　　3、非封闭式轨道交通直流牵引系统轨旁设备接地

　　首先是设备绝缘安装后与负回流回路连接。对位于架空接触网区域的设备外露可导电体实施绝缘安装，然后使外露可导电体直接与负回流回路相连接。绝缘安装可有效避免杂散电流泄漏;设备外露可导电体与回流轨连接，即使接触网断线搭在设备外露可导电体上时也可形成短路电流通路，使牵引所保护动作迅速跳闸，保证行人安全。其次是设置障碍物保护。对位于架空接触网区域的设备外露可导电体，可设置障碍物。障碍物应位于架空接触网和设备之间，其宽度至少应等于受电弓和架空接触网区域的宽度，并且应延伸出设备两端至少0.50m。障碍物可选择下列任意一种：

　　(1)障碍物如选用绝缘材料，则应满足Ⅱ类电气设备要求，即采用双重绝缘或加强绝缘;

　　(2)障碍物如选用金属材料，则应直接与回流轨连接。

　　4、联锁设备的全电子化

　　传统的计算机联锁设备按照功能层次可划分为人机交互层、联锁主控层、联锁执行层和轨旁设备接口层4个。传统的计算机联锁轨旁设备接口层大都采用继电接口，继电接口在系统的安装、调试、功能、维护、扩展等方面均存在一些不足，而计算机联锁设备的全电子化则是针对以上不足，将传统计算机联锁执行层的输入输出处理单元和轨旁接口层的继电器组合替换为对象控制器(OCU)和全电子模块。

　　5、蓄电池监控系统方案

　　信号蓄电池监控系统应着力解决目前信号用蓄电池存在的各种隐患，监测蓄电池的工作状态，针对蓄电池本身的隐患进行自动修复，对蓄电池故障及时进行报警或者提前进行预警，将蓄电池监测信息传输至维修中心，让信号维护支持系统能够及时掌握蓄电池工作状态，为维修人员提供良好的应用工具。信号蓄电池监控系统应能实现单节、整组电池的在线监测和报警，并应具备除硫、活化和均衡功能，能将采集及处理的蓄电池信息传输至远程维修中心或维护监测系统。蓄电池监控系统通过信息化管理方式将分散的站点集中管理，实现对各个站点蓄电池的远程监测、管理、维护。通过技术手段保障蓄电池安全可靠地工作，保持蓄电池的性能参数，延长蓄电池的实际使用寿命。

　　根据对蓄电池监控系统的需求和目前应用状况的分析，蓄电池监控系统主要应由主站层、汇聚层和采集层三部分组成。采集层由蓄电池在线监控模块组成。蓄电池在线监控模块与蓄电池连接，负责对单节、整组蓄电池的容量、内阻、电压、电流、均衡度、温度数据进行实时采集，同时具有防止蓄电池短路的功能。汇聚层由蓄电池监控管理模块和通信网络组成，是站级数据的集中和转发中心。蓄电池监控管理模块汇聚蓄电池在线监控模块数据，通过Modbus、104、CDT等标准通信规约，将数据输送至主站层。主站层主要由服务器、管理工作站、网络设备和软件等组成。对全线各个车站的蓄电池实时状态进行在线监控和数据统计分析，形成各种报警、报表、曲线图和趋势图等信息。主站层设备应能够与维护监测系统整合，通过网络或数据串口将信息汇集至维护监测系统站级设备，将蓄电池监控系统作为信号维护监测系统的功能模块。