城市軌道交通中關(guān)鍵設(shè)備的診斷和智能運維管理系統(tǒng)可為城市軌道交通關(guān)鍵設(shè)備構(gòu)建預(yù)測性維修體系和全員自主維修制度提供全面的技術(shù)支持。分析城市軌道交通關(guān)鍵設(shè)備智能運維系統(tǒng)的需求及其構(gòu)建思路，分析結(jié)果表明，該系統(tǒng)的推廣應(yīng)用可以更好的確保軌道交通關(guān)鍵設(shè)備全生命周期范圍內(nèi)的可靠性和安全性水平。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通；關(guān)鍵設(shè)備；智能運維；大數(shù)據(jù)分析

城市軌道交通在帶給城市諸多效益的同時，圍繞著建設(shè)安全可靠、高效集約、網(wǎng)絡(luò)化的城市軌道交通可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)，也使得城市軌道交通的建設(shè)與運營部門面臨著巨大挑戰(zhàn)，尤其對于網(wǎng)絡(luò)化條件下不斷演化發(fā)展的城市軌道交通關(guān)鍵設(shè)備的系統(tǒng)維護(hù)與全壽命周期管理問題。如何在保障軌道交通系統(tǒng)安全可靠運營的基礎(chǔ)上最大限度降低維修成本，滿足環(huán)境可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求的同時提升城市軌道交通設(shè)備智能化管理水平，越來越成為同行廣泛關(guān)注和研究的熱點。

智能運維系統(tǒng)是建立在設(shè)備使用現(xiàn)場的以預(yù)測性維修模式為主的一體化平臺，該平臺可以在大數(shù)據(jù)中心支持下，實時監(jiān)控關(guān)鍵設(shè)備的運行狀態(tài)、執(zhí)行故障預(yù)測與設(shè)備劣化趨勢判斷，實現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備在線實時故障診斷，自動生成維修工單，自動調(diào)用潛在故障維修作業(yè)指導(dǎo)手冊和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而觸發(fā)關(guān)聯(lián)的物料、備件、資產(chǎn)等管理系統(tǒng)。從而實現(xiàn)故障早期預(yù)警和分級報警，指導(dǎo)關(guān)鍵設(shè)備現(xiàn)場維修作業(yè)，進(jìn)而實現(xiàn)物料、備件和設(shè)備資產(chǎn)的智能化管理。

1智能運維系統(tǒng)功能需求分析1．1 技術(shù)要求

隨著城市軌道交通線路的不斷增多，設(shè)施的設(shè)備數(shù)量巨增，設(shè)備維護(hù)管理信息化的重要性愈發(fā) 突顯，目前多家軌道交通企業(yè)雖然已經(jīng)建立了一些設(shè)備管理信息系統(tǒng)，但是各個系統(tǒng)的業(yè)務(wù)不夠完善和相對孤立，信息數(shù)據(jù)源利用率不高，因此需構(gòu)建一套完整、適合城市軌道交通關(guān)鍵設(shè)備管理要求的智能運維管理系統(tǒng)，既要立足于生產(chǎn)現(xiàn)場的資產(chǎn)與備件管理、設(shè)備點巡檢管理、故障管理及狀態(tài)監(jiān)測管理等基本要求，又能提升設(shè)備網(wǎng)絡(luò)層動態(tài)數(shù)據(jù)更新、維修和故障管理水平，實現(xiàn)規(guī)范化的動態(tài)數(shù)據(jù)需求和決策分析管理。

1．2 實現(xiàn)閉環(huán)式處理機制

開展城市軌道交通關(guān)鍵設(shè)備智能運維需求分析時，需要始終堅持戴明環(huán)(PDCA)的閉環(huán)跟蹤環(huán)節(jié) ，從系統(tǒng)高度上為關(guān)鍵設(shè)備智能運維全過程提供一個“發(fā)現(xiàn)問題——處理問題——解決問題——問題反饋”的作業(yè)處理機制，并能實時根據(jù)各種維護(hù)類型監(jiān)測目前 的執(zhí)行狀況。工作流程如圖1所示 。

從圖1可以看出，城市軌道交通智能運維系統(tǒng)包括6個相互關(guān)聯(lián)的功能模塊：即預(yù)測性維修知識管理模塊，故障管理模塊，維修過程管理模塊，備件執(zhí)行管理模塊，維修物料追蹤模塊和可靠性信息反饋模塊。智能運維系統(tǒng)在作過程中，一旦通過設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)預(yù)測到故障狀態(tài)或者啟動預(yù)測性維修作業(yè)模式時，系統(tǒng)應(yīng)能及時采取一整套行之有效的監(jiān)控措施。主要功能如下 ：

(1)設(shè)備健康狀態(tài)監(jiān)測。根據(jù)現(xiàn)場傳感器過程監(jiān)控反饋回來的異 常報告，事先根據(jù)設(shè)備狀態(tài)設(shè)置的健康閾值，實時判別設(shè)備處于何種類別的健康狀態(tài)，同時依據(jù)大數(shù)據(jù)分析結(jié)果提供健康維護(hù) 的輔助決策。

(2)故障快速排除決策。以最快的時間定位故障根本原因，并根據(jù)戴明環(huán)(PDCA)基本原理迅速形成規(guī)范化的故障快速決策和根本原因分析策略，正確執(zhí)行設(shè)備故障管理信息化所需要的維修模式、維修時機、維修周期、維修成本和維修更新價值等決策策略，實時下達(dá)預(yù)測維修電子_T單 。

(3)RAMS(Reliabity Available MaintenanceSafety)監(jiān)測策略。貫穿以可靠性為中心的維修 思想，執(zhí)行故障后果導(dǎo)向的預(yù)防性維護(hù)策略優(yōu)選，以減少關(guān)鍵設(shè)備故障維修概率，優(yōu)化預(yù)測性維護(hù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為參考，通過大數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析，優(yōu)化預(yù)測性維修規(guī)程、流程、備件和物料需求，以及預(yù)測性維修驗收要求。

2智能運維系統(tǒng)構(gòu)建

為了改變傳統(tǒng)的城市軌道交通關(guān)鍵設(shè)備以計劃預(yù)防修和故障修為主的檢維修體系，隨著各條軌道交通線路關(guān)鍵設(shè)備陸續(xù)進(jìn)入中大修階段，在城市軌道交通行業(yè)內(nèi)部，急需構(gòu)建基于狀態(tài)監(jiān)測、特征提取、狀態(tài)評估、故障診斷、故障預(yù)測、維修模式優(yōu)化和維修決策于一體的智能運維系統(tǒng)。

(1)構(gòu)建思路。

構(gòu)建關(guān)鍵設(shè)備智能運維系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論是以可靠性為中心的維修理論，首先立足于設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與診斷、故障預(yù)測與風(fēng)險等級評測、規(guī)范化故障分析數(shù)據(jù)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，然后根據(jù)各關(guān)鍵設(shè)備或子系統(tǒng)維修價值和故障后果，根據(jù)風(fēng)險矩陣分析方法，梳理各關(guān)鍵設(shè)備或子系統(tǒng)及部件風(fēng)險等級，從而優(yōu)化關(guān)鍵設(shè)備的以可靠性為中心的檢維修策略。

(2)構(gòu)建過程。

構(gòu)建關(guān)鍵設(shè)備智能運維系統(tǒng)的應(yīng)用基礎(chǔ)是規(guī)范化的數(shù)據(jù)記錄與分析，首先通過構(gòu)建的數(shù)據(jù)監(jiān)測平臺，規(guī)范統(tǒng)計各關(guān)鍵設(shè)備或子系統(tǒng)設(shè)備故障數(shù)據(jù)，對影響任務(wù)可靠性的根本原因進(jìn)行系統(tǒng)分析，然后對設(shè)備重要性進(jìn)行判斷，根據(jù)故障影響程度和發(fā)生故障頻率建立風(fēng)險矩陣，識別關(guān)鍵子系統(tǒng)；其次摸清各關(guān)鍵子系統(tǒng)運行狀態(tài) 、建立多維度的故障預(yù)測模型，針對 當(dāng)前各關(guān)鍵設(shè)備或子系統(tǒng)維修策略及規(guī)程在實施過程中存在的問題，提出故障快速決策的優(yōu)化方向，逐步完善各關(guān)鍵設(shè)備或子系統(tǒng)維修策略；第三不斷以提升可靠性為主要目標(biāo)，建立設(shè)備的全生命周期可靠性管理的優(yōu)化策略。

(3)應(yīng)用核心。

構(gòu)建關(guān)鍵設(shè)備智能運維系統(tǒng)的應(yīng)用核心是在線狀態(tài)監(jiān)測與遠(yuǎn)程故障診斷，首先通過構(gòu)建的設(shè)備健康診斷平臺，利用狀態(tài)監(jiān)測和診斷技術(shù)，識別關(guān)鍵子系統(tǒng)，開展劣化趨勢分析，支持全系統(tǒng)的策略應(yīng)用。在應(yīng)用過程中，重點關(guān)注影響運營安全及服務(wù)可靠性的車輛、供電、軌道、通信和信號等專業(yè)關(guān)鍵設(shè)備，強化其在線狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的作用，可遠(yuǎn)程監(jiān)測異常情況并及時預(yù)判和告警，從而解決規(guī)模化運營帶來的關(guān)鍵設(shè)備維保數(shù)量增加和批量設(shè)備深度維修的需求，極大提升城市軌道交通關(guān)鍵設(shè)備維修價值，通過動態(tài)跟蹤設(shè)備運行狀態(tài)，不斷摸索設(shè)備劣化規(guī)律，優(yōu)化多個關(guān)鍵部件的維修周期，在充分保障設(shè)備運行質(zhì)量的同時，最大可能地節(jié)約設(shè)備維修成本。

3智能運維系統(tǒng)構(gòu)成

(1)自動檢測系統(tǒng)。

主要功能：

①檢測各關(guān)鍵設(shè)備及子系統(tǒng)或部件運行狀態(tài)；

②將系統(tǒng)運行狀態(tài)數(shù)據(jù)化；

③設(shè)備狀態(tài)的在線監(jiān)測以及故障的實時診斷；

④準(zhǔn)確反映故障后果及危害度等級，推薦最佳的維修策略。

(2)系統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫及分析中心。

主要功能：

①集成所有設(shè)備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)和健康狀態(tài)測評標(biāo)準(zhǔn)；

②數(shù)據(jù)模型最優(yōu)分析及在線實時監(jiān)控；

③設(shè)備故障率實時統(tǒng)計與系統(tǒng)分析；

④設(shè)備狀態(tài)特征變化趨勢跟蹤及劣化趨勢反饋 。

(3)資產(chǎn)管理系統(tǒng)。

主要功能：

①智能運維維修計劃下達(dá)；

②智能測算備品采購計劃；

③智能核查物料信息與物流狀況預(yù)警；

④智能關(guān)聯(lián)采購單以及資產(chǎn)自動分配。

4結(jié)論

城市軌道交通關(guān)鍵設(shè)備智能運維系統(tǒng)可以顯著提升設(shè)備的利用效率和設(shè)備管理信息化水平，通過研究分析得出的結(jié)論是：

①系統(tǒng)分析城市軌道交通關(guān)鍵設(shè)備智能運維系統(tǒng)的功能需求及其組成；

②針對系統(tǒng)功能需求，全面分析了智能運維過程實現(xiàn)手段以及相應(yīng)的健康措施；

③系統(tǒng)提出了基于狀態(tài)監(jiān)測、特征提取、狀態(tài)評估、故障診斷、故障預(yù)測、維修模式優(yōu)化和維修決策于一體的智能運維系統(tǒng)構(gòu)建思路、過程和核心應(yīng)用要求，為后續(xù)拓展系統(tǒng)各項功能在軌道交通行業(yè)內(nèi)的推廣與應(yīng)用，奠定了堅實的基礎(chǔ) 。

(作者：劉述芳 南京地鐵資源開發(fā)有限責(zé)任公司)

2019年4月11日到13日，由國家發(fā)展和改革委員會綜合運輸研究所、“十三五“國家重點研發(fā)計劃《先進(jìn)軌道交通重點專項》總體專家組指導(dǎo)，深圳地鐵集團有限公司支持，RT軌道交通主辦的RT FORUM 2019 智慧軌道交通大會即將在深圳舉行。作為智慧軌道交通行業(yè)首屈一指的盛會，此次大會特設(shè)2019第四屆軌道交通智能運維高峰論壇，將圍繞軌道交通運營與管理、信息大數(shù)據(jù)、全息感與智能預(yù)測、系統(tǒng)安全與健康管理等話題的各個方面展開深入探討。您可以點擊左下方“

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總結(jié)

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