高銳

摘 要：近年來，軌道交通產(chǎn)業(yè)持續(xù)保持快速增長，開通軌道交通的城市日漸增多，面對城市軌道車輛的運營量急劇增長，如何提升軌道車輛設(shè)備運行安全性、可靠性、可用性、舒適性，并且進一步降低整車運維成本，已成為各個主機廠和地鐵業(yè)主關(guān)注的熱點問題，現(xiàn)有故障維修與定期檢修的運維服務(wù)體系已經(jīng)很難適應(yīng)城市軌道車輛日益增長的需求.數(shù)字化、規(guī)范化、網(wǎng)絡(luò)化、高效化的城市軌道車輛智慧運維模式的探索與應(yīng)用已成為廣大地鐵運營檢修部門迫切期望.智慧運維通過構(gòu)建運、檢、修一體化的城市軌道車輛運維服務(wù)平臺，實現(xiàn)運維服務(wù)的信息化、數(shù)字化、規(guī)范化和專業(yè)化。而空調(diào)系統(tǒng)作為軌道車輛系統(tǒng)重要的組成部分，實施智慧化運維已經(jīng)成為迫切的需求。

關(guān)鍵詞：軌道交通;空調(diào)系統(tǒng);智能運維

1應(yīng)用目標(biāo)

通過對列車一年的實際運營數(shù)據(jù)的采集，建立全天候、多季節(jié)，覆蓋空調(diào)機組各種工況的預(yù)診斷模型，以實現(xiàn)：

（1）建立軌道空調(diào)健康評估模型和故障預(yù)測模型，對車輛運營方給出及時的報警與處置對策建議;

（2）監(jiān)控軌道空調(diào)健康狀況，由定時修改變成狀態(tài)修，防止過度維修，降低運營維護成本;

（3）監(jiān)控軌道空調(diào)性能變化趨勢曲線，預(yù)測軌道空調(diào)各部件剩余使用壽命，降低架修和大修的維修成本;

（4）建立空調(diào)系統(tǒng)全生命周期的數(shù)據(jù)庫，制定空調(diào)系統(tǒng)檢修修程，降低全生命周期成本。

2總體技術(shù)方案

在實施架構(gòu)上，選擇基于分布式的技術(shù)架構(gòu)，分布式架構(gòu)是當(dāng)前業(yè)界實現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的最佳技術(shù)手段.基于這種技術(shù)路線，城市軌道行業(yè)的數(shù)據(jù)、模型和業(yè)務(wù)功能能夠以合適的模塊被開發(fā)、管理、運行和調(diào)用。架構(gòu)設(shè)計中采用面向服務(wù)的模塊化設(shè)計理念，服務(wù)模塊之間保持松散的耦合狀態(tài)，便于系統(tǒng)的擴展以及針對不同角色進行個性化定制，能夠更好地滿足城市軌道行業(yè)運維服務(wù)需求和創(chuàng)新應(yīng)用需求。

3智能運維設(shè)計方案

依據(jù)城市軌道交通運維服務(wù)的實際需求，結(jié)合城市軌道空調(diào)運維服務(wù)業(yè)務(wù)發(fā)展，建設(shè)運維、檢修一體化的城市軌道車輛空調(diào)運維服務(wù)平臺，智慧運維平臺由數(shù)據(jù)層、分析層、應(yīng)用層及展示層4部分組成。

3.1數(shù)據(jù)層

（1）在線監(jiān)測數(shù)據(jù)。某地R2號線為變頻熱泵空調(diào)，變頻空調(diào)由于自身控制的需要，系統(tǒng)已經(jīng)集成了回風(fēng)，新風(fēng)，蒸發(fā)溫度，冷凝溫度，排氣溫度5類傳感器，位于空調(diào)內(nèi)部的采集裝置將采集到的空調(diào)溫度信息通過RS485總線傳輸?shù)轿挥诳刂乒駜?nèi)部的智能車控器，智能車控器再將自身檢測到的IO信息、CPU信息通過維護以太網(wǎng)發(fā)送到車載設(shè)備，車載設(shè)備統(tǒng)一將車載數(shù)據(jù)通過車地網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到地面服務(wù)器。

（2）智能維保數(shù)據(jù)?？照{(diào)系統(tǒng)在維保過程中產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，例如故障部件名稱，故障現(xiàn)象，故障原因，是否更換部件，更換部件所用的時間，這些數(shù)據(jù)通過FRACAS系統(tǒng)接入到智能運維系統(tǒng)，實現(xiàn)對空調(diào)全壽命周期進行管理。

（3）出廠靜態(tài)數(shù)據(jù)。為了實現(xiàn)軌道空調(diào)系統(tǒng)全壽命周期管理，空調(diào)智能運維系統(tǒng)采集設(shè)備出廠時的關(guān)鍵信息，例如機組和主要部件的電子履歷，出廠試驗報告等。

3.2分析層

（1）狀態(tài)監(jiān)測層。狀態(tài)檢測層主要監(jiān)控空調(diào)運行狀態(tài)信息，通過閾值檢測，發(fā)現(xiàn)空調(diào)的故障狀態(tài)，例如在空調(diào)吸氣口和排氣口安裝了高壓監(jiān)測開關(guān)和低壓監(jiān)測開關(guān)，當(dāng)高壓監(jiān)測開關(guān)或低壓監(jiān)測開關(guān)出現(xiàn)動作時，空調(diào)報出故障，狀態(tài)檢測層只能監(jiān)測到空調(diào)采集信號發(fā)生了狀態(tài)變化，無法分析設(shè)備從“正?！钡健肮收稀钡倪^程，不能對發(fā)生的故障進行預(yù)測和準(zhǔn)確定位。

（2）故障診斷層。通過在線監(jiān)測，智能運維系統(tǒng)獲取了空調(diào)設(shè)備從“正?！钡健肮收稀弊兓^程，通過大數(shù)據(jù)建模分析，在結(jié)合專家經(jīng)驗，對故障進行精確診斷和定位。

（3）故障預(yù)測層?？照{(diào)系統(tǒng)是一個集熱力學(xué)、流體力學(xué)以及自動控制等多個學(xué)科為一體的系統(tǒng)，存在各個制冷系統(tǒng)參數(shù)相互耦合，控制邏輯復(fù)雜等特點。同時，列車運營的環(huán)境復(fù)雜多變，以及隨著運營時間的推移，機組狀態(tài)也會發(fā)生偏移。因此，采用監(jiān)督學(xué)習(xí)技術(shù)為核心的機器學(xué)習(xí)算法對空調(diào)運行狀態(tài)進行預(yù)測。通過列車一年的實際運營數(shù)據(jù)，建立全天候、多季節(jié)，覆蓋空調(diào)機組各種工況的算法模型。通過空調(diào)機組在線監(jiān)測實際值與算法模型預(yù)測值比對。

3.3應(yīng)用層

（1）監(jiān)控中心。智能運維系統(tǒng)運行監(jiān)控通過監(jiān)控中心實現(xiàn)，監(jiān)控中心主要包括：設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控、工單執(zhí)行狀態(tài)、運營指標(biāo)狀態(tài)、檢修計劃狀態(tài)、全壽命周期狀態(tài)的功能，監(jiān)控中心主要功能如下：1）從監(jiān)控層級上可以分為全網(wǎng)監(jiān)控，線路監(jiān)控，單車監(jiān)控，部件監(jiān)控;2）從監(jiān)控內(nèi)容上可以分為運行狀態(tài)監(jiān)控，故障告警監(jiān)控，故障預(yù)警監(jiān)控，工單執(zhí)行監(jiān)控等。

（2）事件中心。事件中心通過故障診斷和故障預(yù)測模型生產(chǎn)事件，把發(fā)生事件推送到事件中心，事件中心進行展示。主要包括：事件中心監(jiān)控、事件詳情分析、事件信息查詢。

（3）工單中心。工單監(jiān)控主要實現(xiàn)工單統(tǒng)計查詢、工單詳情查詢、工單處理流程和工單統(tǒng)計分析。其中，工單統(tǒng)計查詢按車號、故障編碼、工單號進行模糊查詢;工單詳情查詢提供故障與工單的關(guān)聯(lián)，已經(jīng)在處理的工單，后續(xù)再報的故障是否繼續(xù)與其關(guān)聯(lián)，展示工單詳情內(nèi)容。

（4）資產(chǎn)中心。按照設(shè)備管理發(fā)展的趨勢，在考慮整個應(yīng)用軟件功能時，結(jié)合系統(tǒng)工程理論觀點，全局考慮、統(tǒng)一規(guī)劃，采取模塊化設(shè)計，開放各個模塊之間接口，避免局部優(yōu)化對整體系統(tǒng)造成損害。在技術(shù)上，系統(tǒng)采用成熟的軟件平臺技術(shù)，開放的體系結(jié)構(gòu)。

（5）評估中心。評估中心主要是針對空調(diào)健康狀態(tài)趨勢分析，空調(diào)設(shè)備運維分析、檢修規(guī)程實施分析，按照年月日生成空調(diào)設(shè)備運營報告供管理者進行運營決策。

（6）數(shù)據(jù)挖掘?？照{(diào)智能運維系統(tǒng)預(yù)留數(shù)據(jù)挖掘接口，數(shù)據(jù)量積累到一定數(shù)量后，可以進行空調(diào)系統(tǒng)與載荷量、季節(jié)能耗關(guān)聯(lián)分析。

4經(jīng)濟效益

4.1預(yù)測性維修帶來的效率提升

傳統(tǒng)車輛裝備的運維檢修模式主要有故障維修、預(yù)防性計劃維修兩種。故障維修是指運行中的車輛發(fā)生故障，車輛無法正常運行，不得不進行的維修，是一種被動檢修的模式。預(yù)防性計劃修通過對產(chǎn)品的系統(tǒng)性檢查、設(shè)備測試和更換以防止故障發(fā)生，軌道空調(diào)日檢、月檢、年檢、架修、大修都屬于預(yù)防性計劃修，由原來的故障維修加預(yù)防性計劃維修模式向現(xiàn)在的預(yù)測性維修模式轉(zhuǎn)變，將大幅度減少維修次數(shù)。從而大幅提升車輛的維修效率，提升車輛利用率。

4.2檢修業(yè)務(wù)智能化帶來的效率提升

智能化檢修運維平臺采用自動化技術(shù)手段，全面指導(dǎo)維修過程中的作業(yè)指導(dǎo)，使檢修作業(yè)過程信息化，智能化，將系統(tǒng)性的提高檢修作業(yè)效率，降低維護成本。

結(jié)語

本文闡述了軌道空調(diào)智能運維的技術(shù)方案，并依托西安地鐵，建立了軌道空調(diào)智能運維平臺，實現(xiàn)了空調(diào)系統(tǒng)在線檢測，故障預(yù)測，健康管理等功能，促進了智能運維在軌道空調(diào)行業(yè)的應(yīng)用與發(fā)展。

參考文獻：

[1]李小亮，翟昊宇，趙志.智慧運維系統(tǒng)中新型空調(diào)控制器的研制[J].技術(shù)與市場，2021，28（05）：46-47+50.

[2]楊培盛，董先鵬，侯飛，管超，厲彥宏，劉鵬，呂方林.城市軌道交通車輛遠程專家診斷系統(tǒng)設(shè)計和應(yīng)用[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2021（04）：25-32.

[3]羅定鑫，吳疆，張瑞，沈智廣，樂細明，倪秒華，李錚偉，裘舒年.基于城市軌道交通地鐵站環(huán)控系統(tǒng)的在線運維與診斷系統(tǒng)[J].暖通空調(diào)，2020，50（09）：103-110.

[4]譚文舉.軌道交通全自動運行條件下運營場景設(shè)計及智能運維研究[D].北京交通大學(xué)，2020.

[5]張俊.軌道交通智能運維系統(tǒng)應(yīng)用探討[J].智能建筑與智慧城市，2020（05）：70-72.

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