馬棟

（中鐵十六局集團(tuán)電氣化工程有限公司，北京 100000）

黨的十九大指出：“全面建成世界領(lǐng)先的智能交通系統(tǒng)，領(lǐng)跑世界智能交通的發(fā)展。”軌道是城市造血、輸血的“主動(dòng)脈”，肩負(fù)緩解城市交通壓力、促進(jìn)城市穩(wěn)定發(fā)展的重要職責(zé)。在5G、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等前沿技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)代背景下，如何加大對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用并整合互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢(shì)構(gòu)建智慧軌道交通系統(tǒng)，以智能化決策處理、數(shù)據(jù)價(jià)值挖掘等為系統(tǒng)運(yùn)行提供支撐，最大化發(fā)揮軌道交通機(jī)電設(shè)備服務(wù)價(jià)值、降低機(jī)電設(shè)備資源及能源消耗、實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備故障自診斷及自動(dòng)化運(yùn)維，已經(jīng)成為一項(xiàng)重要的研究課題。

1 軌道交通機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀及智慧化需求分析

隨著城市交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的日益完善，軌道交通運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)更加多元，既包括客運(yùn)管理及人員管理，還涉及對(duì)機(jī)電設(shè)備的管理，各項(xiàng)業(yè)務(wù)協(xié)同配合、數(shù)據(jù)共享才能夠保證軌道交通的運(yùn)營(yíng)效率，切實(shí)滿足乘客安全、舒適、穩(wěn)定、快捷的出行需求。

通過梳理相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前軌道交通機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化運(yùn)行中存在以下問題：（1）安全監(jiān)控設(shè)備系統(tǒng)主動(dòng)化程度不足，部分軌道交通監(jiān)控設(shè)備僅支持回訪觀看，無法對(duì)安全問題、安全隱患進(jìn)行自動(dòng)化預(yù)警并采取預(yù)處理措施，導(dǎo)致安全風(fēng)險(xiǎn)排除不及時(shí)。（2）機(jī)電設(shè)備運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，機(jī)電設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)巡檢、人工巡檢工作量較大，如果巡檢不全面、巡檢人員專業(yè)技能不足便難以發(fā)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備的潛在故障，不僅會(huì)縮短機(jī)電設(shè)備的使用壽命，還可能因機(jī)電設(shè)備故障頻發(fā)降低車站的運(yùn)營(yíng)與服務(wù)能力。（3）軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)龐大，運(yùn)行期間會(huì)消耗大量的電能，當(dāng)前部分車站機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)智能化程度不足，難以通過PLC等技術(shù)降低其運(yùn)行能耗，會(huì)加大車站的運(yùn)營(yíng)成本。

基于上述現(xiàn)狀問題，產(chǎn)生了軌道交通機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)智慧融合的需求，借助互聯(lián)網(wǎng)、信息技術(shù)、交換采集為平臺(tái)，以智能化決策及處理技術(shù)為結(jié)點(diǎn)手段，通過對(duì)機(jī)電設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、性能等數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘、利用，將機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為能夠預(yù)測(cè)、可智能控制的體系已經(jīng)成為現(xiàn)代智慧軌道交通系統(tǒng)建設(shè)的應(yīng)有之義。

2 軌道交通機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)智慧融合的實(shí)踐思路

自動(dòng)化技術(shù)在一定程度上提升了軌道交通機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)效，但與當(dāng)代社會(huì)所需要的智慧車站建設(shè)、智能決策與相應(yīng)仍有較大的距離。依托互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)手段將所有機(jī)電設(shè)備集成在統(tǒng)一的平臺(tái)上，通過運(yùn)行狀態(tài)的全方位精準(zhǔn)感知、運(yùn)行趨勢(shì)智能化分析、信息指令一體化推送以及類似人腦自適應(yīng)與自學(xué)習(xí)能夠提升機(jī)電設(shè)備響應(yīng)速度，更便于車站運(yùn)營(yíng)管理及客運(yùn)管理。

互聯(lián)網(wǎng)與自動(dòng)化技術(shù)聯(lián)用的要義在于促成人機(jī)高度協(xié)同的機(jī)電設(shè)備運(yùn)行管理模式，一方面，面向乘客，為其提供更加便捷、智能的出行服務(wù)；另一方面，面向站長(zhǎng)幫助其快速掌握機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及潛在的故障問題，為其提供精準(zhǔn)化的決策支持，不僅可提升機(jī)電設(shè)備運(yùn)行效率及自動(dòng)化程度，還可以實(shí)現(xiàn)智慧車站建設(shè)的目標(biāo)。

3 軌道交通機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)智慧融合的實(shí)踐路徑

3.1 全息化狀態(tài)感知

機(jī)電設(shè)備是軌道交通運(yùn)營(yíng)的“心臟”，各個(gè)系統(tǒng)依托互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通進(jìn)而構(gòu)建“智慧大腦神經(jīng)系統(tǒng)”是軌道交通智慧運(yùn)行的先決條件。機(jī)電設(shè)備的全息感知便是借助自動(dòng)化機(jī)電設(shè)備對(duì)各類系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全方位、全維度的掌控，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的優(yōu)化配置、策略的精準(zhǔn)實(shí)施。（1）借助視頻分析、客流監(jiān)控技術(shù)等對(duì)自動(dòng)售檢票設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)客流量的全息化感知。（2）為主要的用電設(shè)備安裝能耗智能表計(jì)，打通智能化儀表與電力監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈路，實(shí)現(xiàn)對(duì)牽引變電所、降壓變電所供配電設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的全面獲取，以此為依據(jù)制定機(jī)電設(shè)備能耗控制方案，實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備的綠色運(yùn)行。（3）在環(huán)境監(jiān)測(cè)要點(diǎn)部位，如公共區(qū)、新風(fēng)井等處安裝空氣溫濕度、空氣顆粒物、噪音等傳感器，借助車站局域網(wǎng)將傳感器所采集的數(shù)據(jù)傳輸至機(jī)電設(shè)備管理平臺(tái)，通過優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)改善站內(nèi)環(huán)境。

3.2 自動(dòng)化運(yùn)行管理

軌道交通機(jī)電設(shè)備體系龐雜，在日常運(yùn)行中將會(huì)消耗大量的能源與資源，再加上當(dāng)代公眾對(duì)出行服務(wù)質(zhì)量提出了更高的要求，若想大幅度提升機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行效率及服務(wù)質(zhì)量，降低機(jī)電設(shè)備運(yùn)行能耗，便需要借助互聯(lián)網(wǎng)將機(jī)電設(shè)備集成在統(tǒng)一平臺(tái)內(nèi)，將控制指令集中推送至機(jī)電設(shè)備，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)指令的自行執(zhí)行與能耗的智能管控。

（1）在機(jī)電設(shè)備集成管理平臺(tái)內(nèi)嵌入“時(shí)間設(shè)定”模塊，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的時(shí)間可以實(shí)現(xiàn)早間自動(dòng)開站、晚間自動(dòng)關(guān)站、客流量高峰期及低峰期的自動(dòng)化監(jiān)護(hù)，能夠降低人工開關(guān)站及監(jiān)護(hù)工作的時(shí)間滯后性。

（2）在機(jī)電設(shè)備集成管理平臺(tái)內(nèi)嵌入“事件設(shè)定”模塊，具體包括：①針對(duì)消防安全事件對(duì)消防報(bào)警系統(tǒng)內(nèi)的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)化管理，在火災(zāi)、洪澇災(zāi)害等高發(fā)季節(jié)與時(shí)期自動(dòng)化調(diào)整消防報(bào)警設(shè)備系統(tǒng)，智能化開啟防火預(yù)警、水量監(jiān)測(cè)等設(shè)備，切實(shí)保證站內(nèi)人員的生命安全；②針對(duì)能耗事件對(duì)各類機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)管理，將節(jié)能降耗要求、相關(guān)指標(biāo)等轉(zhuǎn)化為信息化指令并存儲(chǔ)在平臺(tái)上，當(dāng)機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)能耗超標(biāo)情況時(shí)，便會(huì)依靠自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)變頻，或在不影響車站正常運(yùn)行的情況下進(jìn)行自動(dòng)啟停，可大幅度降低機(jī)電設(shè)備能源消耗；③針對(duì)機(jī)電設(shè)備的故障事件，打通售檢票設(shè)備、智能照明設(shè)備、風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備等與集成平臺(tái)數(shù)據(jù)鏈路，平臺(tái)的監(jiān)測(cè)與測(cè)試功能能夠敏銳捕捉到此類設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的微小變化，借助平臺(tái)自適應(yīng)功能對(duì)變化原因進(jìn)行分析并做出智能化決策，可降低機(jī)電設(shè)備故障率。

3.3 自主化人機(jī)交互

（1）將站內(nèi)列車自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)與全線列車監(jiān)控系統(tǒng)接口，實(shí)時(shí)獲取本站及全線列車的運(yùn)行動(dòng)態(tài)，包括首末班列車、列車故障、時(shí)間調(diào)整等信息，對(duì)此類信息進(jìn)行處理后發(fā)布在站內(nèi)信息顯示屏上，幫助旅客調(diào)整自身出行時(shí)間與方式。

（2）將站內(nèi)服務(wù)設(shè)備轉(zhuǎn)化為具備人機(jī)交互功能的智能化設(shè)備，如在原有查詢機(jī)系統(tǒng)內(nèi)嵌入智能語(yǔ)音系統(tǒng)，便于不同乘客的信息查詢需求，提升車站的服務(wù)水平與質(zhì)量。

（3）借助移動(dòng)智能終端實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)管理指令的信息化、自動(dòng)化、智能化下達(dá)。傳統(tǒng)軌道交通運(yùn)營(yíng)指令一般在早間開站前下達(dá)，在車站運(yùn)營(yíng)過程中可能會(huì)出現(xiàn)突發(fā)事件，再加上人工運(yùn)營(yíng)管理局限性較大、效率偏低且工作量較多，為便于集中化、高效化管理，建議為每名站內(nèi)工作人員配備移動(dòng)智能終端，將其與集成管理平臺(tái)對(duì)接，不僅可以快速下達(dá)指令、指揮現(xiàn)場(chǎng)人員檢查關(guān)鍵設(shè)備或調(diào)整其運(yùn)行參數(shù)，還能夠定位人員位置，便于快速分配任務(wù)。

3.4 智能化故障診斷

軌道交通機(jī)電設(shè)備故障可分為固有故障、后期故障兩種類型。固有故障是指機(jī)械設(shè)備出廠時(shí)自帶故障，產(chǎn)生的原因在于供應(yīng)商生產(chǎn)技術(shù)與質(zhì)量控制水平；后期故障可能源于安裝期間施工技術(shù)不足、人員操作不當(dāng)或運(yùn)行環(huán)境不佳等。無論何種故障，都會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行效率地低下。針對(duì)上述兩種故障，需要采用不同的排障措施，因此需要依托互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)智能化故障診斷，在識(shí)別故障類型后采取相應(yīng)的解決措施，以此保證機(jī)設(shè)設(shè)備管理的針對(duì)性。

3.5 主動(dòng)化策略修正

機(jī)械設(shè)備的主動(dòng)化修正是指集成平臺(tái)在大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)手段的支撐下實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行質(zhì)量、運(yùn)行能耗的自動(dòng)化評(píng)估及運(yùn)行策略的智能化調(diào)整?？蓱?yīng)用的技術(shù)包括自動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)，其以BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等為核心，具有類似人腦的思維方式，將機(jī)電設(shè)備正常運(yùn)行狀態(tài)相關(guān)參數(shù)錄入系統(tǒng)內(nèi)便可以實(shí)時(shí)檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行異常問題。除此之外，故障知識(shí)庫(kù)囊括工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)所存儲(chǔ)的機(jī)電設(shè)備故障類型、排障措施等，通過對(duì)故障場(chǎng)景的分析處理，系統(tǒng)將從故障知識(shí)庫(kù)內(nèi)智能化調(diào)取符合當(dāng)前設(shè)備運(yùn)行情況的信息，并為設(shè)備的檢修維護(hù)提供決策支持。不僅如此，隨著經(jīng)驗(yàn)的積累及信息的豐富，系統(tǒng)將更完善。

4 結(jié)語(yǔ)

智慧軌道交通系統(tǒng)是軌道交通運(yùn)輸?shù)闹匾l(fā)展趨勢(shì)。針對(duì)當(dāng)前軌道交通機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化運(yùn)行中存在的安全監(jiān)控被動(dòng)、人工巡檢工作量龐大且效率低、設(shè)備運(yùn)行能耗偏高的問題，本文提出了以互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建機(jī)電設(shè)備集成管理平臺(tái)，以傳感器、自動(dòng)控制裝置、智能化設(shè)備等為支撐，以大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算等為重要技術(shù)手段的機(jī)電設(shè)備全息化感知、自動(dòng)化執(zhí)行、自主化服務(wù)、智能化故障診斷、主動(dòng)化修正的管理模式，可顯著提升機(jī)電設(shè)備運(yùn)行效率，降低其故障發(fā)生率，實(shí)現(xiàn)軌道交通的智慧化、自動(dòng)化、高效化、綠色化運(yùn)行。