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（西安中鐵軌道交通有限公司，陜西西安 710000）

1 信號智能運維系統(tǒng)主要功能

IOM 智能運維系統(tǒng)功能分為基礎功能和可選功能兩類?；A功能不依賴于高級功能。

基礎功能包括：全景圖。提供頂層的運維數據，統(tǒng)計、展示運營可靠度、故障數據、運營安全數據和維護工作量數據。狀態(tài)監(jiān)測。提供各系統(tǒng)實時運維數據和報警的顯示、存儲和分析；提供歷史數據的調取和分析預測；設備的狀態(tài)報告等功能。數據分析。提供故障場景的數據分析和展示，對故障數據模型進行管理和迭代，對數據的規(guī)律和趨勢進行分析預測，對圖像數據進行定性和定量分析。

可選功能包括。專家系統(tǒng)：對報警和故障提出維修建議，并針對實際維護/維修的故障定位和維修步驟對維修建議進行更新優(yōu)化?？梢酝ㄟ^BIM、3D、5G 和AR 等技術由專家對一線運維人員進行賦能，提高運維效率，提供AR 遠程協(xié)作、基于3D 的培訓指導和配置管理功能。

1.1 全景圖

全景圖一般用于在大屏上展現，集中展示線網級頂層統(tǒng)計數據，對線網當前運維數據統(tǒng)計、預測和故障統(tǒng)計等信息進行總體的評價和展示。全景圖由多個獨立數據區(qū)域組合構成，每個數據區(qū)域顯示不同的數據內容。顯示的數據來源應該與客戶要求保持一致。應對數據進行必要的過濾，允許客戶手工輸入。幾個數據區(qū)域可以進行排列組合。全景圖應包含如下數據區(qū)域。

1.1.1 線網圖

展示各線路以站點為單位的故障狀態(tài)。狀態(tài)分為故障和預警，分不同顏色顯示。當重要故障發(fā)生時，線網圖中相應位置站點圖標會進行閃動提示，便于運維人員快速發(fā)現線網中的故障。當鼠標移動到閃動站點，提示框會提示故障的簡介。鼠標點擊后會跳轉到詳細的狀態(tài)監(jiān)測頁面進行故障數據的詳細呈現。

1.1.2 運營可靠度

系統(tǒng)提供管理界面進行數據的人工輸入，包括5分鐘晚點次數、15分鐘晚點、清客和道岔故障次數等?？梢园淳€路、時間進行統(tǒng)計。

1.1.3 平均故障間隔里程MDBF

統(tǒng)計系統(tǒng)平均故障里程，形成折線圖展示、對比、預測，同時提供管理界面進行數據的人工輸入，可以按線路、時間進行統(tǒng)計。

1.1.4 告警趨勢分析

提供故障告警統(tǒng)計數據曲線，以及基于歷史數據的故障趨勢預測曲線，按線路、時間、子系統(tǒng)類型和告警等級等進行統(tǒng)計。

1.1.5 設備健康度

對設備健康度進行評估、分析和展示，按線路、時間、子系統(tǒng)類型、健康狀態(tài)等進行統(tǒng)計。

1.1.6 告警提醒

按照故障類型和級別進行統(tǒng)計分析。鼠標點擊可以進入詳細的故障報警查看和處理頁面。

1.1.7 安全運營信息

常見需要的當前時間、安全運營天數、安全運營公里數等相關運營安全信息。

1.2 維修指揮

系統(tǒng)協(xié)助運維人員組織高效的搶修，快速克服故障，避免對運營造成影響。

告警發(fā)生后，由維護人員對告警進行確認。對于需要進行人工維修的故障，系統(tǒng)會利用生產管理模塊實現對備品、物資、值班人員、應急人員的快速定位，并利用故障分析模塊實現對設備故障原因的智能診斷，并提供維修指導建議。

生產管理模塊根據報警信息自動創(chuàng)建工單，工單內容應自動填入。工單內容包括時間、地點、設備類型、設備ID、報警內容、維修建議、物資及備品備件位置、應急人員位置等。維修建議包括可能原因、維護方法、影響范圍、發(fā)生次數。維修人員可以根據需要修改工單內容，并派發(fā)給選定的應急人員處理。

應急人員根據工單領取物資和備件，并進行現場維修。維修結束后需在工單中記錄實際維修步驟，并關閉工單。系統(tǒng)會對工單中填寫的實際維修記錄進行統(tǒng)計分析，并對維修建議庫進行更新。

最終實現問題閉環(huán)管理，實現對報警的跟蹤處理，根據不同的問題參與者，按預定規(guī)則自動傳遞文檔、任務信息，通過信息化流程手段實現整個流程的閉環(huán)。

1.3 數據分析

利用大數據分析和人工智能技術實現對于設備實時數據、設備日志等海量數據的跨專業(yè)深度的統(tǒng)計和分析。根據預置的分析模型對故障場景進行預警、定位、數據展示、回放和觸發(fā)工單。每種故障有一種或多種各個維度的分析模型對應，可以不斷迭代進行完善。

分析手段主要包括：統(tǒng)計分析、專項分析和預測模型分析。挖掘設備運行狀態(tài)與設備工作環(huán)境、設備設計質量、設備出廠質量、設備維護質量、設備劣化曲線的關系。建立不同服役環(huán)境、不同設備老化狀態(tài)、不同設備缺陷情況下的設備中長期動態(tài)評估及預測模型。

1.3.1 ATC數據分析

（1）信標丟失。通過采集車載ATC 報告的信標丟失、丟失原因，分析軌道信標性能，以及車載TI接收器性能是否有減弱趨勢。包括：信標丟失次數與列車ID 相關性、信標丟失次數與信標ID 相關性、列車ID 與信標ID 相關性、不同列車信標丟失次數對比統(tǒng)計、不同信標被丟失次數對比統(tǒng)計。

（2）列車丟失定位。通過ATS 報告的列車丟失定位的位置、車載ATC 報告的信標丟失和丟失原因，分析列車丟失定位與列車ID、列車位置以及丟定位原因的特征關系。常見的分析方式：列車丟定位次數與列車ID 相關性、不同列車丟定位次數對比統(tǒng)計、列車丟定位原因統(tǒng)計。

（3）停準設備故障。通過車載ATC 報告的停準失敗、失敗原因，結合ATS 報告的列車位置、目標站臺等信息，分析停準故障與列車ID、列車位置和故障原因的關聯(lián)關系，以及系統(tǒng)整體停準精度的分析。包括：停準設備故障次數與列車ID 相關性、不同列車未停準次數對比統(tǒng)計、停準設備故障的原因統(tǒng)計。

（4）列車超速。通過車載ATC 系統(tǒng)報告的列車超速、超速原因、車輛牽引相應情況，結合ATS 報告的列車位置信息，分析定位超速原因。

（5）輪徑校準。通過車載ATC 報告的輪徑校準情況、校準失敗的原因，并結合列車位置進行分析。預測出輪徑變化趨勢，定位校準失敗的原因。

（6）車地無線通信丟失。通過ATS 報告的車載通信丟失位置、DCS 報告AP 天線與車載ATC 通信中斷情況，可以直觀定位車載ATC 故障或AP 故障。此場景共有以下3種分析方式：列車與軌旁丟失通信與列車ID 相關性、列車與軌旁丟失通信與列車位置相關性、列車與軌旁丟失通信與AP 相關性。

（7）旅速分析。地鐵車輛的運行旅速是衡量地鐵運力運能的重要指標，旅速的好壞直接體現了運營能力。通過對于每個車次的旅速分析，可以直觀地看到列車的早點，晚點情況，并且對于影響旅速的因素進行了分析，能夠為保障旅速來提供依據。

1.3.2 基礎設備分析

（1）道岔轉轍機轉動分析。通過微機監(jiān)測報告的轉轍機動作電壓、電流、功率、轉動方向、轉動時間、轉動次數等信息，對轉轍機動作曲線與標準曲線進行對比，通過差異可以評判轉轍機的健康程度，及時提醒維護。

（2）道岔轉動次數及時間。轉轍機分析是對于全網的所有的轉轍機進行針對動作次數，動作時間的分析，動作次數是轉轍機維修的重要指標，動作時間是衡量轉轍機可用性的重要指標，轉轍機的部分故障是可以通過觀察轉轍機動作時間指標來進行及時維修，保障轉轍機的可用性。

運維人員可以選擇時間段和轉轍機的方式來查看單個或者多個轉轍機的動作情況，并且具有統(tǒng)計功能，通過K 線圖形進行的展示，圖形中包括最大值，最小值，數據的占比關系。通過觀察圖形信息，能夠方便直觀查看轉轍機的狀態(tài)信息。

（3）道岔動作故障分析。道岔動作電路繼電器動作時序檢測，對每個電路鏈路節(jié)點故障相應的道岔動作曲線，將電流的流向及繼電器的動作實現圖形化。

道岔曲線實時采集比對，系統(tǒng)建立故障診斷庫導入數據特征值，根據故障庫曲線與實時故障曲線比對，結合參數特征值智能判斷故障點，并提供處置思路和維護建議；對道岔動作的電流、電壓和功率進行實時監(jiān)測。根據不同的道岔類型，建立道岔動作曲線庫。根據大數據和經驗建立不同類型道岔的道岔動作標準曲線。將實時監(jiān)測的數據與標準曲線進行對比，識別出數據的異常，并生成報警和異常原因的推斷。監(jiān)測實時數據的變化趨勢，對道岔故障進行預警。

（4）道岔缺口。分析道岔的缺口信息，包括缺口報警發(fā)生時的圖像照片、實時圖像、缺口標記的參考線、缺口類型和缺口數值等數據。利用曲線擬合和預測算法對缺口變化趨勢進行預測，及時提醒維護。

采用有效算法對缺口圖像進行處理，減小呈現的缺口值誤差，杜絕出現實際缺口正常而采集缺口偏大現象，提高采集精度、減少誤報警現象。

（5）信號電源。對信號電源各模塊的數據信息，包括電壓、電流、功率、功率因數等監(jiān)測數據，以及過壓、欠壓、缺相、錯序、輸入突變等報警信息進行分析、預測和呈現。

1.3.3 DCS分析

（1）DCS 流量預測。通過監(jiān)測關鍵網絡節(jié)點網絡流量情況，生成端口流量的規(guī)律曲線圖。利用曲線擬合算法和趨勢計算對每日未來的數據流量進行預測。當預測到網絡流量異常時會及時產生報警信息。

（2）DCSAP 通信性能預測。通過車載ATC 報告的列車位置、DCS 報告的DCSAP 與車載ATC 通信場強數據，可以預測AP 性能下降趨勢。

（3）設備性能。對工作站/服務器硬盤使用狀況、工作站/服務器CPU 占用率、工作站/服務器風扇、溫度、DCS 網絡流量/車-地通信流量和丟包數據進行分析呈現。

2 系統(tǒng)的應用

除了傳統(tǒng)微機監(jiān)測的各項功能外，智能運維系統(tǒng)的應用核心體現在以采集基礎數據而獲取的大數據，結合智能化專家診斷、分析，實現對信號設備的智能診斷和預警分析，具備故障所處定位、故障原因分析、處理維護指導等智能診斷分析功能，結合故障閉環(huán)管理流程，實現智能化、集成化的綜合智能診斷、分析功能、可通過大數據不斷學習更新模型及優(yōu)化應急管理模式。通過系統(tǒng)的應用，對預防及判斷都將極大地提升現場效率。下面舉幾個特色模塊作為應用說明。

2.1 道岔分析優(yōu)化

目前的智能運維系統(tǒng)通過實時展示曲線，缺口及對應高亮顯示動作電路的情況，讓維護人員直觀感受故障情況，確保當故障發(fā)生及可能發(fā)生時，都有直觀顯示，通過圖紙匹配及優(yōu)化的故障模型，結合專家系統(tǒng)將大大提升判斷準確性，節(jié)約處置時間。

2.2 DCS分析優(yōu)化

常見的通信系統(tǒng)分析均是對場強、設備狀態(tài)做圖形化展示，但是很難動態(tài)反饋車地通信實時情況，通過智能運維系統(tǒng)對數據的整合分析，形成電子地圖。紅色代表列車，能清晰觀察列車與AP 設備的關聯(lián)情況，冗余情況，當出現任何關聯(lián)不穩(wěn)及中斷情況，都將實時通過地圖展現，當然也可直接通過設置通信狀態(tài)門限來將設備通信敏感度進行優(yōu)化，確保系統(tǒng)整體通信狀態(tài)的實時監(jiān)督。

2.3 管理的優(yōu)化

信號智能運維系統(tǒng)對管理的優(yōu)化是顯而易見的，通過整合人、機、料、環(huán)、法等各個環(huán)節(jié)，優(yōu)化處置方案和模式，進行資源優(yōu)化再整合，對未來的人員管理、績效考核、處置效能評估等均有長遠意義。對于通號和電務的運維業(yè)務幾乎做到了全整合，確保了信息跨平臺的失真和效率。通過信息流流轉的優(yōu)化及移動終端的推送，當設置全自動模式模式時，當發(fā)生需故障、計劃生產任務等觸發(fā)的場景時，將結合任務擇優(yōu)推薦匹配人員、備件、搶修車輛的協(xié)調，進行自動協(xié)作。

通過流程的同步推送及優(yōu)化，節(jié)約大量時間及人員傳遞信息傳遞的失真，整體對任務的跟蹤做到了實時進度更新及狀態(tài)控制，降低了運維風險。

3 結束語

綜上所述，信號智能運維系統(tǒng)的應用在信號系統(tǒng)本身以外，未來需要在維修指揮、生產管理、數據分析、專家系統(tǒng)等方面進行持續(xù)優(yōu)化，通過不斷學習演進，對管內設備平均故障時間，平均動作時間等相關數據，結合外部環(huán)境因素等多種變化，動態(tài)優(yōu)化維護計劃，并不斷更新故障案例數據庫，對突發(fā)故障第一時間進行影響評估和給出處置策略等等。通過信號智能運維系統(tǒng)的應用和維護，不斷地更新升級，最終實現設備維護高可預測性，減輕設備維護壓力及運營影響。