徐 棟，趙正陽，王文斌，張梓鴻，陳萬里

（1.北京市軌道交通運營管理有限公司，北京 100068；2.中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司城市軌道交通中心，北京 100081）

1 背景

2021年10 月，中共中央、國務(wù)院相繼出臺《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》[1]與《2030年前碳達(dá)峰行動方案》2個重要文件，共同構(gòu)建了中國碳達(dá)峰、碳中和政策體系的頂層設(shè)計，為我國實現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)制定了時間表和實施架構(gòu)[2]。

2017年，國務(wù)院發(fā)布《“十三五”現(xiàn)代綜合交通運輸體系發(fā)展規(guī)劃》[3]，提出“促進(jìn)交通運輸綠色發(fā)展”的重要目標(biāo)，為促進(jìn)交通行業(yè)綠色低碳發(fā)展提供了戰(zhàn)略部署。2021年，中共中央、國務(wù)院發(fā)布《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》[4]，明確了將綠色交通作為主要發(fā)展目標(biāo)和重要建設(shè)內(nèi)容；2021年，國務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》[1]中，明確要“積極引導(dǎo)低碳出行，加快城市軌道交通（以下簡稱“城軌”）等大容量公共交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)”，指出綠色低碳是交通領(lǐng)域未來的重要發(fā)展方向。從我國關(guān)于交通運輸行業(yè)未來發(fā)展方向的頂層設(shè)計（政策文件）可知，實現(xiàn)交通運輸行業(yè)的綠色低碳化不僅應(yīng)成為企業(yè)自身發(fā)展的內(nèi)在要求，也是實現(xiàn)我國雙碳目標(biāo)的重要途徑。

近年來，我國城軌行業(yè)發(fā)展十分迅速。據(jù)中國城市軌道交通協(xié)會統(tǒng)計[5]，截至2021年12月31日，全國城軌運營里程已高達(dá)9 192.62 km，多數(shù)城市已經(jīng)形成線網(wǎng)級規(guī)模，而且未來仍具有較大的發(fā)展空間。城軌的快速發(fā)展在一定程度上緩解了城市交通擁堵問題，同時也成為城市交通領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排的重要途徑，但是城軌的能源消耗問題也成為制約其綠色低碳發(fā)展的重要因素[6]。在城軌全生命周期中，運營階段是持續(xù)時間最長、能源消耗最大且產(chǎn)生碳排放最多的階段[7]。通過文獻(xiàn)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前對于城軌運營階段節(jié)能降耗的研究主要集中在列車牽引能耗[8-13]和車站（含車輛段）運行能耗2 個方面，而對于伴隨整個運營周期的基礎(chǔ)設(shè)施運維環(huán)節(jié)的能耗問題尚無相關(guān)研究。

本文從城軌基礎(chǔ)設(shè)施運維管理角度出發(fā)，精準(zhǔn)定位基礎(chǔ)設(shè)施運維過程中易出現(xiàn)資源或能源過耗的環(huán)節(jié)，有效挖掘其節(jié)能減排潛力，開發(fā)城軌基礎(chǔ)設(shè)施運維管理平臺；同時，以運維管理平臺為依托，從運維數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理、基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)精準(zhǔn)評價與智能維修決策分析、運維作業(yè)流程與運維資源調(diào)度3個方面對節(jié)能減排的實現(xiàn)過程進(jìn)行了系統(tǒng)探討，可為城軌行業(yè)助力國家雙碳工作提供參考和借鑒。

2 平臺建設(shè)思路

2.1 基礎(chǔ)設(shè)施運維資源過耗問題

基礎(chǔ)設(shè)施運維中，主要在3個環(huán)節(jié)存在資源過耗問題：數(shù)據(jù)資料應(yīng)用與共享過程中產(chǎn)生的大量紙質(zhì)資源消耗；檢測分析過程中因過檢、過修產(chǎn)生的人力物力過耗；運維資源調(diào)度中因資源配置不合理等問題產(chǎn)生的大量資源過耗。

（1）在數(shù)據(jù)資料應(yīng)用過程中，由于當(dāng)前大部分運營管理單位仍以紙質(zhì)臺賬的方式進(jìn)行主要數(shù)據(jù)資產(chǎn)的儲存與使用，從而導(dǎo)致大量的紙質(zhì)資源被耗費，這與國家倡導(dǎo)的城軌綠色低碳發(fā)展要求不符。因此，亟需依托快速發(fā)展的信息技術(shù)，通過數(shù)字化的方式實現(xiàn)無紙化管理，有效降低能源消耗。

（2）在檢測數(shù)據(jù)分析與檢修決策方面，現(xiàn)有維修形式大多為“計劃修”與“故障修”，前者為了保證運營安全存在大量過檢過修問題，造成資源浪費；后者由于故障的劣化程度較高，在維修作業(yè)時會消耗更多的人力物力。因此，需要推進(jìn)智能化狀態(tài)評價與維修決策，提供最佳的檢測維修建議，實現(xiàn)“預(yù)防修”，減少人力物力資源浪費。

（3）在運維資源調(diào)度方面存在人員分配不均、檢修物資使用粗放式管理、資源分配沖突等問題，因此亟需開展智能化工單管理，實現(xiàn)人員物資的自動調(diào)度，提升資源利用率與維修效率，從而降低人、財、物匹配不合理帶來的附加能耗，節(jié)省各項資源。

針對上述城軌基礎(chǔ)設(shè)施運維3個環(huán)節(jié)中的資源過耗問題，本文從節(jié)能降耗的角度建立了基礎(chǔ)設(shè)施運維管理平臺，通過信息化手段深入挖掘節(jié)能減排潛力，有效提升資源利用率，大幅減少資源消耗，從而響應(yīng)國家雙碳政策。

2.2 以節(jié)能減排為目標(biāo)的基礎(chǔ)設(shè)施運維平臺建設(shè)

基礎(chǔ)設(shè)施運維管理平臺以“一平臺、三中心”為核心，分別構(gòu)建了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理中心、檢測分析管理中心與運維綜合管理中心，如圖1所示。平臺有效實現(xiàn)了基礎(chǔ)設(shè)施綜合管理，從而解決基礎(chǔ)設(shè)施運維3個環(huán)節(jié)中的資源過耗問題。該平臺通過對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，利用數(shù)據(jù)感知手段對不同來源數(shù)據(jù)進(jìn)行匯集，通過技術(shù)支撐實現(xiàn)數(shù)據(jù)的綜合應(yīng)用，為基礎(chǔ)設(shè)施運維環(huán)節(jié)的節(jié)能減排工作提供有效支持。

圖1 基礎(chǔ)設(shè)施運維管理平臺首頁

（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理中心主要解決傳統(tǒng)紙質(zhì)資料打印中的紙張浪費問題，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資產(chǎn)電子化傳閱、共享和使用。通過基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理中心構(gòu)建基礎(chǔ)設(shè)施運維數(shù)據(jù)管理方法、數(shù)據(jù)治理標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)編碼規(guī)范，形成數(shù)據(jù)資產(chǎn)目錄，可實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)規(guī)范化、數(shù)字化管理，徹底摒棄傳統(tǒng)的紙質(zhì)文件，實現(xiàn)全部數(shù)據(jù)臺賬、數(shù)據(jù)資產(chǎn)的在線查看，在減少資源消耗、推進(jìn)低碳節(jié)能的同時為數(shù)據(jù)分析奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

（2）檢測分析管理中心主要解決因傳統(tǒng)分析方法不準(zhǔn)確、不全面、不綜合而導(dǎo)致的過檢過修、檢修資源浪費問題。檢測分析管理中心基于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)臺賬及運維業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)多類型檢測數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)和對比分析，提升對城軌基礎(chǔ)設(shè)施檢測、監(jiān)測和巡檢數(shù)據(jù)的分析水平與評價能力，從而減少因人工分析誤差而產(chǎn)生的人力、物力資源的附加消耗；可形成基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)評估與告警預(yù)警方法，推動“計劃修”“故障修”向“預(yù)防修”轉(zhuǎn)變，加強(qiáng)檢修工作的科學(xué)化、合理化，減少緊急維修次數(shù)，大幅減少因過度檢修而產(chǎn)生的資源浪費；通過地理信息系統(tǒng)（GIS）+建筑信息模型（BIM）可視化技術(shù)，將各專業(yè)設(shè)備設(shè)施及病害信息展示在地圖上，輔助運維人員快速定位檢修位置，縮短檢修時間，提升檢修效率，進(jìn)而有效降低因故障定位和故障確認(rèn)問題而產(chǎn)生的檢修超時與資源過耗。

（3）運維綜合管理中心主要解決運維資源調(diào)度中人員組織和檢修資源調(diào)度不合理的問題。通過綜合運維管理中心，可實現(xiàn)運維管理工作全流程信息化閉環(huán)，通過建立線上作業(yè)計劃、人員工時、工單、問題庫和資源等管理功能，省去冗雜的線下審批環(huán)節(jié)；通過對日常工務(wù)運維業(yè)務(wù)流程化管理，可實現(xiàn)人員物資的科學(xué)合理規(guī)劃，減少物資消耗，精簡管理環(huán)節(jié)，提升管理效率；通過人員物資自動分配，保證人員與物資的合理、高效配置，避免因資源調(diào)度不及時、分配不當(dāng)?shù)仍蛟斐刹槐匾娜肆ξ锪p耗。

3 基礎(chǔ)設(shè)施運維管理平臺應(yīng)用效果

3.1 運維數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理

平臺主要通過基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理中心對運維數(shù)據(jù)資產(chǎn)進(jìn)行有效管理。目前，該平臺已針對某地鐵運營線路進(jìn)行了落地應(yīng)用，對線路、土建、供電和通號等專業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施臺賬、檢測數(shù)據(jù)結(jié)果、人員臺賬、物資臺賬和技術(shù)資料等數(shù)據(jù)進(jìn)行了錄入、匯總、分類與管理工作，數(shù)據(jù)臺賬管理界面如圖2所示。通過開展運維數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理，主要可在以下方面實現(xiàn)節(jié)能減排。

圖2 數(shù)據(jù)臺賬管理

（1）將紙質(zhì)臺賬轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮优_賬并集中于基礎(chǔ)設(shè)施運維平臺，使現(xiàn)場運維人員可在線查看、編輯電子化臺賬，在減少紙質(zhì)臺賬率、推進(jìn)綠色辦公、降低數(shù)據(jù)管理成本的同時，高效開展臺賬管理，提升臺賬檢索與管理效率。

（2）降低數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)調(diào)用等環(huán)節(jié)的工作難度與工作量，節(jié)省人力資源消耗。

（3）通過采用便于維護(hù)的電子臺賬，可節(jié)約大量實際辦公空間，降低因紙質(zhì)臺賬儲存與管理需要而帶來的環(huán)境管理成本，提升空間利用效率。

3.2 基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)精準(zhǔn)評價與智能維修決策分析

平臺主要通過檢測分析管理中心開展基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)精準(zhǔn)評價與智能維修決策分析工作。結(jié)合實際檢測技術(shù)應(yīng)用情況與數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，開展軌道、橋梁和隧道等基礎(chǔ)設(shè)施檢測數(shù)據(jù)的自動化與多維度分析；基于檢測數(shù)據(jù)開展?fàn)顟B(tài)評估、問題診斷以及健康狀態(tài)預(yù)測等技術(shù)研究，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中臺對具體檢修業(yè)務(wù)的有效支撐；通過可視化技術(shù)，用戶可直觀了解各線路的簡要檢測情況、瀏覽整體線路的檢測問題、查看對應(yīng)線路的問題情況，快速定位目標(biāo)線路問題位置點并查看對應(yīng)位置點的軌道質(zhì)量具體信息及各項檢測情況。通過基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)精準(zhǔn)評價與智能維修決策分析，主要可在以下方面實現(xiàn)節(jié)能減排。

（1）利用多期檢測結(jié)果疊加分析，實現(xiàn)如圖3所示的線路狀態(tài)趨勢變化分析，根據(jù)數(shù)據(jù)變化趨勢提前發(fā)現(xiàn)異常變化，對問題進(jìn)行預(yù)警，指導(dǎo)針對性檢測與預(yù)防性維修。

圖3 線路狀態(tài)趨勢變化分析圖

（2）通過對檢測數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化管理與線路狀態(tài)扣分分類分級管理，實現(xiàn)如圖4所示的全線路單元化、網(wǎng)格化的基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)綜合評價打分。根據(jù)各評價單元得分情況科學(xué)制定下一階段檢查計劃，減少高分區(qū)段不必要的檢查，節(jié)約檢查作業(yè)資源。根據(jù)問題種類與問題嚴(yán)重程度，結(jié)合基礎(chǔ)設(shè)施臺賬、履歷，形成合理的設(shè)備維保周期，減少過度維修，節(jié)約維修資源。

圖4 線路狀態(tài)綜合評價

3.3 運維作業(yè)流程與運維資源調(diào)度

平臺主要通過運維綜合管理中心開展運維作業(yè)流程與運維資源調(diào)度管理工作。通過開展計劃管理、工單管理、問題庫管理和人員管理等多種管理，實現(xiàn)如圖5、圖6所示的運維管理工作全流程信息化閉環(huán)，滿足運維作業(yè)各環(huán)節(jié)中的資源智能化分配，提升資源分配與使用效率。通過運維作業(yè)流程與運維資源調(diào)度管理，主要可在以下方面實現(xiàn)節(jié)能減排。

圖5 運維全流程閉環(huán)管理

圖6 檢修工單管理

（1）匯集各類運維作業(yè)數(shù)據(jù)資源并進(jìn)行歸類，便于運維管理人員快速調(diào)取各類數(shù)據(jù)，提升運維管理效率，降低因人工歸類數(shù)據(jù)和人工檢索數(shù)據(jù)帶來的人力資源消耗。

（2）建立完善的線上運維檢修管理流程，實現(xiàn)運維管理工作全流程信息化閉環(huán)。省去冗雜的線下審批環(huán)節(jié)，推動日常工務(wù)運維業(yè)務(wù)流程化，精簡管理環(huán)節(jié)，提升管理效率；通過建立電子工單，實現(xiàn)無紙化辦公，減少物資消耗。

（3）平臺通過人員資質(zhì)臺賬管理與物資設(shè)備管理功能，實現(xiàn)檢修作業(yè)中人員與物資的最優(yōu)調(diào)度，從而保證每位人員均可投入自身最擅長的工作中，提升人員的利用率；同時，利用智能算法結(jié)合歷史數(shù)據(jù)實現(xiàn)檢修作業(yè)物資的合理規(guī)劃，減少作業(yè)中物資的浪費，具體如圖7、圖8所示。

圖7 人員資質(zhì)臺賬管理

4 結(jié)語

本文以國家雙碳戰(zhàn)略為背景，為有效挖掘城軌節(jié)能減排潛力，從基礎(chǔ)設(shè)施運維管理角度出發(fā)，開發(fā)了城軌基礎(chǔ)設(shè)施運維管理平臺。該平臺從數(shù)據(jù)電子化資產(chǎn)管理、檢測結(jié)果精準(zhǔn)分析與智能決策和檢修資源智能化調(diào)度等方面在一定程度上實現(xiàn)了基礎(chǔ)設(shè)施運維過程中節(jié)能降耗的目標(biāo)，這對于保證城軌綠色低碳發(fā)展、助力國家雙碳戰(zhàn)略具有十分重要的意義。