轨道交通车辆运维变革中的技术影响与趋势研究

陈平安， 晋浩奇

(中车株洲电力机车有限公司，湖南 株洲 412000)

0 引言

2010年《政府工作报告》中将“加快物联网的研发应用”明确纳入重点产业振兴[1]。2015年《政府工作报告》中首次提出“互联网+”行动计划[2]。2017年《政府工作报告》中首次提出 “人工智能”[3]。从物联网到“互联网+”，再到人工智能，在国家层面，促进和深化“两化融合”不断受到重视。

2019年国家发布了《交通强国建设纲要》，文中指出：推进装备技术升级。推广应用交通装备的智能检测监测和运维技术[4]。交通装备智能检测监测和运维技术是响应“两化融合”的重要体现之一，轨道交通车辆作为重要的交通装备，发展智能运维技术成为变革现有运维方式、解决当前运维困境的新形势。

本文以轨道交通车辆为研究对象，结合轨道交通车辆运维技术的发展状况，分析轨道交通车辆智能运维技术定位、特点及发展规划，预测其发展趋势，旨在为轨道交通车辆相关企业发展和应用智能运维技术的战略决策和实施规划提供参考。

1 运维变革中的技术影响

运维是保障产品持续投入服务的必要手段。就轨道交通车辆来说，运维周期占据了其全寿命周期的90%以上。运维工作是轨道交通车辆在其生命周期中不可或缺的重要工作部分，在成本、质量保证或项目管理等各个方面都占据了主要地位。为了使产品适应时代的发展，满足市场需求，不断降本提质增效，保持竞争力而不被淘汰，运维方式必须与时俱进，其发展应保持与产品发展相协调，以适应产品在市场中的发展需要，而运维方式的变革并不是量的增减和重组，而是质的突破与进化，这一本质的变化依旧离不开科学技术的创新与融合。

轨道交通车辆是科技变革发展的典型代表，每一次科技变革都会对轨道交通车辆产生巨大的影响，同时也促进了轨道交通车辆运维方式的巨大变革。总的来说，技术催生下的轨道交通车辆运维变革可分为3个阶段：人力运维、自动化运维以及智能运维。

1.1 人力运维阶段

机械化时代，蒸汽机车车辆运维活动主要以人工运维为主。运维的所有环节完全依赖人工。故障预测、故障诊断以及运维的其他实践活动全部由运维人员完成。

1.2 自动化运维阶段

电气化时代，电力机车车辆得到了快速的发展和应用，蒸汽机车逐步退出了历史舞台。与此同时，以测量技术、检测技术及IC技术为代表的自动化技术不断发展，并被应用到运维领域，形成了以自动化技术应用为主的自动化运维方式，轨道交通车辆，甚至整个轨道交通领域在很长一段时间内保持在自动化运维阶段。

在该阶段，人和运维设备在运维活动中产生了分工，人参与的一部分运维工作开始由产品的自动化运维设备替代，同时在一定程度上完成了人无法完成的运维活动。在该阶段，产品的关键状态能够被检测而发出警报，并能够根据场景做出响应机制，但是，自动化运维根据经验人为设定阈值，超过阈值就进行告警。当告警发生后，还需要人及时登录系统分析是什么原因导致告警的产生。这一点完全依赖处理人的经验和水平[5]。

1.3 智能化运维阶段

对于当前的轨道交通市场来说，轨道交通车辆市场保有量不断扩大，以人为本的运维安全备受关注，车辆运维压力日益凸显，为了寻求更加合理的运维解决方案，保障更高的可靠性，实现利润更大化，需要全面预知车辆信息的变化动向，充分发挥数据对车辆优化和运维事务的作用，合理配置运维资源，将运维工作日常化，便捷化。为了迎合这一强劲的市场需求，以互联网、大数据、云计算等技术为代表的人工智能技术开始受到青睐，在这一背景下，智能运维技术在轨道交通车辆中的应用便应运而生，不断促使轨道交通车辆运维方式的转型与升级，引领轨道交通车辆运维不断迈入智能化运维阶段。

以机车车辆转向架车轮的探伤检测技术为例，该探伤检测技术作为一种运维技术，早期是由检修人员根据经验通过敲击回声辨识伤损状态，该技术完全由人掌握。随着科技的发展，出现了离线无损探伤检测技术(有人参与的自动化检测技术)和在线无损探伤检测技术(无人参与的自动化检测技术)，由原铁道部戚墅堰机车车辆工艺研究所黄永巍所写的《铁道机车车辆无损检测》[6]一文中记录了一段时间内无损检测技术发展的主要过程。该检测技术不断朝着智能化的方向发展，也由此可知，智能技术与轨道交通车辆运维的结合形成了轨道交通智能运维技术。

2 智能运维技术研究方向

2.1 技术定位

智能运维技术从本质上来说，不是对产品既有技术的提升，而是运维方式的变革，从这一点出发，它是属于运维范畴的技术革新，但是，智能运维技术与原产品技术既有联系又相互独立的新技术。例如车门系统，智能运维技术是建立在产品技术基础之上又具备独立特性的应用技术，它们同时作用于车门系统，却又为不同的工作服务。

2.2 技术特点

1)可行性。科技发展水平已经让轨道交通车辆智能运维技术触手可及。面向机理的检测技术更加成熟，全面实时的监测技术更加成熟，具有数据分析的智能算法更加成熟，万物互联的实时传输和交互服务更加成熟。

2)必要性。智能运维技术是当下时代赋予轨道交通车辆运维活动的必要方式。落后的运维技术已经让运维人员力不从心，运维人员迫切需要更加精准先进的运维技术来提供支撑，在保障运维正常有序的同时，释放疲惫不堪的脑力劳动。

3)艰巨性。智能运维技术考虑的因素广而杂。轨道交通车辆应用规模庞大，服务要求高，各种技术应用高度集成，应用场景千变万化，从业人员综合素质千差万别。

4)持久性。智能运维技术的发展是持久的。轨道交通车辆的服务寿命在30年左右，一个完整的运维周期也要10年左右，智能运维技术的发展不仅仅是综合技术的进步，还需要探索更加合理的方法进行不断融合，更需要在实践活动中不断反复试验和证明。

2.3 发展规划

发展轨道交通智能运维技术应突破思维局限，打破惯性约束，结合智能运维技术的技术特点，以全局、未来视角统筹规划，逐步实施，应分为以下3个阶段。

1)平台建设。构建智能运维技术应用平台，打通技术节点和路径，推动智能运维活动运作。轨道交通车辆运维是系统性的大工程，需要全产业链上下游企业的积极努力。建议轨道交通装备企业应该以项目为技术载体，构建智能运维技术应用平台，形成一套相对合理的技术应用体系。

2)实践与优化。结合应用场景和需求，积累运营和试验数据，挖掘数据潜力，优化既有技术，提升准确率、稳定性、实时性。轨道交通车辆运维技术作为研究性应用技术，结合运维特点，建议分阶段对运维技术应用指标进行达标考核，对智能运维技术的应用也要分批次实施，并研究运维活动的成本、稳定性和效率达成最佳一致性，建立一套综合效益最佳的智能运维体系。

3)全面深化。随着轨道交通车辆行业市场竞争愈演愈烈，新造成本与运维成本各成体系的时代必将被全寿命周期成本体系取代，未来的运维必将是信息全面、风险可控的。因此，以亟待解决的运维需求为导向，不断全面深化智能运维新技术，才能在行业内走的更远更高。

3 结语

运维技术的不断发展促进了运维活动的变革。运维技术不断从单一的人力运维技术中剥离出来，而且剥离程度越来越大，运维工作被分解成由运维设备参与的运维和由运维人员参与的运维，如图1所示。由运维设备参与的运维是运维技术不断发展的方向，并在不断向人工无法执行的工作中渗透。

图1 运维工作分解

轨道交通车辆智能运维技术的发展应首先把握好技术平台建设这一基础，落实好技术实践和优化这一关键，全面深化这一核心，3个阶段相辅相成、有机统一。

“两化融合”是所有工业领域的发展机遇，同时也是挑战。轨道交通车辆作为工业领域的“火车头”，在贯彻和落实“两化融合”政策上应走在时代的前列，而运维活动作为轨道交通车辆的重要活动之一，更应该也更需要贯彻和落实“两化融合”政策。