轨交电力智慧运维解决方案探索研究

◆吴一凡/文

一、背景

城市轨道交通电力系统作为核心系统之一，其稳定运行关系着整个轨道交通的稳定性。电力系统的每一次故障，都可能给轨道交通运营和社会造成无法估量的损失。如何对电力系统相关设施设备状态和管理活动进行全面优化，最大程度确保轨道交通的安全高效运营，是摆在轨道交通电力专业面前的首要任务。

随着变电站数量和配备的现场维护、管理人员数量不断增加，加上电力调度业务管理模式的改革发展，电力专业的功能应用、综合性管理平台、安全生产信息化系统集成等因素，对电力系统的稳定性提出了新挑战。现有电力系统已经无法满足变电站无人值守模式、专业标准化、集约型扁平化管理方式以及专业性全寿命全过程生产数据管理的需求。

要想轨道交通电力设备设施和有关资源发挥最佳效能，从而进一步提高整个轨道交通行业的管理水平，保障轨道交通电力系统的安全运行，这对电力系统设备设施的安全生产管理，提出了许多新的管理需求和功能需求。

二、创新维修模式、优化运维成本

轨道交通线网规模的发展、运营服务时间的延长、设备使用时间的增加，带来了更高的故障率、更繁重的设备维修保养任务量、更短的维修维护时间。情况的变化必然带来模式的改变、优化或创新。高额的人工成本及传统的计划修体系，已经难以保障设备运维的可靠性和可持续性，迫切需要从人工替代、精准维修、资源复合等维度推进传统运维模式创新，优化运维成本。

在人工成本方面，目前随着轨交线网规模的逐步扩大，人工成本不断攀升，占整个运维成本50%以上，且逐年提高。

在检修维护方面，以往轨道交通行业缺少关键设备的智能监测技术及手段，设备状态的判断以人工检查为主，现在电力智能运维可以收集多维度的设备状态信息，并运用大数据等相关技术对检测设备进行综合状态分析，从而代替传统人工巡检，实现感知性的状态修，提高设备的巡检效率及正确率、优化人工成本。

在资源统筹方面，过去的检修维护，以传统计划修为核心。这是一种以时间为依据的预防性维修体系。一般是以维护经验、供应商建议、统计资料为依据制定维修计划，并按照计划对设备进行定期维修，能够在一定程度上降低故障发生的概率，但维修计划的合理性和科学性难以评判，需要足够备件资源支撑，产生较高备件采购成本。而计划修可实现精准维修、减少备件更换及采购成本。

此外，我国轨道交通对单线、群组和网络化运维具有完整的建设、运维体验，积累了大量的行业经验，但是这些行业经验存在于专业骨干中。随着线网规模扩大，骨干技术力量被严重摊薄，越来越缺乏对既往经验案例的发掘、分析和整合，各类运维过程中的经验教训没有被完全利用，没有完全发挥出线网规模化以后带来的数据沉淀效应。

综上所述，伴随线网规模的快速发展，变革运维模式、提升检修效率与质量、降低运维成本已迫在眉睫，需要通过运维模式创新，全面提升维修质量和效率。电力智能运维能最大程度地化解上述问题。

三、提升感知能力、确保运营安全

近年来轨道交通设备可靠性持续下降，故障的发生必然影响轨道交通日常运营的安全。根据统计，2010年至2019年上海轨道交通15分钟及以上严重晚点事件，设施设备的故障是主要因素，占比达70%以上。轨道交通的运营安全是公共交通正常、有序的关键因素之一，提升设施设备的感知能力和可靠性是减少设施设备故障的有效措施。电力智能运维的建设可通过更先进的技术手段、更为广泛的覆盖面检测设备状态异常信息，减少安全隐患发生；通过分析故障定位，提高检修和处置速度，提升应急效率和运行质量；通过海量数据分析判断设备状态趋势变化，预警故障发生，保障运营安全。

针对建成时间跨度大、运维规模庞大、设施设备种类多等问题，使用先进且多样化的底层数据采集手段，拓展关键设施设备的感知维度，可以降低对人工和其技术经验的要求；智能化检测技术的使用可以增强隐患检测，及时掌控系统状况。

设备异常状况的及时检测、设施设备实时状态掌控，是保障运营安全的基础。提升设施设备状态检测覆盖面，可以解决设备状态判断以人工为主、检测分析结果存在一定差异的问题，智能巡检等手段有助于高效地检测影响运营安全的故障因素。可见，电力智能运维的建设依靠增加设备的感知能力和运维的掌控能力，可以消除安全隐患，提高运营安全性，降低失误和风险。

目前设施设备复杂多样、特征不一，由此引发了运维系统效率、准确度降低及行业经验无法固化积累等问题。检修人员的主观因素（如技能经验等）容易导致故障的漏判或错判；设备体量增大、经验人员缺少，无法完全依赖巡检做到预防修、预测修（即状态修），只能依靠以计划修为主、故障修应急模式；故障发现后，缺乏行之有效的数据支持，需要多种设备进行多次试验才能定位故障，试验过程中人力、时间消耗大。电力智能运维利用在线监测技术，收集设备状态信息，运用大数据和人工智能等相关技术对设施设备进行综合状态分析，自动精确诊断，提高设备故障的检测效率和故障处置速度；故障发生时与运营联动，指导现场排查故障原因及跨专业分析。

电力智能运维的建立，可以解决目前各条线路感知采集信息的完整性参差不齐、智能检测覆盖面相对狭小、对老线路设备情况的自动监测程度较低的问题。在突发事件处置过程中，通过监测信息分析可以更高效地定位故障，利用智能手段辅助决策、规范作业，可以更合理地调动抢修人员和物资等，从而有效地提高应急处置效率。因而，从故障定位和应急处置方面看，建设电力智能运维是十分必要的，也是有效提升运营应急效率的必要手段。

建设电力智能运维，可以高效安全地将运维全过程不同阶段采集的多源异构数据进行下传、集成与整合；合理有效地分析并利用设备使用过程中采集的数据，感知设备状态变化趋势；应用先进的技术手段分析历史故障数据，整合应用逻辑，为设备设立阈值预警，为“状态修”提供依据，提升智能化水平，保障运营安全。

综上所述，电力智能运维的建设通过着眼于安全隐患监测、故障定位、感知趋势，提升感知能力、确保运营安全，可实现关键设施设备状态感知的隐患风险预防、故障诊断和应急处置、趋势预警判断等，为大规模网络化运营的安全保障提供技术支撑。

四、挖掘运营潜能、提升服务水平

城市轨道交通除了承担传统运送乘客功能之外，以乘客为导向的客运服务也越发成为轨道交通运营工作的重要环节。乘客对轨道交通的便捷性、舒适性、灵活性，提出了越来越高的要求。其中，早晚高峰的发车间距和夜间运营时间，是影响乘客服务感知质量的两个重要因素，这需要依托设备日常运行的稳定性和可靠性，以及优化既有运维模式、缩短运维窗口期来保证。因此，利用电力智能运维充分挖掘运营潜能，可有效提高设备可用率及运维效率，提升服务能力和服务水平。

在现今轨道交通网络规模快速膨胀、客流拥挤日益严峻、发车间隔缩短、运营时间延长、维护窗口压缩、检修力量不足等诸多不利条件下，采用先进的检测手段可以获取精准数据、提高设备可靠性、提升运维效率、减少维修人员投入。

五、结语

本文提出利用先进理念及智能化技术，采用先进的检测手段、获取精准数据、提高设备可靠性、提升运维效率、减少维修人员投入，探索研究构建基于设备设施的轨道交通电力智慧运维解决方案，提供高效、实用的监控手段，发挥电力监控的综合功能，满足日常生产、设备维护、设备维修等业务的开展，为电力运维方式的调整以及设施设备检修策略优化提供支撑。