城市轨道交通多专业数字化运维体系

王向阳 朵建华 刘懂懂 胡恩华 朱存仁 魏盛昕

(1.宁波市轨道交通集团有限公司智慧运营分公司,315100,宁波; 2.卡斯柯信号有限公司,200071,上海∥第一作者,高级工程师)

随着城市轨道交通的高速发展和技术迭代升级,各专业系统和设备的复杂性和多样化也越来越明显。在以往的运维工作中,各专业的维护系统相对独立,各专业间缺乏有效的协调和合作,这导致运维效率低下、设备维护成本较高。因此,有必要建立一种能够融合城市轨道交通多专业的数字化运维体系,通过多专业数字化运维系统和适配数字化运维模式来优化运维流程、提升运维效率、降低运维成本和提高服务质量。在技术创新方面,多专业数字化运维系统可对运维工作提供实时的数据分析和决策支持,可帮助运维人员准确定位故障和高效处理故障,还能合理规划维护计划和合理分配维护资源。本文以宁波地铁多专业数字化运维体系为例,介绍多专业数字化运维系统的架构、适配的多专业数字化运维模式,并对该体系的实际应用成效进行分析和总结。

1 多专业数字化运维系统

多专业数字化运维系统建设的第一步是实现“业务数字化”(见图1),汇聚信号、车辆、通信、供电、工务等专业的设备数据,以及物资管理系统和施工管理系统的数据,然后将这些多维度运维数据进行标准化集成,建立线网级多专业数字化运维系统的统一数据资源池。

图1 多专业数字化运维系统业务数字化过程

多专业数字化运维系统建设的第二步是在第一步基础上完成“数字业务化”过程,实现全链路运维决策。多专业数字化运维系统包括全景驾驶舱、设备质量中心、生产组织中心、应急指挥中心和分析决策中心5大功能模块。具体“数字业务化”过程为:①以设备资产为底座,建立全生命周期最小单元数字档案;②由设备质量中心建立分层分类科学健康评价模型,指导精准维修;③通过生产组织中心实现自动监督作业过程;④通过决策分析中心自动生成维修、采购、备件计划等决策报告;⑤通过应急指挥中心实现应急处置中多专业人员、备件、进程的协同管理;⑥通过全景驾驶舱实时掌握全线网关键设备和生产的状态。

多专业数字化运维系统架构由线路运维层和线网运维层组成(见图2)。线路运维层的信号、通信、车辆、机自(机电与自动化)、供电和工务的运维系统通过标准接口接入线网运维层,同时各专业的运维系统与其维修维护系统通过接口连接,实现生产信息自动化管理功能,如维护单、计划单以及设备资产管理等的自动化管理。线网运维层用于提供数字运维总调、大屏全景看板、决策分析终端和数字运维调度等业务功能;并与办公网生产信息业务服务器组中的维修维护系统、施工调令系统等生产信息系统通过接口连接,实现自动在既有维修维护系统中进行计划派发、工单派发等功能;同时可向移动终端提供生产数据及应急处置方案的推送服务。

图2 多专业数字化运维系统架构图

多专业数字化运维系统在网络安全方面的防护措施为:在线网运维层的生产网与办公网分别设置1套防火墙,用于与各线路运维层的生产网和办公网对接;在线网运维层内部,设置2套安全隔离单向网闸,用于生产网与办公网数据互通;在线网办公网内部单设1套防火墙,用于为移动终端应用提供对外接口服务。

2 多专业数字化运维模式

宁波地铁的多专业数字化运维系统建设完成后,能够为设备运维提供扁平化协调、智能化决策、多线路区域化管理和自动化巡检等技术方法。因此,需要对既有的运维模式进行优化,以适配多专业数字化运维系统。运维模式适配后,多专业数字化运维体系可为公司各层级部门工作提供的赋能如表1所示。

表1 多专业数字化运维体系工作赋能表

多专业数字化运维模式下,在分公司维护部门设置数字化运维中心,成立数字化运维中心工班,数字化运维中心为集团公司和分公司的维护、调度部门提供运维决策支持,为工区车间级部门提供区域管理支持。同时为各车站人员配置了移动终端,提供辅助运营维护支持。宁波地铁多专业数字化运维模式如图3所示。

图3 宁波地铁多专业数字化运维模式

2.1 运维组织模式优化

多专业数字化运维模式适配的总体思路是通过优化组织模式和维护规程来提高运维效率和服务质量,降低运维总体成本。多专业数字化运维体系在新设数字化运维中心的工班的基础上,对正线、场段、OCC等一线工班的工作内容也进行了调整:①多专业数字化运维模式基于设备状态修模式进行设备检修,可取消日巡检,延长设备检修周期;按运维中心工班评估指导维修,使得日常设备养护的工作量大幅减少。②多专业数字化运维模式基于故障应急指挥,有助于协同应急资源、压缩故障处置时间;故障抢修时,按运维中心工班指挥抢修处置,使得故障抢修工作更为高效。多专业数字化运维体系下的运维组织模式的改变如图4所示。

图4 优化前后运维组织模式

多专业数字化运维模式下,采用自动化、智能化和可视化技术进行运维管理,不仅减少了人为因素对运维工作的影响,提高了工作效率,而且通过运维资源的优化配置、自动化运维、远程监控等功能大大降低了人力、物力和时间成本。

2.2 维修规程优化

为满足多专业数字化运维体系需求,对既有维修规程的日常巡检、日常养护、集中维护、大修等进行了优化,优化结果如表2所示。

表2 维修规程优化前后维修方案

2.3 多专业数字化运维体系下各工班运维模式

多专业数字化运维系统的5大功能模块可为正线、场段、OCC工班等一线工班和数字化运维中心工班提供丰富的工具和资源,以便其更好地进行设备运维。一线工班主要使用生产组织中心、应急指挥中心和分析决策中心模块来进行日常检修、故障抢修和中修大修,如图5所示。

数字化运维中心工班主要使用全景驾驶舱、设备质量中心、应急指挥中心、生产组织中心和决策分析中心模块来进行设备盯控、故障应急、生产管控、设备决策、生产决策和知识管理,如图6和图7所示。

图6 数字化运维中心工班运维模式(一)

图7 数字化运维中心工班运维模式(二)

3 多专业数字化运维体系应用效果分析

建立起多专业数字化运维体系后,宁波地铁的设备运维可以做到对“人、事、物、态”进行协同管控,使运维效率得到大幅提高。

以故障应急抢修为例,在既有运维体系下,故障抢修以应急指挥和处置人员的经验为导向。应急指挥人员需要结合现场实际情况与应急预案派发应急工单,电话协调人员组织和物资组织;调度人员需要根据经验对故障修复时间进行预测,并且确认故障影响范围;现场抢修人员需要先进行故障分析和故障定位,再准备相应工具、备件前往现场进行故障处置。在抢修过程中,应急指挥人员如何高效进行组织协同,抢修人员如何精准定位故障,调度人员如何确保行车组织调整的及时性和联动性,这些都是故障应急抢修的难点。

在多专业数字化运维体系下,以上难点可以得到有效解决。多专业数字化运维体系为应急指挥人员提供人员和物资的最优组织策略,并根据故障事件自动联动工单,生成工单后实时跟踪故障处置情况;为调度人员提供运维评估决策,支撑调度及时动态调整运营策略;为抢修人员提供跨专业智能分析,精准定位故障位置和动态调整故障处置流程。多专业数字化运维体系下的故障应急抢修作业流程如图8所示。

图8 多专业数字化运维体系下故障应急抢修作业流程

4 结语

本文基于多专业融合的数字化运维思路,提出了城市轨道交通多专业数字化运维体系。首先,通过对城市轨道交通运维过程进行分析,明确了多专业数字化运维体系的构建核心目标是对“人、事、物、态”进行协同管控。随后,提出了多专业数字化运维体系的设计思路和技术路线,重点关注多专业运维系统的建设方法和运维模式的优化方法。结合宁波地铁的多专业数字化运维体系,介绍了多专业数字化运维体系的功能模块及运维组织模式。采用多专业数字化运维体系后,宁波地铁运行维护成本降低了20%,技术人员生产力提升了18%,设备检修时间降低了20%,各类信息化成本降低了15%。

综上所述,本文提出的多专业数字化运维体系建设方法具有较高的实用价值和推广意义,对提高城市轨道交通的运维效率和运维质量具有重要意义和价值。