城市轨道交通电源系统综合运维管理浅析
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摘 要：轨道交通成为城市发展的一个重要标志，轨道交通运营过程中，运维管理是一个要点。文章从轨道交通电源系统的组成入手，指出传统运维模式的弊端，分析了综合性、智能化运维管理的要求和技术支持，以及管理平台的具体构建方法，以期进一步提高轨道交通电源系统的运维管理质量。
关键词：城市轨道交通;电源系统;运维管理;综合性;智能化
0 引言
在城市发展过程中，为了缓解交通拥堵问题，提高环境质量，大力发展轨道交通项目，具有安全性、舒适性、绿色环保的特点，深受民众喜爱。轨道交通的运行，离不开电源系统的支持，提高电源系统的可靠性，加强运维管理工作，才能保证轨道交通的稳定运行。新形势背景下，传统运维模式的弊端一一突显，必须进行改进，构建综合性、智能化的运维管理系统。
1 城市轨道交通电源系统的组成部分
轨道交通的电源系统，是城市电力系统经高压输电网、主变电所、配电网络、牵引变电所、换流等环节，为列车组提供电能资源。电源系统的电力，一方面为列车组提供牵引动力，实现正常运行;另一方面用于车站、区间、调度中心的照明、动力、测试维修等。单纯以列车组的牵引动力为例，这部分电源系统是由变电所、动力电缆、轨道、电力监控系统组成。供电系统是否能可靠、持续运行，直接决定了轨道交通的安全性[1]。
2 城市轨道交通电源系统传统运维模式分析
轨道交通电源系统的运维管理，传统模式是人工巡检配合机电设备监测，相比于单纯人工管理，虽然提高了工作效率，但依然存在较多问题，例如：（1）计划编制单一，大多停留在手动派工的层面;（2）信息传输的速度慢，响应时间长，遇到突发状况难以及时处理;（3）信息表达方式单一，整体管理效率低;（4）存在过维护、欠维护现象。考虑到电源系统的设备复杂、专业性强，且随着轨道交通的规模扩大，运维管理成本明显提升，定期检修、事后检修不再适用，必须改进运维管理系统，提高综合性、智能化程度[2]。
面对传统运维管理的不足，国内部分厂家也积极投入研发与测试，优特科技致力于供电运维智能化安全管理，创新研发出多项供电运维安全管控技术，推出了针对供电系统安全作业的整体解决方案，在轨道交通运行、保护设备安全和维护人员安全、提高工作效率等方面，具有重要意义。白云电器则充分利用现代信息技术和人工智能技术，立足于故障预测和健康管理，整合工业大数据、物联网、云计算等技术，制定了供电系统的维修和状态检修方法，形成健康评价、在线监测、剩余寿命预估等技术方案;针对直流开关、交流开关的特征，研发出开关动作监测装置;在轨道交通运行方面，建立了供电全寿命周期智能化运维管理系统，改变了传统的维修作业模式，具有安全性、稳定性、可靠性。
3 综合性、智能化运维管理的要求和技术支持
3.1 要求
为了更好地对电源系统进行运维管理，发生故障时能及时响应，确保轨道交通安全性，应该将5G通讯、云计算、大数据、人工智能等技术相结合，构建综合性、智能化的运维管理平台。对该管理平台的要求是：（1）能对轨道交通的供电系统进行全流程、全方位管理;（2）能对不同状态的供电设备，制定适宜的维修策略;（3）能减少维修工作量，降低检修成本;（4）提高管理系统的自动化、智能化，适应轨道交通运行的新需求。
3.2 技术支持
针对传统运维管理模式的弊端，构建综合性、智能化运维管理系统，能实现数据的共享，根据监控数据、生产管理，自动生成作业要求;配合手持式巡检终端设备，对整个生产流程进行监控记录，确保管理系统严格规范运行。其中，設备监控和生产管理共享数据，技术支持如下：
（1）电源系统中的变电所，其设备运行过程中，监控系统能获得历史数据、故障信息，对设备的实时运行状态进行控制，将事后控制转变为事前预测、事中控制。（2）生产管理系统的数据，主要有生产计划数据、设备维修数据、保养数据、元器件数据等，要做到全生命周期维护控制，满足轨道交通的安全持续运行需求。（3）能采集生产环节的各项数据，例如生产人员的个人信息、工具设备的检验信息、仪器仪表的标准数据等，为运维工作的开展提供支持。（4）整个运维管理期间，能得到标准作业流程、操作手册、部门生产管理规定、设备图纸、维护标准等资料。
3.3 预期管理目标
基于该运维管理系统下，能监控设备的全生命周期状态，对历史数据、运行数据进行分析，可以实现以下目标：（1）在业务逻辑下，对业务数据进行循环卡控，可以自动更新设备信息、物资库存，自动统计工时。（2）SCADA系统出现故障时，能及时预警;EAM平台出现故障后，能进行统计;并对生产计划智能分析、分类处理，生成差异化维修方案。（3）分析标准化数据结果，为设备故障匹配近似的检修方案，推送故障地点、设备图纸等信息，利用故障专家系统指导维修过程。
4 综合性、智能化运维管理平台的构建
4.1 工作流程
该运维管理系统的工作流程如下：
第一步，在电源系统上安装电力监控装置，配合人工巡检、现场电子巡检等方式，获得供电系统的实时运行数据。
第二步，经传输系统，将供电系统的实时运行数据传递到智能运维管理平台，基于大数据技术、数据融合算法，对数据进行预处理，降低后续处理难度。
第三步，利用5G或光纤网络，将预处理后的数据传输至生产管理单元，采用数据挖掘技术、数据融合算法，获得数据的特征，进一步分析并监测各个设备的状态，将数据储存到数据库。
第四步，提取特征后的数据，利用AI技术判断是否出现故障，结合历史数据、关键参数、运行模型，初步判断故障的位置和类型。
第五步，发出故障预警信息，系统自动生成维修计划，调配人员和备件，配合手持终端设备监控现场作业，直至故障解除。 4.2 平台架构
该运维管理系统的平台架构如下图1所示，主要包括数据层、服务层、应用层三个层级。
第一，数据层。轨道交通运行期间，对供电系统关键设备的运行状态、养护维修数据进行存储，并配合现场作业进行管理。这些数据分为两大类：（1）关系型数据，以MySQL数据为主体;（2）非结构化文件服务器，存储对象是视频、音频、图片、大容量文件等。
第二，服务层。服务层是连接数据层和应用层的桥梁，能实现各项业务功能，包括数据的接收、处理、存储，数据挖掘、生产报表、人工智能学习等。此外，在服务层中，还设置了连接GIS服务器、FTP服务器的入口。
第三，应用层。应用层基于B/S应用服务、C段应用系统下，提供业务逻辑和底层访问接口，用来展示数据、用户交互。例如：传输维修检测数据时，能提供客户端程序;分析检测数据和维修方案时，提供Web页面。
4.3 功能模块
该运维管理系统的平台上，包括任务池、综合管理、人员管理、维修中心、数据中心5大功能模块，简要介绍如下：
第一，任务池。该模块采用权限管理模式，管理者登录后，能对生产任务进行发起、审核、批准，生产部门和技术部门的负责人，可对生产计划进行抽检，确保生产计划的合理性、可行性。
第二，综合管理。该模块存储了大量数据资料，例如供电系统的图纸、设备构造和功能资料、生产中使用的工具设备资料，以及维护物料的信息。通过分析能了解合格性信息，例如工具校验的合格期、备件的储存量等。
第三，人员管理。该模块记录了工作人员的详细资料，包括个人信息、入职教育经历、岗位工作内容、奖惩记录等。其中，考虑到不少岗位工作具有特殊性，还能对特种作业证的持证情况进行检查，常见如高压证、低压证等，能检索出证件的有限期。如果快要到失效期，就会自动报警，提醒工作人员考试取证。
第四，维修中心。该模块记录了设备的运行数据，执行生产计划时，能自动检索设备的履历，了解重要的技术参数;当生产作业完成后，就能自动更新履历数据。
第五，数据中心。该模块记录了供电系统的故障检修情况，内容包括故障描述、原因、处理过程，并且有相应的图片和视频资料。作业设备和巡检设备采集到的数据，可以输入数据中心，开展智能分析;此外还包括维修知识、设备厂家提供的检修手册、故障预测模型、监控规则库等内容，为运维管理提供支持。
5 实际管理成果
以上海市为例，截止2018年底，共有轨道交通线路17条，车站共计395个;通行里程达到673km，位居全国第一。随著原线路延伸、新线路试运营，通行里程依旧在不断增加，领跑全国。但在调查中发现，部分线路随着运营时间延长，针对电源系统的运维管理工作不到位，提高了故障发生风险。为了进一步提高供电安全性、可靠性，保证列出正常运行，决定对运维管理系统进行升级。
选取轨道交通5号线、17号线，分析供电系统的基础情况，采用综合性、智能化运维管理系统。结果显示管理成果如下：（1）供电系统内的各个设备，能实时监测运行情况，对运行数据进行传输、处理，开展智能诊断、故障预分析和处理等工作。（2）依据设备监控数据，自动生成生产计划，根据设备的不同重要程度，实现差异化运行维护。（3）整个运维管理期间，能对人员、材料、仪器、生产流程等要素进行控制，避免出现不合格作业的情况。（4）能对多种故障进行预分析、预处理，且可以外接多种终端巡检设备，提高了现场作业的数字化、智能化程度。
6 结语
城市轨道交通快速发展的同时，运维管理工作也要不断更新，只有保证电源系统的稳定性、可靠性，才能确保轨道交通正常运行。分析可知，传统的电源系统运维管理模式存在一些弊端，文章介绍了综合性、智能化运维管理系统的优势、构建方法、功能模块。结合上海轨道交通的运维管理成果，表明该管理模式是可行的，能推动轨道交通安全可靠运行。
参考文献
[1] 郭文婷.关于城市轨道交通传输系统的可延续性探讨[J].中国新通信，2018，20（22）：79-80.
[2] 马映坤.城市轨道交通低压配电系统的设计总结[J].建筑工程技术与设计，2017（16）：4763.
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