深圳地铁集团有限公司运营总部维修中心总经理/高工 宋剑伟
为适应城市轨道交通网络化运营，深圳地铁在设备维护上，进行了相关的信息化与智能化的探索，本文从运营概况、维保现状分析、调整与转变、探索与尝试四个方面，介绍了深圳地铁设备维护信息化与智能化探索的相关工作。
一、运营概况
1.1当前及规划线路概述
从2004年12月到2016年11月，深圳陆续开通运营1号线及续建工程、2号线、3号线、5号线、 7号线、 9号线和11号线共7条线路，实现了深圳城轨交通从线到网的飞跃，如图1所示。目前运营里程285公里，日均客流量400万人次，占全市公共交通比例的40%。
从运营维保的角度来看，深圳地铁维保工作涉及7条线路，车站184座，设备设施数十万件（套）。而随着深圳新一轮大线网发展的来临，未来10年线网运营线路将增至20条，运营长度800公里，预计到2030年，运营里程将达到1080公里。
图1：深圳市轨道交通运营线路网络图
1.2维修现状及面临挑战
城市轨道交通网络化形态的出现，发挥了显著的社会效益，但设备维修所承受压力也在加速聚集，传统的维修技术不能满足网络化发展需求。主要有以下特点：
技术人员被摊薄：随着新线不断开通，技术力量不断被摊薄，特别是近年来深圳房价飞涨，导致大量技术人员流失。
设施设备故障多：深圳已有统计资料表明，设施设备故障时引发城市轨道交通事故和故障的主要原因，占所有事故和故障约70%以上的比例。
网络化运营：运营线路增加，需要维护的设备激增，传统的设备维修管理方法已经不能适应。
设备复杂：地铁设备种类繁多、数量庞大、位置分散，修程和工艺各异，给设备维修带来巨大困难。现场维修管理：各专业、各设备之间接口复杂，相互关联，给设备现场维修作业带来困难。
信息传递不畅：信息不能及时准确了解，大量数据针对性不强，不能及时反映设备的实时状态。
设备老化：随着运营时间推移，设备老化程度越来越大，给运营安全带来严峻挑战。
二、维保现状分析
2.1设备维修管理现状说明
目前的地铁维保工作，在一定程度上延续传统的方式，即借鉴铁路维保经验，采用大量纸质记录，并根据相关要求，将纸质文件保存三至五年，传统维保方式存在以下三个缺点：（1）设备基础数据存储分散，查找麻烦：各种设计图纸、施工图纸、竣工图纸堆积如山，CAD图、Excel表格大量的保存在个人电脑里，信息难以互通；设备资料查找困难，使用繁琐，随着时间推移与现场设备不一致，逐渐失去使用意义。
（2）检修记录数据量大，分析困难：大量纸质检修记录本，人工分析病害成本高，效率较低，时效性差；海量检修数据无法及时分析，使得设备状态无法及时、准确传递；设备维护成本无法准确、有效的统计，运营决策缺少数据支撑。
（3）维修作业层面的现场管理欠缺：现有信息系统对各专业的维修规程和作业工序缺少现场支持和应用；实际的作业过程缺乏有效手段进行实时监管；应急抢险指挥主要依靠电话沟通，文本形式的抢修预案使用效率不高。
2.2设备维修需求分析
深圳地铁结合当前的设备维修工作现状，对设备维修不同参与方的需求进行分析，认为在维修工人方面，需要减轻作业工作量，提高工作效率；对于技术管理人员，则需要实时掌握检修作业情况，及时了解设备运行状态；调度人员需要应急抢修及时和高效，指挥调度流程便捷；最后对于决策领导来说，其需要提高设备的可靠性，保证运营安全，降低运营成本。
基于分析，深圳地铁提出改善维修模式，依托信息基础设施建设，加强人与设备关系耦合。
2.3借用先进技术手段要求达到的目标
基于传统维修模式的不足，深圳地铁做了相关创新工作，借用先进技术手段达到目标。例如在深圳地铁1号线供电设备与工务方面，运用了物联网技术，达到降低运营成本、应急抢险指挥、及时了解设备状态、提高设备维修工作效率等目标。
降低运营成本：主要是利用数据分析，使用大数据挖掘技术，分析和预测设备的状态，合理安排维修作业和物资，减少设备的故障率，从而降低运营成本。
应急抢险指挥：使用手机APP实现应急抢险指挥，快速、高效的调配抢险人员，抢险物资和抢险车。车间主任、工班长及各技术人员，都下载了APP，能有效帮助调度人员实时了解人员位置与状态。
及时了解设备状态：手持终端快速采集和上传设备状态数据，系统自动统计分析并输出报表，使得技术管理人员能够从多角度及时了解设备的运行状态。
提高设备维修工作效率：手持终端智能识别设备参数，检修规程和工艺卡固化到作业流程中，智能判断和统计分析设备病害，大大提高设备维修工作效率。
2.4以技术为牵引，带动设备维保的创新
携手创新 合作共赢，深圳地铁和北京安华水木科技开发有限公司以设备维保为主体，广泛推动创新合作。共同研发了大量的大数据产品，包括大数据基础服务系统、数据分析及展现、数据应用、手持终端、电子标签、移动APP应用、物联网、无人机、人工智能等技术。逐渐形成覆盖轨道交通全专业的智能化运维管理。同时，研发更加智能的设备监测系统，真正实现设备状态的实时采集和智能分析。
信息化智能化系统是以设备维修大数据为基础，以设备检修业务数据的整合与深度挖掘为核心，通过Web系统和移动终端向维修工班人员、技术人员、管理人员、决策层提供现场数据采集、数据分析、数据预测、辅助决策等功能，实现地铁网络化运营条件下设备维修工作量减少、效率提升、设备可靠性增加、设备生命周期延长、运维成本降低的管理目标。例如手持终端的应用，在深圳地铁1号线中配备的手持终端，将所有的排障信息、培训系统、设备维修、工单录入、EAM的接口等逐步实现。
同时深圳地铁也引入无人机技术，检测高架段设备，目前深圳地铁高架段达到42公里，已开通的深圳地铁11号线，作为国内第一条时速120公里的快速线路，其中有个高架区间段长达7.2公里，在地铁运营维保中，利用传统的技术手段，很难对高架段设备进行实时检测，因此深圳地铁成立无人机小分队，做相关软件开发，解决高架段维保人员不能到达的问题。
三、调整与转变
深圳地铁在维保信息化与智能化的初步探索中，取得一定的成效，因此深圳地铁对未来地铁维保做了一个整体规划，其中包括车辆、供电、工务、通信信号系统等所有设备系统，引入以物联网为基础的互联网+地铁维修系统，逐步实现地铁维保信息化与智能化。
3.1总体思路
深圳地铁维保工作规划的总体思路分为四步，第一是建立设备基础库：针对轨道交通所有相关专业对应设备，分门别类的以可维护最小单元为单体，把每个单体本身属性、对应标准及检修工艺等信息；再依附上其位置信息建立基础库。
第二是建立设备状态库：记录跟踪设备基础库对应的所有相关状态数据信息；主要来源人工检测、车检和在线检测等。
第三是数据模型与决策：面对设备，依据其对应状态，进行统计分析，利用大数据计算分析技术来进行数据分析和建模。
第四是预警预判：通过数据分析及模型建立，从而可以发现设备状态的发展趋势，同时实现了对设备状态的预警预判和智能管理的目的。
3.2调整与转变
深圳地铁在维保工作中信息化与智能化工作的调整，明确了技术手段的运用方向与应用对象，并具体落实在相关系统上。
其中运用方向为：强化正线关键设备状态检测与故障诊断，监测异常情况及时预判和告警，加大新线建设监测系统应用投入与评估。
应用对象：重点关注影响安全运营及服务可靠性的系统，重点研究接触网、轨道相关设备、桥隧变形、应急抢险等。强化易引发线路停运的系统：如供电、线路，重点关注供电、线路高风险系统的状态监测。
具体体现在已投入运营的弓网监测系统，设备维修智能管理系统，变形监测管理系统，应急抢险指挥系统等众多系统之中。
3.3系统介绍
3.3.1弓网监测系统
由车顶的高速数字相机、受电弓近侧监控相机、照明及定位电子标签构成；建立一套完善的弓网关系评价体系，数据分析等技术改变现有设备维修模式，促进管理水平的不断提高，如图2所示。
图2：弓网监测系统
3.3.2设备维修智能管理系统
设备大数据基础服务系统、数据分析及展现。系统功能包括图形交互首页，设备数据库，检修数据库，统计分析，移动检修终端；统计设备病害和故障，分析设备状态发展趋势，为维修管理和运营决策提供重要依据。
3.3.3变形监测管理系统
系统实现了变形监测数据的管理和分析统计功能，在日常的隧道维修保养工作中需要综合考虑其它的检查检测数据，包括巡查、定期检查、临时检查等，有必要把这些日常检查数据纳入到系统中，进行统一的管理，实现桥梁隧道保养工作的效率化、集成化、可视化。
3.3.4应急抢险指挥平台及APP应用
应急抢险平台目前已投入应用，故障发现人使用手机APP上报故障情况和故障位置，调度中心在Web系统上进行人员、物资、抢险车的调配。参与抢险的各类人员在地图上定位显示，抢修时可以最快速度到达现场；同时在地图上显示抢险柜和抢修物资，便于快速调配；抢险车能接收调度推送的到达抢险地点最优路线，实时报告抢险车的位置。
3.3.5移动终端系统
现场采集检修数据，数据及时和后台服务器同步，设备状态得以及时、准确传递和分析。使用移动终端扫描设备上的RFID电子标签，智能识别和显示设备参数和检修记录表格。在移动终端上获取技术文档，工艺卡，指引现场作业。
图3：移动终端系统
四、探索与尝试
随着网络化运营的深入，深圳地铁也在探索通过物联网、智能机器人、无人机、BIM等一些新技术的应用，提升维保工作。
物联网：众多的硬件设备，通过智能互联的手段，使用各种传感器，将设备数据实时收集到综合监控管理的大数据平台，实时对数据进行处理分析。第一时间掌握硬件设备的运行状态数据，实时或者离线的分析所有设备的健康情况，提升整个设备维保的智能化水平。
智能机器人：根据深圳地铁的相关调研，发现智能机器人已经在深圳一些高档社区的物业管理上成功应用，富士康也在生产线上应用了智能机器人，因此考虑在地铁维保中应用，智能机器人由运动执行机构、传感器、控制器、能源装置等组成。可以在各种管道中行走，利用其搭载的各种传感器、摄像设备以及测量设备对管道内的各种情况进行探测。
无人机：近年来，无人机技术发展快速，深圳地铁考虑借助无人机领域近年的成果，采用无人机可在白天运营时段进行重点部位的观测，实现对重点设备进行大范围广域立体监测。
BIM技术：当前深圳BIM技术主要应用在建设阶段，深圳地铁下一步的目标是将BIM延伸到运维阶段。运维阶段的BIM技术是利用工程竣工时移交的BIM竣工模型和后台数据库，实现对隧道土建结构及所有相关设备的三维浏览、设备信息查询、二维图纸和三维模型联动、设备检查和现场维护、应急方案模拟。
