關于未來地鐵運營以及維修模式的設想

1、關于未來地鐵運營以及維修模 式的設想關于地鐵未來運營以及維修模式的設想摘 要：自1971年中國第一條地鐵在北京 開通以來，四十多年來以客運為主的運營模式以 及以人力檢修為主的維修模式均為發(fā)生明顯變 化。隨著科學技術的日新月異，技術的革新必然 會帶來生產(chǎn)模式的變化。那么在大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn) 實飛速發(fā)展之后的將來，地鐵又會有怎樣的變化 呢？本文基于當前地鐵運營以及維修情況， 結合 目前工業(yè)以及科學發(fā)展現(xiàn)狀，探討未來地鐵運營 以及維修模式。關鍵詞：地鐵；運營；維修；未來A vision for operation and maintenance mode of Future MetroAbstract

2、: Since the opening of China's first subway line in Beijing in 1971, more than forty years, the main operation mode of passenger transport and the mode of human based maintenance have changed significantly. With the rapid development of science and technology, technological innovation will inevi

3、tably bring about the change of production mode. So with the the rapid development of big data and virtual reality, what the metro will change to? This paper based on the current subway operation and maintenance, combined with the current situation of industrial and technological development, show s

4、ome idea of future subway operation and maintenance mode.Key words : metro, operation, maintenance, future0 引言四十多年前，地鐵以客運票務收入作為主要 盈利來源。隨著多媒體技術的發(fā)展，媒體廣告收 入也為地鐵提供盈利來源。但在以公益性為主的 中國地鐵，這些收入遠比不上建設以及運營管理維護的支出。一直以來，地鐵日常管理和維護主 要以人力為主，隨著地鐵安全越來越被人們所重 視，維護人力成本也在逐步增加。隨著工業(yè) 4.0 概念的提出，智能化是未來的一大趨勢。利用大 數(shù)據(jù)以及人工智能，節(jié)約人力，節(jié)

5、省檢修時間， 為地鐵發(fā)展其它業(yè)務提供可能。目前鐵路貨運正 大力發(fā)展，在交通如此擁擠的城市，利用客運低 峰時間段以及節(jié)約出來的檢修時間進行貨運將 為地鐵帶來更多的收入來源。1 地鐵運營模式地鐵具有節(jié)省土地、減少噪音、減少交通干 擾、節(jié)約能源以及減少污染的優(yōu)勢。與其他交通 工具相比，除了能避免城市地面擁擠和充分利用 空間外，還具有運量大、準時、速度快等優(yōu)點。截止2015年末，中國城市軌道交通運營線 路長度3612公里。2015年新增青島、南昌、淮 安和蘭州4個運營城市；全國新增15條運營線 路，438公里運營線路長度。在 3612公里運營 線路長度中，地鐵 2658公里，占線路總長的 73.6%;

6、輕軌239公里，占線路總長的6.6%; 單軌89公里，占線路總長的2.5%;現(xiàn)代有軌電 車161公里，占線路總長的4.5%;磁浮交通49 公里，占線路總長的1.4%;市域快軌412公里, 占線路總長的11.4%; APM線4公里，占線路總長的0.1%。在經(jīng)歷了十幾年的高速發(fā)展之后，中國擁有城市軌道交通的城市已經(jīng)由2000 年的3座（北京、上海、廣州）上升至 2014年 的22座。截止到2014年年底，中國城市軌道交 通的線路條數(shù)為101條，地鐵線路總計88條。 截止2015年末，中國累計有26個城市建成投運 城軌線路116條。地鐵運營以客運為主要業(yè)務，其它商業(yè)模式 一直在探索過程中，但目前成功

7、應用的只有廣告 以及地產(chǎn)等商業(yè)應用。由于地鐵具有公用事業(yè)的 性質，乘客所承擔的地鐵票價只占很少部分， 各 國城市地鐵幾乎都有不同程度的營業(yè)性虧損。其 原因是地鐵屬于一個新興行業(yè)，同時也與其以服 務性和公益性作為基本定位有關。開發(fā)地鐵新的商業(yè)模式，有效利用鐵資源。 就需要通過技術手段改善地鐵維護方式，節(jié)省出 更多時間為拓展地鐵商業(yè)應用提供新空間。2 地鐵維修維護模式實施合理的維修制度有利于安排人力、 物力 和財力，及早做好維修前準備，適當進行維修工 作，滿足工藝需求，提高設備技術狀態(tài)、可靠性 和使用壽命，縮短維修停歇時間，減少維修費用 和停機損失。從目前各國企業(yè)采用的情況看主要 有計劃預防維修制

8、、以狀態(tài)監(jiān)測為基礎的維修制 和針對性維修制三種。設備的維修方式是指對維修時機的控制。常 用有時候維修、預防維修、糾正維修和主動維修。自人類使用機械以來，就伴隨著設備的管 理。隨著生產(chǎn)和科學的進步，設備管理逐步發(fā)展 成一門獨立的學科，大致經(jīng)歷四個階段。2.1 事后維修階段事后維修就是在機器設備發(fā)生了損壞或事 故以后才進行修理，平時不對設備進行管理和維 護。1950年以前，設備簡陋，一般是在設備故 障后再進行修理。2.2 預防維護階段1950年至1960年，隨著設備的復雜性不斷 提高以及社會化大生產(chǎn)的出現(xiàn)，設備故障對生產(chǎn) 的影響越來越大。由美國在二戰(zhàn)期間首先提出預防維修的概念。即在設備使用時加強保

9、養(yǎng)，預防 發(fā)生故障，盡可能在設備發(fā)生故障前進行預防維 護，以降低停工損失和維修費用。 主要做法是進 行日常檢查和定期檢查，了解設備實際狀態(tài)，進 行修理工作，以免發(fā)生事故。2.3 設備系統(tǒng)管理階段二十世紀六十年代，美國企業(yè)界強調對設備 進行系統(tǒng)的管理，設備在設計階段就考慮其可靠 性、可維護性以及必要的后勤支援方案。設備出 廠后，要在圖紙資料、技術參數(shù)和監(jiān)測手段、備 件供應以及人員培訓等方面為用戶提供服務。2.4 設備綜合管理階段設備綜合管理就是根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的宏 觀目標，通過采取一系列技術、經(jīng)濟、管理措施， 對設備的制造、安裝、調試、使用、維修、改造、 更新直至報廢的一生全過程進行管理。以保持

10、設 備狀態(tài)良好，不斷提高設備技術狀態(tài)，保證設備 有效使用和獲得最佳的經(jīng)濟效益。從 1970年至 今一直是設備綜合管理階段。3 當前主流技術3.1 人工智能人工智能(Artificial Intelligence ),英文縮 寫為AI o它是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴 展人的智能的理論、方法、技術及應用系統(tǒng)的一 門新的技術科學。人工智能是計算機科學的一 個分支，它企圖了解智能的實質，并生產(chǎn)出一種 新的能以人類智能相似的方式做出反應的智能 機器，該領域的研究包括機器人、語言識別、圖 像識別、自然語言處理和專家系統(tǒng)等。人工智能 從誕生以來，理論和技術日益成熟，應用領域也 不斷擴大，可以設想，未來人

11、工智能帶來的科技 產(chǎn)品，將會是人類智慧的“容器”。目前設備仍然需要員工每天或定期進行狀 態(tài)數(shù)據(jù)測定，統(tǒng)計數(shù)據(jù)來判斷設備狀態(tài)。而通過 各種傳感器未來將實現(xiàn)所有設備狀態(tài)數(shù)據(jù)的遠 程實施監(jiān)控。傳感器實施采集設備溫度，運行狀 態(tài)，環(huán)境狀態(tài)，電壓，電流等數(shù)據(jù)并通過網(wǎng)絡實 施上傳之中心。這樣就不需要員工定期檢查，只 需要在監(jiān)測到設備異常時且遠程無法恢復是才 到現(xiàn)場進行維修處理。極大的減少了人力需求。3.2 虛擬現(xiàn)實虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality)技術是仿真技 術的一個重要方向，是仿真技術與計算機圖形學 人機接口技術多媒體技術傳感技術網(wǎng)絡技術等 多種技術的集合。虛擬現(xiàn)實技術(VR)主要包括模 擬環(huán)

12、境、感知、自然技能和傳感設備等方面。模 擬環(huán)境是由計算機生成的、實時動態(tài)的三維立體 逼真圖像。當前，地鐵行車組織通過線型大屏幕現(xiàn)實軌 行區(qū)狀態(tài)，通過視頻監(jiān)控了解車站以及列車內部 情況。這些工具只能粗略或單一監(jiān)控個別區(qū)域， 無法進行全局實時監(jiān)控和分析。通過虛擬現(xiàn)實技 術，可以將隧道、車站、列車上各種設備獲取到 的數(shù)據(jù)通過三維模擬以3D的形式展示給中心調 度指揮人員并根據(jù)需求以不同角度透視隧道、列車或車站情況。協(xié)助調度指揮人員全面切身感受 現(xiàn)場情況，做出最優(yōu)判斷和指揮。3.3 大數(shù)據(jù)大數(shù)據(jù)(big data),指無法在一定時間范圍 內用常規(guī)軟件工具進行捕捉、管理和處理的數(shù)據(jù) 集合，是需要新處理模式

13、才能具有更強的決策 力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長 率和多樣化的信息資產(chǎn)。在這個快速發(fā)展的智能硬件時代，困擾應用 開發(fā)者的一個重要問題就是如何在功率、覆蓋范 圍、傳輸速率和成本之間找到那個微妙的平衡 點。企業(yè)組織利用相關數(shù)據(jù)和分析可以幫助它們 降低成本、提高效率、做出更明智的決策等等。 例如，通過結合大數(shù)據(jù)和高性能的分析， 下面這 些對企業(yè)有益的情況都可能會發(fā)生：1）及時解析故障、問題和缺陷的根源，。2）以利潤最大化為目標來定價和清理庫存。3）根據(jù)設備常性狀態(tài)迅速對設備異常進行 警示。4）從大量數(shù)據(jù)中快速定位故障原因。5）使用點擊流分析和數(shù)據(jù)挖掘來規(guī)避事故。4未來地鐵運營以及維護維

14、修模式設想4.1 更加全面的實時監(jiān)測未來地鐵車站設備房會加裝溫度、濕度以及 電壓電流等各種傳感器。這些傳感器獲取設備房 環(huán)境、設備表面、設備核心模塊甚至是設備個軟 件的實時狀態(tài)，并通過網(wǎng)絡上傳至控制中心進行 存儲4.2 更加全面的冗余備份機制目前各系統(tǒng)服務器或工作站基本實現(xiàn)電源 雙備份，重要板卡雙備份。隨著電子技術的發(fā)展， 電子產(chǎn)品的成本也將進一步下降，對全部服務器 以及板卡進行備份也將成為可能。這將使得各系 統(tǒng)更加穩(wěn)定。同時目前由于設備停機維護的需 求，為了避免影響運營地鐵各系統(tǒng)維護只能在地 鐵停運后進行維護。將來冗余備份機制完備后， 設備將能在運營期間直接進行維護和維修而不 會造成系統(tǒng)停機

15、。這為維護人員提供更加寬裕的 維護條件。4.3 更少的人力需求由于設備實現(xiàn)了實時監(jiān)控，在增強設備房防 塵等級后。維護人員只需遠程監(jiān)看設備狀態(tài)， 不 需要定期去到現(xiàn)場對設備進行檢查。同時借助網(wǎng) 絡技術，設備軟件或硬件的重啟操作將都可以在 遠程實現(xiàn)。而且，未來設備的冗余程度也必將更 加全面。這些都將大大減少系統(tǒng)維護隊人力的需 求，檢修維護人員將只需要在設備損壞或其他重 要時刻趕往現(xiàn)場即可，其他時間只需駐守在相應 的駐點。4.4 更全面的數(shù)據(jù)分析地鐵系統(tǒng)多，各系統(tǒng)設備繁雜。進行實施監(jiān) 控后數(shù)據(jù)龐大，這就需要大數(shù)據(jù)技術，對獲取到 的數(shù)據(jù)進行有效利用。由于每個設備收集到的數(shù) 據(jù)更多也更全面，系統(tǒng)能更準確

16、的實時狀態(tài)，對 設備進行更全面的分析，及時發(fā)現(xiàn)設備異?，F(xiàn)象 進行預警。更全面的保障系統(tǒng)的穩(wěn)定。更全面的 數(shù)據(jù)也能為系統(tǒng)升級和淘汰更新提供更準確的 依據(jù)。4.5 現(xiàn)實感更強的現(xiàn)場監(jiān)控基于虛擬現(xiàn)實技術以及大數(shù)據(jù)，技術人員能 夠建立準確的線路虛擬環(huán)境。這些虛擬環(huán)境結合 實施監(jiān)控上傳的數(shù)據(jù)，能在虛擬環(huán)境中按實際比 例現(xiàn)實列車位置，弓網(wǎng)狀態(tài)，隧道狀態(tài)，車站個 出入口以及站廳站臺的人流量情況。 立體展現(xiàn)地 鐵線路的實時情況。一旦發(fā)生緊急情況，控制中 心指揮人員既能切身感受現(xiàn)場情況，又能通過透 視效果掌控全局。有利于指揮員人做出跟準確的 判斷，下達正確的命令，防止事故影響的擴大。4.6 更高效的管理制度結合

17、虛擬現(xiàn)實以及大數(shù)據(jù)技術，每個現(xiàn)場作 業(yè)人員都能實時了解作業(yè)場地周邊環(huán)境，隨身攜 帶的設備也將對越界超限等危險行為進行提醒 警示甚至向調度指揮人員進行告警。防止人為因素造成事故的發(fā)生。這將減少現(xiàn)場的不可控程 度，給施工管理帶來方便。4.7 貨運等商業(yè)模式的加入目前地鐵只提供客運服務，且在夜間不得不 停運給檢修工作騰出時間。隨著科學技術的進 度，檢修時間將大大縮短。這樣就能有更多的時 間可以行車。利用夜間行車以及低峰客流時間 段，完全可以進行室內物流的轉運。實現(xiàn)這一功 能后，將進一步減少地面交通壓力。同時規(guī)范市 內物流運輸，更能給地鐵帶來額外的盈利。4.8 全面的社會性的站點功能實現(xiàn)物流功能后，各車站可以作為末端的物 流收取點。坐地鐵的人們可以更方便的收取和寄 送快遞。同時利用車站貼近周圍社區(qū)的便利條 件，將車站建設成為政府以及其他公司服務市民 的窗口，提供醫(yī)療、法律咨詢、政務咨詢辦理等 業(yè)務