人工智能在轨道交通运维决策中的应用

引言：

城市轨道交通是一座城市发展的主动脉，连接着生产，生活及生态，在国家高度重视轨道交通发展的趋势下，《交通强国建设纲要》中明确提出，要构建安全、便捷、高效、绿色、经济的现代化综合交通体系，轨道交通作为骨干交通方式迎来新的发展机遇。随着城市轨道交通网络的持续拓展和运营时间的不断延长，传统的运维决策面临着诸多挑战，而人工智能技术的出现，不仅为城市轨道交通运维带来了全新的解决方案，同时在顺应国家规划和行业发展方向等方面，对提高轨道交通系统运营效率和服务质量、降低运维成本也具有重大现实意义。

一、轨道交通运维决策现状剖析

1. 轨道交通运维决策中日常巡检问题剖析

传统巡检模式下的巡检周期、巡检项点甚至巡检顺序和路线，在很长一段时间内是固定不变的，在这种巡检模式下“过维修”问题十分突出，在造成资源浪费的同时，甚至反而使故障概率增加。巡检需要组织数量庞大的运维队伍对轨道、列车、机电、通号等多个专业的设备、系统进行巡检作业，而这些设备、系统通常又包含多个类别的子系统，且在地理位置分布上呈现出稀疏的特点，占用了大量的人力资源和财力资源，阻碍了交通运输行业的可持续发展。除此之外巡检的结果和质量依赖运维人员的个人素养和专业能力，巡检过程中是否存在漏检、巡检是否有效都是难以管理和控制的，例如可能存在部分运维人员的注意力不集中或专业能力不过硬，导致设备的一些潜在问题无法被识别和处理。

2. 轨道交通运维决策中故障诊断问题剖析

故障发生时，运维人员需要结合故障现象和自己的经验、知识来判断故障原因，但轨道交通中的设备多是复杂的，同样的故障现象背后对应着大量可能的故障原因。例如滑动门无法打开的故障现象，可能的原因包括电机损坏、DCU 故障、滚轮磨损、异物卡滞等十余项。不同的原因意味着故障处理的人员专业方向、备件需求和处置方式都有不同，错误的诊断结果会导致故障恢复不及时和维修资源浪费。出差除此之外由于缺乏先进的诊断工具和技术，运维人员往往需要对故障设备的各个部件逐步排查，如果是复杂设备的复杂故障，排查范围还会包含其它关联的设备和系统，这不仅占用了人力成本，还可能因为故障不能及时恢复导致轨道交通系统的停运时间延长，严重影响乘客出行。

二、轨道交通运维决策中人工智能的应用策略

1. 日常巡检中人工智能的应用

利用物联网技术，对设备运行过程中的关键参数进行采集和分析，实时监测设备的运行状态。如通过采集电扶梯运行过程中的电流、电机振动、减速机振动、驱动轴振动、扶手带温度和梯级链伸长位移等参数，结合国标规定、历史趋势预测、同设备统计类比和异常检测算法等报警策略对设备异常状态进行识别和报警，达到减少电机、减速机、驱动轮和扶手带等巡检项点或拉长巡检周期的目的，实现减少巡检班组定员、提升巡检质量、逐步实现 " 预防修 " 和" 故障修 " 向 " 状态修 " 的转变。除此之外在日常巡检时，可使用蓝牙胸牌和蓝牙信标，结合蓝牙定位算法实现巡检人员实时定位功能，对巡检路线和检修时长进行管控，当出现漏检或检修不满足标准工时的情况进行管理提醒推送，做到对巡检过程的管控；同时结合设备传感器数据检测巡检前后设备运行参数的变化情况，例如对站台门闸锁活动版进行润滑前后，在提锁时间上应有从大到小的变化，实现对巡检结果的管控。

2. 故障诊断中人工智能的应用

垂直领域大模型可以在通用大模型基础上使用故障处理知识库、历史故障工单和故障报告等相关语料再次预训练得到。在使用过程中，通常使用 RAG 技术对相关知识库进行检索增强，进一步提升回答的准确性。目前已有轨交领域的垂直大模型在国家网信息部门完成备案，且在辅助故障诊断和定位上有落地应用。除此之外故障预测是运维中亟待解决但却相当困难的问题，将 " 故障修" 和 " 预防修 " 的运维模式向 " 状态修 " 甚至是 " 预测修 " 转变是运维的远期目标。故障预测能够减少紧急故障发生，增加可用于故障响应的时间，对人员调度和物资采购也有重要指示作用。基于机器学习的故障预测方法需要搜集设备正常样本和多类早期故障样本，使用机器学习判别算法结合故障知识库训练得到故障预测模型，实现对故障的预测。其中正常样本显然是容易获取的，而故障样本则可以来自试验台的故障模拟或设备生产运行中的故障积累。

结束语

概括而言，人工智能赋能下的轨道交通智能运维是未来发展的必然趋势，在减少运维人员、提升巡检质量、加快诊断速度、提升诊断精度、减少紧急故障发生、优化资源配置和提升安全性、可靠性等方面，都具有显著收益。随着城市化进程的加快和人口的不断增长，轨道交通系统作为一种高效、快速、环保的城市交通方式得到了广泛应用和发展，而人工智能赋能的轨道交通智能运维将会得到更好的发展，为轨道交通行业的可持续发展做出更大贡献。

参考文献：

[1] 杨玲玲．BIM 技术在铁路基础设施智能运维中的应用及前景分析 [J]现代城市轨道交通，2021（6）：96-102.

[2] 保灵 . 物联网大数据人工智能理念在地铁列车日常维护管理中的应用探讨[J]. 中文科技期刊数据库（全文版）工程技术， 2022（2）：111-114.

[3] 闻立飞，孟晖 . 人工智能技术在轨道交通运维管理中的应用研究 [J]. 光源与照明，2022（3）：243-245.

[4] 李锦盛，苏志伟 . 智能化技术在轨道交通运维中的应用分析 [J]. 中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术， 2021（12）：325-327.

[5] 曹卓娜，林玉 . 中国轨道交通发展 2022[J]. 世界轨道交通，2023，11(1) ：24-35.