城市轨道交通车站设备智慧运维探索与实践

随着城市轨道交通的快速发展，车站设备的运行和维护已成为保障轨道交通安全与高效运营的重要组成部分。传统的设备运维方式赖于人工巡检和定期维护，存在效率低和缺乏早期预警能力等问题。随着信息技术的发展，智慧运维应运而生，利用传感器、物联网、大数据分析等技术实时监测和预测设备状态，可以极大地提高设备的运行效率和可靠性。智慧运营不仅可以提升轨道交通装备的安全运行，而且可以减少人力成本，优化资源配置，实现可持续发展。因此，对智能运营管理进行探索和实践，特别是对站内设备进行智能运营管理具有很大的实际意义。

1 智慧运维的现状

随着城市轨道交通的迅速发展，智慧运维逐渐成为提升车站设备管理效率和保障安全运营的关键手段。在国内多个一线城市，如北京、上海、广州、深圳等，智慧运维系统的探索和实践已取得显著进展。这些系统通过将多种传感器安装于轨道交通设备中，实现对设备运行状态的实时监控，运用大数据、人工智能等技术，深入分析设备运行数据，实现设备故障的预警与健康管理[1]。如深圳地铁智慧运维平台的建设，成功实现了对列车故障进行预知性维修，降低设备故障率、降低维护费用，提高运营效率，保障旅客安全。智慧运维不仅可以优化设备管理流程，而且可以提高轨道交通运行的稳定性与可靠性。在日常运行中，运维人员可以利用实时数据获取设备状态信息，及时发现故障并进行检修，降低设备故障造成的运行中断及安全风险。

2 智慧运维的挑战

2.1 数据集成与共享的难题

智慧运维系统的核心在于设备数据的实时采集与分析，而这一过程的顺利实施依赖于各类设备和系统间的数据共享与集成。然而，在城市轨道交通智慧运营实践中，设备间的数据往往是孤立的，且不同系统间的数据规范与格式差异较大。这就给数据的统一处理与集成带来了极大的困难。各类设备及传感器采集到的数据具有多样性，包括设备运行状态、环境因素、故障记录、维护历史等。由于缺乏统一的标准与规范，各数据源间的信息很难进行交互与对接，影响了数据分析的完整性与准确性。另外，由于设备制造商与运营管理者之间缺乏密切的合作关系，使得数据接口、协议等各不相同，进一步增加了数据整合的难度[2]。

2.2 设备种类与技术复杂性的挑战

随着城市轨道交通规模的扩大，车站设备种类繁多，涵盖了轨道、列车、信号、供电、通信等多个领域。每种设备都有其独特的功能，其技术结构及维修要求也不尽相同。这给智慧运维系统的设备管理带来了严峻的挑战。首先，由于设备类型的复杂性，各设备之间的技术需求也各不相同，在维修周期、维护难度、故障预警标准等方面均需个性化设计与配置。而这些设备产生的数据往往具有很高的专业性、技术性，单一的维护管理体系很难满足所有设备的维护和维护要求。因此，如何有效地管理和监控这些技术复杂多样的设备，是智慧运维所面临的巨大挑战。运维人员需要具备丰富的装备技术知识与维护经验，然而，面对设备种类繁多、技术需求多变的现状，如何保障设备的高效、精确运行仍是一大挑战。

2.3 技术依赖带来的安全隐患

智慧运维系统高度依赖先进的技术手段，如物联网、人工智能、大数据和云计算等。这些技术的应用无疑提高了系统的智能化水平，提升了设备管理的效率和准确性。然而，过度依赖技术也给系统带来了新的安全风险，尤其是数据的隐私性与网络安全性。 需要将大量的设备数据上传到云计算平台或者数据中心，因此存在数据泄漏的风险。非授权数据接入、网络攻击、系统脆弱性等安全问题 会造成用户敏感信息泄露，严重威胁乘客的人身安全与系统稳定[3]。随着智慧运维系统的普及，黑客攻击与网络安全问题日益突出，攻击者可以入侵系统、篡改设备数据、造成系统失效。

3 智慧运维的发展方向

3.1 数据融合与分析

当前，轨道交通系统的运维数据往往来自不同类型的设备和多个系统，这些数据包括设备状态、环境监测、故障记录、维修历史以及操作人员的操作数据等。传统的智慧运维系统由于数据的分散性和孤立性，往往无法全面、实时地进行有效的监控和管理。而随着物联网技术的不断发展和成熟，未来的智慧运维系统将通过高效的数据集成与共享，消除不同设备间的数据孤岛。通过数据融合，来自不同设备的各类数据将被整合到一个统一的分析平台上，为运维管理提供全局性、系统性的视角。在这个过程中，大数据、人工智能等技术将起到至关重要的作用。利用大数据技术，对海量数据进行高效处理与分析，利用数据挖掘、模式识别等方法，揭示装备运行过程中的潜在问题与规律[4]。

3.2 标准化与规范化

在当前的智慧运维实践中，轨道交通系统中的设备种类繁多，涉及到多个制造商和不同技术背景的设备，这使得各系统之间的兼容性和互操作性问题日益凸显。不同设备、不同系统所采用的数据格式、通讯协议和接口标准不尽相同，导致了在设备数据的共享和分析过程中，存在诸多不便和限制，甚至出现数据丢失或误读的情况。为有效地解决这个问题，需要制定统一的技术标准与操作规范。这些标准既包含了设备的访问接口规范，也包含了数据采集、传输、存储、分析等方面的标准化要求。通过制定行业通用标准，保证不同厂家的设备能够无缝对接，保证各种设备和系统的数据兼容性，避免因技术差异而难以集成的问题。

3.3 智能决策支持

随着技术的不断进步，运维工作日益复杂，涉及到设备管理、故障诊断、备件调度、人员调度等多个方面。面对海量数据和复杂的决策问题，单纯依赖人工经验和直观判断往往无法应对现代化轨道交通系统的需求。因此，智能决策支持系统应运而生，它能够通过分析实时数据和历史数据，提供及时且准确的决策建议，帮助运维人员做出科学、合理的决策。智能决策支持系统利用大数据分析、人工智能和机器学习等技术，对设备运行状态进行实时监测，发现设备异常，评估故障风险，为维修人员提供精准维修建议。该系统可以根据设备的历史维护记录、使用频次和工作环境等信息，对设备潜在的故障进行预测，生成维护方案。

3.4 人机协同

随着人工智能技术的不断进步，未来的运维系统将越来越多地依赖智能设备和自动化技术来完成繁重、危险或重复性的工作。然而，尽管机器可以高效地完成大量数据处理和故障诊断工作，但人类的判断力、经验和灵活性仍然无法被完全替代。因此，人机协同模式的应用将成为未来智慧运维的重要特征之一。在智慧运维系统中，智能设备是指智能设备与运维人员密切协作，共同完成对设备的监测、维修及故障处理等工作。比如，智能终端、可穿戴设备等作为人机交互的桥梁，为运维人员提供实时的设备状态信息，及时预警，并根据维护系统的指令采取相应的措施[5]。

3.5 绿色运维

随着全球对环保和节能的日益重视， 通领域的运维也需要在减少能源消耗、降低碳排放等方面做出贡献。智慧运维系统应当考虑如何 ，实现节能和环保的双重目标。未来的智慧运维系统将通过智能化的 过对数据的分析，可以对设备运行状态进行实时监测，根据实 能源消耗。例如，系统可在空闲时间自动降低设备的功耗，降低不必要的功耗。同时， 智慧 能分析设备运行效率，识别低效设备，提出改善或更换方案，促进设备节能升级。

4 案例分析

以长沙地铁六号线为例，其设施设备智慧运维探索与实践主要集中在三个方面：一是构建全面的监控体系，实现对设备的全方位监控；二是建设数据分析平台，对设备运行数据进行深度挖掘和分析；三是实施智能决策支持系统，提供科学的运维建议和故障处理方案。这些举措提高了设备运行可靠性，降低了运维成本。相较于传统运维模式，智慧地铁有以下特点：

4.1 智能化一键开关站功能

智慧地铁管控平台通过调整 ISCS 与各设备系统接口，实现一键开关站功能。开关站流程自动化、合理化、预案化，控制指令发送至各系统，设备根据指令开关并反馈运行状态。车站人员根据反馈及时执行开关站操作，支持报告显示、导出及仿真演练，有效减轻运营人员负担，提高工作效率与质量。

包含的控制项有：电扶梯远程模式启停控制；垂直电梯解锁、锁梯控制，远程模式启停控制；PIS 系统控关功能；PSD 开关门自检功能；AFC 模式控制功能；智能照明模式控制功能；安检机X 光机等设备状态监视功能。

功能特点：无需人工干预，一键开关站控制，并将设备控制状态返回界面进行展示，提升了开站设备操作效率，节约了人工干预与反馈时间。

4.2 车站全景三维展示功能

车站全景三维展示功能基于三维模型和设备编号，实现设备状态监控。车站主要包括站厅、站台、区间、出入口、设备房等，设备包括扶梯、电梯、CCTV、闸机、售票机等。设备状态分为业务和非业务状态，外轮廓显示设备交互信息，选中时有呼吸灯效果。设备实时状态通过模型外观变化表示：绿色为正常、黄色为告警、红色为故障。特殊数据点如站台门、闸机、扶梯等通过动画与三维模型联动，反映实际状态。系统还原1:1 车站，并连接后台服务器订阅设备数据，实时推送数值变化，三维系统根据数据判断设备状态：通信异常、正常运行、告警、故障。

4.3 车站能耗监察功能

系统感知车站主要机电设备的能耗数据，包括运营用电（照明、动力、环控、门梯、消防、弱电、安保等）和非运营用电。对每天能耗状态进行分析，分为节能、默认、预警和告警状态。系统支持实时监测各时间段能耗情况，用户可选择展示“运营”“非运营”或“全部”能耗数据。

4.4 视频一键巡检功能

视频一键巡检功能通过指定巡检路径，实现车站视频巡检自动化。系统支持可视化路径规划，用户可通过2D 界面选择摄像头并编排巡检路线， 后，系统模拟运营维护人员在三维场景中行走，自动调取路径内摄 检设置功能允许配置参数，如巡检节点停留时间、是否循环巡检以及循 次数 据空间，查看重点设备参数和视频数据。在人工巡检模式下，用户可通过手动操控 查看设备数据和视频监控，提高了巡检的灵活性和效率。

4.5 线路全景感知功能

智慧地铁平台的线路全景感知功能通过数据采集与分析，结合可视化技术，直观呈现整线的客运管理、设备运维和应急事件情况。系统可显示线路走势图，叠加车站客流拥挤度、区间拥挤度、行车信息等内容，并为具备三维模型的车站提供标记。功能包括实时监测进出站客流、客流趋势、换乘站客流、设备告警、能耗数据等，支持显示当日客流统计、线路行车信息和视频监控。系统还可监测设备告警数据和线路能耗情况，提供各站点的能耗统计和排名，并与日均能耗进行对比。此外，系统还支持接入预测客流数据，并实时更新各类信息，增强线路运营的全面感知与管理能力。

5 结语

通过对城市轨道交通车站设备智慧运维的探索与实践分析，可以看出，智慧运维系统对于提高设备运行效率，降低运营成本，保障乘客安全有着明显的优势。但是，目前仍然面临着数据整合和共享困难、设备多样化和技术复杂、技术依赖性带来的安全性问题。未来，智慧运维的发展将依赖于数据融合与智能分析的深入应用，通过标准化和规范化的推进，解决系统间的兼容性问题；智能决策支持系统的建设将为运维管理提供更加科学和精准的指导；人机协同与绿色运维的结合，也将为未来轨道交通系统的可持续发展奠定基础。

参考文献

[1]潘健英，吴洋，张金凤，等.基于BIM 的运维管理系统在城市轨道交通车站智慧化应用探索[J/OL].铁道标准设计，1-9[2024-11-26].

[2]周芳,王力.不同城市轨道交通车站智慧运维模式优化[J].时代汽车,2023,(15):187-189.

[3]申樟虹,乔志忠,刘潇洋,等.城市轨道交通车站机电设备智慧运维及能源管理系统[J].城市轨道交通研究,2022,(S2):131-135.

[4] 刘海 东, 卢萌 萌 , 苏鹏 , 等 . 城市 轨道 交通 车站 资源 集约 化管 理策 略[J]. 城市 轨道 交通 研究,2022,25(10):210-213.

[5]方迎利.城市轨道交通智慧车站设施设备集约化布置方案研究[J].现代城市轨道交通,2022,(06):17-20.