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第158期鄭州地鐵軌道智能運(yùn)維系統(tǒng)規(guī)劃與實(shí)踐

2022-10-9 15:39

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【52監(jiān)測(cè)網(wǎng)】第158期鄭州地鐵軌道智能運(yùn)維系統(tǒng)規(guī)劃與實(shí)踐

52監(jiān)測(cè)網(wǎng)專家報(bào)告分享-第158期

《鄭州地鐵軌道智能運(yùn)維系統(tǒng)規(guī)劃與實(shí)踐》

鄭州地鐵集團(tuán)有限公司

一、前言

二、軌道運(yùn)維管理現(xiàn)狀

三、軌道智能運(yùn)維規(guī)劃與探索

四、軌道智能運(yùn)維展望

內(nèi)容介紹

一、前言

◇ 鄭州地鐵線網(wǎng)規(guī)劃

? 鄭州地鐵現(xiàn)行線網(wǎng)規(guī)劃方案《鄭州市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃修編（2015-2050）》于2016年5月獲市政府批復(fù)。規(guī)劃線網(wǎng)由21條線路組成，總里程970.9公里，設(shè)站523座。

? 截至目前，國(guó)家及河南省發(fā)改委共批復(fù)建設(shè)規(guī)劃400.22公里，257座車站。實(shí)際建設(shè)規(guī)模為410公里，273座車站。

◇ 鄭州地鐵運(yùn)營(yíng)建設(shè)情況

? 截至目前，鄭州已開通運(yùn)營(yíng)地鐵線路7條，分別為1號(hào)線、2號(hào)線、3號(hào)線一期、4號(hào)線、5號(hào)線、城郊線一期、14號(hào)線一期。運(yùn)營(yíng)里程206.4公里，開通車站153座，線路呈“十字+環(huán)”網(wǎng)格化格局。

? 目前，在建8條線路，分別為3號(hào)線二期、6號(hào)線一期、7號(hào)線一期、8號(hào)線一期、城郊線二期、10號(hào)線一期、12號(hào)線一鄭許市域鐵路（鄭州段），共計(jì)258.4公里，169座車站。

◇ 智能運(yùn)維戰(zhàn)略規(guī)劃

? 《中國(guó)城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要》

2035年，進(jìn)入世界先進(jìn)智慧城軌國(guó)家前列，中國(guó)式智慧城軌乘勢(shì)領(lǐng)跑發(fā)展潮流，其中，智能運(yùn)維安全保障體系應(yīng)健全完善，全行業(yè)運(yùn)營(yíng)安全和設(shè)備保障等指標(biāo)達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

? 《鄭州地鐵集團(tuán)有限公司智慧地鐵“十四五”規(guī)劃及行動(dòng)計(jì)劃》

戰(zhàn)略目標(biāo)：萬物互聯(lián)、全息感知、數(shù)據(jù)融通和數(shù)據(jù)賦能；

按公司“6+2”的發(fā)展創(chuàng)新戰(zhàn)略要求，應(yīng)用5G+ABC等先進(jìn)技術(shù)，構(gòu)建鄭州地鐵智能信息平臺(tái)。

實(shí)現(xiàn)軌道智能運(yùn)維需要打好軌道運(yùn)維管理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)，加強(qiáng)智能化檢查裝備和智慧化決策支持模型算法建設(shè)（1個(gè)基礎(chǔ)+2項(xiàng)智能）。

◇ 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

? 幾十年來，國(guó)內(nèi)外軌道交通軌道專業(yè)的信息化和運(yùn)維管理智能化發(fā)展水平參差不齊，總體上，國(guó)外先于國(guó)內(nèi)，國(guó)鐵先于地鐵，建設(shè)重點(diǎn)不一，形式多樣。

? 各城市軌道交通大多關(guān)注車輛、機(jī)電、信號(hào)等專業(yè)設(shè)備的智慧運(yùn)維管理，基于大數(shù)據(jù)分析的軌道智能運(yùn)維管理技術(shù)與系統(tǒng)尚處于起步階段。

? 相比于軌道智慧運(yùn)維管理信息系統(tǒng)的開發(fā)，大多城市更重視軌道智能檢查裝備的開發(fā)應(yīng)用。

二、軌道運(yùn)維管理現(xiàn)狀

◇ 運(yùn)維現(xiàn)狀

? 全部采用委外維管模式，委外負(fù)責(zé)檢和修，運(yùn)營(yíng)負(fù)責(zé)監(jiān)控和驗(yàn)收。

◇ 痛點(diǎn)分析

檢修方式傳統(tǒng)，數(shù)據(jù)信息孤島，運(yùn)維效率較低，智慧決策困難

? 設(shè)備狀態(tài)人工感知為主，無先進(jìn)智能監(jiān)測(cè)檢測(cè)設(shè)備，無法實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)；

? 目前采集數(shù)據(jù)均靠人工采集事后分析，均未實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)分析；

? 針對(duì)已有檢測(cè)設(shè)備，未打通傳輸通道接入數(shù)據(jù)中心，存在信息孤島，缺乏統(tǒng)一數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，較難智能分析應(yīng)用；

◇ 必要性分析

? 軌道設(shè)備是線性、連續(xù)、帶狀分布的無源線性基礎(chǔ)設(shè)施

無源：自檢測(cè)、自感知、自診斷較難實(shí)現(xiàn)，如何便捷獲取狀態(tài)數(shù)據(jù)是首要關(guān)心問題；

線性：不同于點(diǎn)狀資產(chǎn)（如機(jī)電設(shè)備）的管理理論方法，如何劃分基本管理單元是首先面臨難題；

? 在已有面向全專業(yè)的綜合性運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)前提下，建設(shè)軌道智慧運(yùn)維管理系統(tǒng)是十分必要的。

三、軌道智能運(yùn)維規(guī)劃與探索

◇ 建設(shè)方案

結(jié)合鄭州智慧地鐵建設(shè)的需求，突破軌道智慧運(yùn)維管理的若干關(guān)鍵技術(shù)，公司組織研發(fā)：鄭州地鐵軌道智慧運(yùn)維系統(tǒng)，提供軌道智慧運(yùn)維軟硬件一體化解決方案，實(shí)現(xiàn)軌道運(yùn)維管理的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、精細(xì)化和智慧化，保證軌道運(yùn)維的“促安全、降成本、提效率”。

? 系統(tǒng)集中部署在運(yùn)營(yíng)分公司的云平臺(tái)；

? 系統(tǒng)可同時(shí)為線路級(jí)、線網(wǎng)級(jí)提供服務(wù)，不涉及車站級(jí)的服務(wù)；

? 系統(tǒng)為地鐵運(yùn)營(yíng)分公司、供建中心（包括職能科室、生產(chǎn)科室）、生產(chǎn)班組（包括運(yùn)營(yíng)班組、委外班組）三級(jí)用戶提供不同功能；

? 系統(tǒng)前端感知設(shè)備可分為在線監(jiān)測(cè)裝置、動(dòng)態(tài)檢測(cè)裝置和靜態(tài)檢測(cè)裝置；

◇ 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

? 軌道智慧運(yùn)維系統(tǒng)橫跨企管網(wǎng)和生產(chǎn)網(wǎng)；

? 車載巡檢系統(tǒng)和線路質(zhì)量智能檢測(cè)儀器裝置傳輸位于生產(chǎn)網(wǎng)；

? 車載巡檢系統(tǒng)和線路質(zhì)量智能檢測(cè)儀器裝置利用車地通信網(wǎng)絡(luò)LTE上傳數(shù)據(jù)；

? 軌檢車和探傷車通過線網(wǎng)監(jiān)控終端傳輸至智能運(yùn)維系統(tǒng)云平臺(tái)；

? 靜態(tài)檢查數(shù)據(jù)通過工班級(jí)OA辦公終端、維修維護(hù)系統(tǒng)上傳至云平臺(tái)；

? 用戶可部署終端或云桌面、手機(jī)APP等共享系統(tǒng)資源；

◇ 硬件資源需求

? 系統(tǒng)的硬件資源涉及OA辦公終端、云平臺(tái)硬件資源、高分辨率可視化大屏、車載軌道巡檢系統(tǒng)和線路質(zhì)量智能檢測(cè)儀等；

車載式軌道巡檢系統(tǒng)性能要求

1）彈條扣件缺失、斷裂識(shí)別率：不低于99%；2）彈條扣件松動(dòng)大于10mm識(shí)別率：不低于95%；3）軌枕破損識(shí)別率：不低于95%；4）鋼軌裂紋檢測(cè)，檢出精度：裂紋寬度≥1mm，長(zhǎng)度≥15mm；5）道床空間異物入侵檢測(cè)，檢出精度：投影面積≥100mm2，不低于95%；6）里程檢測(cè)，測(cè)量精度：±1m；7）感應(yīng)板移位，測(cè)量精度：±1mm；8）實(shí)現(xiàn)道岔區(qū)監(jiān)控，監(jiān)控范圍道岔軌道覆蓋區(qū)域；9）鋼軌焊縫監(jiān)控識(shí)別率：不低于99%；10）按頭螺栓識(shí)別率：不低于95%；

線路質(zhì)量智能檢測(cè)儀性能要求

1）提供車體水平、垂直、縱向加速度檢測(cè)及評(píng)定，客車運(yùn)行平穩(wěn)性檢測(cè)及評(píng)價(jià)，車廂內(nèi)噪聲檢測(cè)與評(píng)價(jià)等功能。

2）在地下隧道環(huán)境，可實(shí)現(xiàn)里程位置自主定位，無需人工操作干預(yù)，里程定位誤差：不高于10m；

3）振動(dòng)測(cè)量單元，陀螺分辨率不低于0.22?/h；陀螺標(biāo)度因數(shù)精確度：不低于500ppm；陀螺測(cè)量范圍：不低于±400?/s；加速度計(jì)標(biāo)度因數(shù)精確度：不低于300ppm；加速度計(jì)測(cè)量范圍：不低于10g；非線性：不高于1%；橫向效應(yīng)：不高于2%。

4）噪聲測(cè)量單元，準(zhǔn)確度等級(jí)：1級(jí)；靈敏度：不低于50mV/Pa±1dB；頻響范圍：不低于6.3Hz~20kHz；噪聲測(cè)量范圍：不低于40dB~120dB。

◇ 外部接口需求

◇ 系統(tǒng)功能需求

系統(tǒng)功能需求-運(yùn)行監(jiān)測(cè)中心

? 運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)中心通過開發(fā)軌檢車、鋼軌探傷車、軌道巡檢系統(tǒng)、線路質(zhì)量智能檢測(cè)儀、鋼軌波磨智能檢測(cè)儀等檢測(cè)裝備/儀器的數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，多層級(jí)共享。

系統(tǒng)功能需求-數(shù)據(jù)分析中心

實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)評(píng)定指標(biāo)體系建立、設(shè)備狀態(tài)綜合分析、設(shè)備狀態(tài)趨勢(shì)分析及專項(xiàng)分析功能等；

系統(tǒng)功能需求-健康管理中心

包括對(duì)軌道設(shè)備健康綜合評(píng)價(jià)、設(shè)備故障預(yù)測(cè)和設(shè)備全壽命周期管理；

系統(tǒng)功能需求-維修生產(chǎn)中心

以維修生產(chǎn)業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)，通過智能運(yùn)維技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備智能維護(hù)和維修建議指導(dǎo)。開發(fā)生產(chǎn)計(jì)劃管理模塊、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)管理模塊、維修質(zhì)量評(píng)定管理模塊，實(shí)現(xiàn)軌道運(yùn)維生產(chǎn)的智慧化閉環(huán)管理。

? 全面掌握線路設(shè)備維保情況；

? 落實(shí)修程修制修規(guī)和安全規(guī)章；

? 執(zhí)行規(guī)范化生產(chǎn)作業(yè)流程；

? 確保維修質(zhì)量，杜絕漏撿漏修；

? 提質(zhì)增效；

主要依據(jù)：

? 交通運(yùn)輸部.城市軌道交通設(shè)施設(shè)備運(yùn)行維護(hù)管理辦法（交運(yùn)規(guī)[2019]8號(hào)）；

? 交通運(yùn)輸部.《城市軌道交通設(shè)施運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)方法第4部分：軌道和路基》（GB/T 39559.4-2020）；

? 鄭州地鐵.線路檢修規(guī)程（Q/ZDYY-J10-001-2017）；

◇ 系統(tǒng)智慧決策流程

通過五大中心的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)管理模式創(chuàng)新、維修決策優(yōu)化，兼顧當(dāng)前修程修制，逐步由周期修向基于狀態(tài)的預(yù)防修轉(zhuǎn)變；

四、軌道智能運(yùn)維展望

◇ 運(yùn)維展望

? 打好軌道運(yùn)維管理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)，加強(qiáng)智能化檢查裝備和智慧化決策支持模型算法建設(shè)，是保證地鐵運(yùn)營(yíng)安全，實(shí)現(xiàn)軌道專業(yè)“提質(zhì)增效”的有效途徑；

? 從國(guó)外成功的經(jīng)驗(yàn)可以證明，推進(jìn)大數(shù)據(jù)技術(shù)在軌道交通中的應(yīng)用，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)格局，這既是軌道交通科技創(chuàng)新的發(fā)展方向，也是軌道交通轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵；

? 軌道智能檢測(cè)裝備的發(fā)展趨勢(shì)

1）集成化（與信息系統(tǒng)、不同裝置間集成）；2）智能化（病害智能識(shí)別、病害智能診斷）；3）精準(zhǔn)化（地下環(huán)境里程定位更準(zhǔn)確）；4）云端化（云端存儲(chǔ)、深度分析）；