关于未来地铁运营以及维修模式的设想

1、关于未来地铁运营以及维修模 式的设想 关于地铁未来运营以及维修模式的设想 摘要：自1971年中国第一条地铁在北京 开通以来，四十多年来以客运为主的运营模式以 及以人力检修为主的维修模式均为发生明显变 化。随着科学技术的日新月异，技术的革新必然 会带来生产模式的变化。那么在大数据、虚拟现 实飞速发展之后的将来，地铁又会有怎样的变化 呢？本文基于当前地铁运营以及维修情况，结合 目前工业以及科学发展现状，探讨未来地铁运营 以及维修模式。 关键词：地铁；运营；维修；未来 A visi on for operati on and maintenance mode of Future Metro Abst

2、ract : Since the opening of Chinas 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 cha nged sig nifica ntly. With the rapid developme nt of scie nee and tech no logy, tech no logical inno vati on

3、 will in evitably bring about the cha nge of producti on mode. So with the the rapid development of big data and virtual reality, what the metro will change to? This paper based on the curre nt subway operati on and maintenan ce, comb ined with the curre nt situati on of in dustrial and tech no logi

4、cal developme nt, show some idea of future subway operati on and maintenance mode. Key words : metro, operation, maintenance, future 0 引言 四十多年前，地铁以客运票务收入作为主要 盈利来源。随着多媒体技术的发展，媒体广告收 入也为地铁提供盈利来源。但在以公益性为主的 中国地铁，这些收入远比不上建设以及运营管理 维护的支出。一直以来，地铁日常管理和维护主 要以人力为主，随着地铁安全越来越被人们所重 视，维护人力成本也在逐步增加。随着工业4.0 概念的提出，智能化

5、是未来的一大趋势。利用大 数据以及人工智能，节约人力，节省检修时间， 为地铁发展其它业务提供可能。目前铁路货运正 大力发展，在交通如此拥挤的城市，利用客运低 峰时间段以及节约出来的检修时间进行货运将 为地铁带来更多的收入来源。 1 地铁运营模式 地铁具有节省土地、减少噪音、减少交通干 扰、节约能源以及减少污染的优势。与其他交通 工具相比，除了能避免城市地面拥挤和充分利用 空间外，还具有运量大、准时、速度快等优点。 截止2015年末，中国城市轨道交通运营线 路长度3612公里。2015年新增青岛、南昌、淮 安和兰州4个运营城市；全国新增15条运营线 路，438公里运营线路长度。在 3612公里运

6、营 线路长度中，地铁 2658公里，占线路总长的 73.6% ;轻轨239公里，占线路总长的6.6% ； 单轨89公里，占线路总长的2.5% ;现代有轨电 车161公里，占线路总长的4.5% ;磁浮交通49 公里，占线路总长的1.4% ;市域快轨412公里, 占线路总长的11.4%; APM线4公里，占线路 总长的0.1%。在经历了十几年的高速发展之 后，中国拥有城市轨道交通的城市已经由2000 年的3座（北京、上海、广州）上升至 2014年 的22座。截止到2014年年底，中国城市轨道交 通的线路条数为101条，地铁线路总计88条。 截止2015年末，中国累计有26个城市建成投运 城轨线路1

7、16条。 地铁运营以客运为主要业务，其它商业模式 一直在探索过程中，但目前成功应用的只有广告 以及地产等商业应用。由于地铁具有公用事业的 性质，乘客所承担的地铁票价只占很少部分， 各 国城市地铁几乎都有不同程度的营业性亏损。其 原因是地铁属于一个新兴行业，同时也与其以服 务性和公益性作为基本定位有关。 开发地铁新的商业模式，有效利用铁资源。 就需要通过技术手段改善地铁维护方式，节省出 更多时间为拓展地铁商业应用提供新空间。 2 地铁维修维护模式 实施合理的维修制度有利于安排人力、 物力 和财力，及早做好维修前准备，适当进行维修工 作，满足工艺需求，提高设备技术状态、可靠性 和使用寿命，缩短维修

8、停歇时间，减少维修费用 和停机损失。从目前各国企业采用的情况看主要 有计划预防维修制、以状态监测为基础的维修制 和针对性维修制三种。 设备的维修方式是指对维修时机的控制。常 用有时候维修、预防维修、纠正维修和主动维修。 自人类使用机械以来，就伴随着设备的管 理。随着生产和科学的进步，设备管理逐步发展 成一门独立的学科，大致经历四个阶段。 2.1事后维修阶段 事后维修就是在机器设备发生了损坏或事 故以后才进行修理，平时不对设备进行管理和维 护。1950年以前，设备简陋，一般是在设备故 障后再进行修理。 2.2预防维护阶段 1950年至1960年，随着设备的复杂性不断 提高以及社会化大生产的出现，

9、设备故障对生产 的影响越来越大。由美国在二战期间首先提出预 防维修的概念。即在设备使用时加强保养，预防 发生故障，尽可能在设备发生故障前进行预防维 护，以降低停工损失和维修费用。 主要做法是进 行日常检查和定期检查，了解设备实际状态，进 行修理工作，以免发生事故。 2.3设备系统管理阶段 二十世纪六十年代，美国企业界强调对设备 进行系统的管理，设备在设计阶段就考虑其可靠 性、可维护性以及必要的后勤支援方案。设备出 厂后，要在图纸资料、技术参数和监测手段、备 件供应以及人员培训等方面为用户提供服务。 2.4设备综合管理阶段 设备综合管理就是根据企业生产经营的宏 观目标，通过采取一系列技术、经济、

10、管理措施， 对设备的制造、安装、调试、使用、维修、改造、 更新直至报废的一生全过程进行管理。以保持设 备状态良好，不断提高设备技术状态，保证设备 有效使用和获得最佳的经济效益。从 1970年至 今一直是设备综合管理阶段。 3 当前主流技术 3.1人工智能 人工智能(ArtificialIntelligenee ),英文缩 写为Al。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩 展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一 门新的技术科学。人工智能是计算机科学的一 个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种 新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能 机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图 像识别、自然语言

11、处理和专家系统等。人工智能 从诞生以来，理论和技术日益成熟，应用领域也 不断扩大，可以设想，未来人工智能带来的科技 产品，将会是人类智慧的“容器”。 目前设备仍然需要员工每天或定期进行状 态数据测定，统计数据来判断设备状态。而通过 各种传感器未来将实现所有设备状态数据的远 程实施监控。传感器实施采集设备温度，运行状 态，环境状态，电压，电流等数据并通过网络实 施上传之中心。这样就不需要员工定期检查，只 需要在监测到设备异常时且远程无法恢复是才 到现场进行维修处理。极大的减少了人力需求。 3.2虚拟现实 虚拟现实(Virtual Reality)技术是仿真技 术的一个重要方向，是仿真技术与计算机

12、图形学 人机接口技术多媒体技术传感技术网络技术等 多种技术的集合。虚拟现实技术（VR）主要包括模 拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。模 拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体 逼真图像。 当前，地铁行车组织通过线型大屏幕现实轨 行区状态，通过视频监控了解车站以及列车内部 情况。这些工具只能粗略或单一监控个别区域， 无法进行全局实时监控和分析。通过虚拟现实技 术，可以将隧道、车站、列车上各种设备获取到 的数据通过三维模拟以3D的形式展示给中心调 度指挥人员并根据需求以不同角度透视隧道、列 车或车站情况。协助调度指挥人员全面切身感受 现场情况，做出最优判断和指挥。 3.3大数据 大数据（

13、big data），指无法在一定时间范围 内用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的数据 集合，是需要新处理模式才能具有更强的决策 力、洞察发现力和流程优化能力的海量、高增长 率和多样化的信息资产。 在这个快速发展的智能硬件时代，困扰应用 开发者的一个重要问题就是如何在功率、覆盖范 围、传输速率和成本之间找到那个微妙的平衡 点。企业组织利用相关数据和分析可以帮助它们 降低成本、提高效率、做出更明智的决策等等。 例如，通过结合大数据和高性能的分析， 下面这 些对企业有益的情况都可能会发生： 1）及时解析故障、问题和缺陷的根源，。 2）以利润最大化为目标来定价和清理库存。 3）根据设备常性状态迅速对设

14、备异常进行 警示。 4）从大量数据中快速定位故障原因。 5）使用点击流分析和数据挖掘来规避事故。 4未来地铁运营以及维护维修模式设想 4.1更加全面的实时监测 未来地铁车站设备房会加装温度、湿度以及 电压电流等各种传感器。这些传感器获取设备房 环境、设备表面、设备核心模块甚至是设备个软 件的实时状态，并通过网络上传至控制中心进行 存储 4.2更加全面的冗余备份机制 目前各系统服务器或工作站基本实现电源 双备份，重要板卡双备份。随着电子技术的发展， 电子产品的成本也将进一步下降，对全部服务器 以及板卡进行备份也将成为可能。这将使得各系 统更加稳定。同时目前由于设备停机维护的需 求，为了避免影响运

15、营地铁各系统维护只能在地 铁停运后进行维护。将来冗余备份机制完备后， 设备将能在运营期间直接进行维护和维修而不 会造成系统停机。这为维护人员提供更加宽裕的 维护条件。 4.3更少的人力需求 由于设备实现了实时监控，在增强设备房防 尘等级后。维护人员只需远程监看设备状态， 不 需要定期去到现场对设备进行检查。同时借助网 络技术，设备软件或硬件的重启操作将都可以在 远程实现。而且，未来设备的冗余程度也必将更 加全面。这些都将大大减少系统维护队人力的需 求，检修维护人员将只需要在设备损坏或其他重 要时刻赶往现场即可，其他时间只需驻守在相应 的驻点。 4.4更全面的数据分析 地铁系统多，各系统设备繁杂

16、。进行实施监 控后数据庞大，这就需要大数据技术，对获取到 的数据进行有效利用。由于每个设备收集到的数 据更多也更全面，系统能更准确的实时状态，对 设备进行更全面的分析，及时发现设备异常现象 进行预警。更全面的保障系统的稳定。更全面的 数据也能为系统升级和淘汰更新提供更准确的 依据。 4.5现实感更强的现场监控 基于虚拟现实技术以及大数据，技术人员能 够建立准确的线路虚拟环境。这些虚拟环境结合 实施监控上传的数据，能在虚拟环境中按实际比 例现实列车位置，弓网状态，隧道状态，车站个 出入口以及站厅站台的人流量情况。 立体展现地 铁线路的实时情况。一旦发生紧急情况，控制中 心指挥人员既能切身感受现场

17、情况，又能通过透 视效果掌控全局。有利于指挥员人做出跟准确的 判断，下达正确的命令，防止事故影响的扩大。 4.6更高效的管理制度 结合虚拟现实以及大数据技术，每个现场作 业人员都能实时了解作业场地周边环境，随身携 带的设备也将对越界超限等危险行为进行提醒 警示甚至向调度指挥人员进行告警。 防止人为因 素造成事故的发生。这将减少现场的不可控程 度，给施工管理带来方便。 4.7货运等商业模式的加入 目前地铁只提供客运服务，且在夜间不得不 停运给检修工作腾出时间。随着科学技术的进 度，检修时间将大大缩短。这样就能有更多的时 间可以行车。利用夜间行车以及低峰客流时间 段，完全可以进行室内物流的转运。实现这一功 能后，将进一步减少地面交通压力。同时规范市 内物流运输，更能给地铁带来额外的盈利。 4.8全面的社会性的站点功能 实现物流功能后，各车站可以作为末端的物 流收取点。坐地铁的人们可以更方便的收取和寄 送快递。同时利用车站贴近周围社区的便利条 件，将车站建设成为政府以及其他公司服务市民 的窗口，提供医疗、法律咨询、政务咨询办理等 业务。市民即能在