武汉地铁5号线FAO智慧运维方案研究与探索

武汉地铁5号线FAO

智慧运维方案研究与探索

.L目录

01

武汉地铁信号系统建设情况02

5号线智慧运维建设背景035号线智慧运维解决方案04

5号线智慧运维实施方案05

结束语序号开通年份线路列车运行自动化水平正线停车场车辆段120041号线GOA4(无人驾驶、自动停车、开关车门、无人自动折返)人工收、发车人工发车220122号线GOA4自动收、发车人工发车32013-20153号线、4号线GOA4人工收、发车人工收、发车420166号线GOA4自动收、发车自动收、发车52017-20207号线、8号线、

11号线、21号线GOA4自动收、发车自动收、发车620215号线GOA4自动休眠、唤

醒，收、发车自动休眠、唤醒，

收、发车72021--后续线路GOA4自动收、发车自动收、发车从2004年武汉第一条轨道交通线路开通以来，武汉轨道交通已实现“从无到有、从单条线到网络化”的历史转变，现已建成运营轨道交通线路10余条，运营总里程达339公里。武汉地铁各线路信号系统建设情况如下：一、武汉地铁信号系统建设情况5号线FAO

全自动运行系统增强了系统间耦合性，实现了正

常运营场景的自动运行，异常场景的联动应急处理。对系统可靠性和可用性提出了更高要求!对系统故障修复时间修提出了更高要求!全过程无人自动运行多系统智能联动高可靠性高可用性车辆段自动化二、5号线智慧运维建设背景不同专业故报中心分布在不同房间现状二：各专业分别设置维修调度目前各专业分别有本专业的维修台，线路级故报中心需要摆放多个专业的终端现状三：设备故障分析处理各专业间缺乏统筹协调目前车辆、信号、综合监控、通信等各专业是独立的数据平台，形成数据孤岛。5号线各专业运维系统的设置不能很好的满足全自动无人驾驶的运营需求现状一：各专业独立设置运维系统二、5号线智慧运维建设背景5号线运维现状随着城市轨道线网越来越密，客

流越来越大，技术装备也在向智慧化、自主化方向发展，城市轨道交通信号系统也将由传统的CBTC逐

步向FAO、基于车车通信的列车自主运行系统(TACS)

技术方向发

展。在“新基建”、智慧城轨发展的

新形势下，随着“大、智、云、移、

物”新技术的快速发展，FAO

的智

慧运维体系建设将成为必然。我国城市轨道交通将逐步由高速发

展向高质量发展转变。二、5号线智慧运维建设背景在轨道交通协会《智慧城轨信息技术架构和信息安全规范》指导下，建设线路级的车辆与机电设备统一的、完整的综合运维数据

共享平台，实现不同专业运维系统的统筹协调。三、5号线智慧运维解决方案统一数据共享平台内部管理网内部管理网

内数据共享安全生产网安全生产网内

数据共享外部服务网外部服务网

内数据共享中国城市轨道交通协会团体标准wT64-指导原则安全隔离安全隔藏基于线路的数据共享平台，建设面向各专业运维系统的统一的数据服务、

交互、汇聚、存储平台。IAAS层

云基础设备(计算、存储、网络虚拟化)网络层

线路中心有线通信网信号运维数据分析处理PAAS层数据共享平台统一数据访问接口统一数据存储(HBASE、HDFS、ES

等)数据统一接入(数据总线)三、5号线智慧运维解决方案5号线车辆与机电设备运维数据共享平台应用层

信号运维应用

通信运维应用其它专业运维

数据采集设备综合监控运维

数据采集设备车辆运维数据采集设备通信运维数据

采集设备信号运维数据

采集设备其它专业运维

数据分析处理车辆运维数据分析处理综合监控运维数据分析处理通信运维数据分析处理平台架构可视化数据分析处理其它专业

运维应用综合监控运维应用边缘采集层车辆运维应用统一大屏展示历史数据快速检索基于类型的数据存储基于主题的数据存储数据主题定义采集数据合规校核自动化采集多类型数据源适配采集采集脚本定制化开发基于总线实时数据互通基于主题实时数据共享历史数据获取数据共享平台平台功能三、5号线智慧运维解决方案数据统一汇聚数据统一存储数据统一服务预防性维修场景修复性维修场景设备状态

维修质量维修改善

故障信息故障分析故障处置故障巡视

监控

建议获取判断

建议

预测人工人工

人工

人工人工人工自动

人工

人工

自动

人工

人工自动

自动人工

自动

自动自动

人工自动

自动

自动

自动

自动

自动

自动GoM1GoM

2GoM

3GoM

4基于PC互联网基于移动互联网基于专家系统基于人工智能智能监控目标执行情况人-执行过程信息化

智能设备-产生数据

云平台-整合大数据

数据可视-移动端、PC智慧决策预测

解决问题大数据积累业务总结

特征提取智能算法

人工智能深度学习实现目标运维场景人-岗位职责任务设备-功能要求智能系统代替和支持人完成具体任务智能分析诊断执行问题业务专家分析数据

业务规则算法集成代替支持人分析诊断三、5号线智慧运维解决方案目标保障运营安全

提升维修质量

降低运维成本维护

计划自动自动自动自动智能化等级GoM-Gradeof

Maintenance统一维修调度故障信息提报(移动端)

现场人员可在移动端快速提报

故障信息故障简报

(PC

端)合并提报信息后，生成简报故障情况报告

(PC

端

)关联简报后生成情况报告，创建后上级单位及领导可在手机端查看详情故障分析报告

(PC

端

)关联情况报告后生成分析报告，包含

整治报告；创建后上级单位及领导可

在手机端查看详情消息接收

、

审核

、

反馈领导通过收集，及时查阅信息，并作

出反馈指示三、5号线智慧运维解决方案故障信息提报、故障简报(运营单位报送)72小时故障分析报告(运营单位报送)24小时故障情况报告(轨道指挥中心)010203统一应急指挥0405信息统一对外发布区域管理线路管理多专业管理A区

域信号车辆信号专业

通信专业

AFC利用切片分析技术对不同专业追寻故障根因区域化

协同作战人员赋能设备赋能多专业数据集中

数据治理

数据关联

数据分析公众其他三、5号线智慧运维解决方案通信AFC作业跟踪

资源管理升级影响

人员评估状态监测技术评估

隐患跟踪隐患跟踪多专业

综合分析驾驶舱

政府现场区域化管理线网级中心管理时

线

路

多

维

否

活

m智能化技术实时精准监控专家库故障智能诊断大数据故障预测人工智能健康度评价解决了设备监控不到位，数据信息获取不及时等问题减轻了对高等级维护人员的依赖。减少因过度的预防修增加的人员及物料成本可实现将定期修转变为“状态修”采用传感器技术，物联网技术，人工智能等技术实现了对全线车辆与机电设备的关键参数指

标进行梳理分析，实时精准监控、故障智能诊断、故障预测、健康度评价等功能。能够进行

故障的快速定位道岔供电列车其他专业设备数据挖掘设备数据统计数据三、5号线智慧运维解决方案故障快速定位多专业信息可视化监测多专业多系统数据，信息可视化，实现信息联动。故障实时可视化提升故障数据反馈流程，第一时

间掌握故障信息、故障影响及运营指标分析风险问题可视化跟踪风险点自动识别跟踪反馈，对存

在风险问题实时跟踪，对风险点

快速提出解决措施，避免风险扩

大化。三、5号线智慧运维解决方案信息可视化线网接入通过构建线路云节点，承载综合运维业务，实现资源快速部署，灵活扩展，在满足业务需求的同时，与武汉城轨云线网中心对接，遵循协会规范对边界安全进行防护。此架构下，综合运维数据由线路云节点存储并实现与线网大数据平台共享。网络通道武汉城轨云线网中心综合运维云节点四、5号线智慧运维实施方案业务接入业务接入方案：采用成熟、简单、轻量级RestfuLAPI接入方式1.强服务端、简单客户端方式。平台具备足够

数据承受能力，弱化业

务系统接入要求。2.接入方案简单。

一种方式可以满足各种业务

数据接入。1.新增业务系统接入时，只需实现规定接口即可。平台无需升级。2.增加共享数据时，只需修改平台配置参数即可实现。平台无需升级。1.无论业务系统何种操作系统和实现方式，都

可获取平台服务。2.业务系统共享数据格

式小幅调整时，平台不

受影响1.平台与业务系统解耦。避免：单个业务

系统变更、单个共享数据结构变更，导致平台频繁被动升级。四、5号线智慧运维实施方案扩展性好适配性强简单

统-解耦平台主服务集群平台服务平台服务平台主服务主处理服务网络资源服务消息队列集群KafkaKafkaKafka消息队列分发存储资源服务共享平台处理后通过RESTfulAPI方式对外提供服务。私有云环境为综合运维平台提供计算、存储、网络、安全资源，其中大数据存储采用裸金属服务器，数据共享平台、智能运维应用采用虚拟机及容器承载。服务弹性高可用HaproxyNginx

NginxNginx

负载均衡计算资源服务主要工作：①部署各运维子系统软件—②订阅数据共享平台数据服务③定制开发智能运维新业务—

①发布对外服务API接口②用户及权限分配管理存储集群基于以太网接口将分散在各专业的数据存储与通过数据共享平台进行采集、处理，原始数据存储在Hbase,

通过数据安全资源服务

①搭建私有云承载综合运维系统②预留未来接入线网云接口四、5号线智慧运维实施方案①打通各专业网络物理通道，

—

实现安全防护下的网络可达②统一各专业数据接口及字段在私有云基础上部署容器环

—

境+大数据集群，承载数据共享平台及相关组件服务业务部署实时消

费Redis原始数

据Hase通信运维应用信号运维应用机电运维应用通信数据源

隔离车辆运维应用ISCS运维应用ISCS数据源

隔离数据共享

服务集群RESTful

API+JSON结构数据ES信号

数据源其他

数据源车辆

数据源智

能

运

维网络

隔离IaaS保专业间边界安全核心网汇聚交换机

防火墙参

尽

尽尽尽尽业务交换机

业务交换机④业务内隔离：业务内通过安全组实现不同主机间安全隔离⑤

主

机

层

防

护

：云服务器及终端工作站安装主机杀毒

软

件；终端设备严格控制外设方向动作协议源地址源端口范图目的地址日的端口范围说明入方肉允许ANYVPC1云服务器的地址VPC2云服务器的地址允许VPC1可V

PC2出方向允许ANYVPC2云服务图的9地址VPC1云服务图的地址VPC2明应VPC1动问出方向允许ANYVPC2云服务图的