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摘 要 ：随着我国高速铁路和城市轨道交通运营规模的迅速扩大和“一带一路”倡议的实施,轨道交通行业对于保障运营 安全、提高服务质量及降低运营成本,开始显现巨大的刚性需求,轨道交通运维业务日益成为全行业关注的新焦点。作为城市 公共交通基础设施,轨道交通能够有效改善大中型城市交通拥堵的状况。但是伴随着轨道交通地快速发展,及日均人流量的持 续增加,为了应对日益增长的人流量及地铁高耗能问题,降低地铁系统的节能降耗,提升运营管理能力刻不容缓。鉴于此,本 文以北京地铁 11 号线为例,对其 VMS 智能 VMS 运维系统进行分析,该平台可对地铁站内多种情况进行实时监测,及时预 警,提高地铁运行效率,保证安全出行。
关键词：智能 VMS 运维,VMS 系统,北京地铁11号线
引言：轨道交通,又称地铁,是我国一项非常重要的惠民 工程,其具有运输量大、准时、低碳绿色等特点,成为 处理城市交通问题的最佳选择。随着时代地快速发展, 国内多个城市轨道交通已在公共交通出行中占有主导地位。 截至 2021 年底,我国大约有 58 座城市设有地铁站,总运营里程超过 20000km。为了应对日益增长的人流量, 地铁运营管理和维护保养压力逐渐增大,如何在确保城 市地铁安全运营前提下,减少运维成本,提高运维服务 效率,成为轨道交通企业目前迫切需要解决的矛盾。
1 工程概况
北京轨道交通 11 号线西段工程位于石景山区(如图 1 所示),线路北起模式口站,南至新首钢站。线路 长度 4.2km, 设站 4 座, 平均站间距 0.97km, 换乘站 2 座。采用 A 型车, DC1500V 架空接触网供电, 最高 时速 100km/h, 开通期及初近期采用 4 辆编组, 远期 采用 4/6 辆编组混跑。配属车 5 列。本段工程无车辆基 地,利用模式口站后(2 列位)、新首钢站(1 列位)及 站后临时停车区间(2 列位)实现车辆的停放和列检、 月检功能 [1]。
北京地铁 11 号线北起石景山的模式口站,向南经 石门路、金顶西街、阜石路、京门铁路,在金安桥站与 6 号线和 S1 线实现换乘 ;向北则进入首钢北区,在四 高炉南路交叉口设北辛安站,继续向南设置新首钢站, 实现与规划 R1 线换乘, 出站后线路下穿长安街沿规划 路敷设至终点 [2]。
北京轨道交通 11 号线西段工程 2021 年底开通模式 口-新首钢段,北起模式口站,南至新首钢站,全长约 4.2km,包含模式口站、金安桥站、北辛安站、新首钢 站四座车站,其中模式口站暂不载客,在模式口实现站 前折返运行,运营里程 2.5km。
2 地铁车辆智能 VMSVMS 系统分析
2.1 系统架构
VMS 系统包括云平台、大数据分析、乘客服务平 台、新一代 PIS、可视召援、视频智能 VMS 分析等, 有别于其他传统地铁运维系统。在中心平台能力方面,
地铁 11 号线搭建了北京生产业务云平台,预置多线路 的接入服务,同时按照中心化、集约化、聚合化、一体 化的平台架构思想,构建了北京市第一个基于云平台的 多线路智慧乘客服务系统 [3]。
2.1.1 传送链接
车载式 PIS 系统能和地面实现实时无线传输,智能 VMS 运维系统的信息通过 PIS 的网络交换机、无线网 络 AP 设备、路面网络交换机等设备,上传至路面网络 服务器,实现对载式数据库的即时传送。
2.1.2 中心设备
路面云平台服务器是数据收集和处理中心,在地铁 运输过程中全部数据会被直接传入云平台服务器进行分 享、储存。在云平台服务器上,客户端和显示端是各类 信息的展示模块,各个子系统在获取数据后传到云平台 服务器上,与其内部的大数据相结合,进而分析得出 故障预警信息,随后发送给北京市云服务平台用以信息 展示。如图 2 所示为地铁列车智能 VMS 运维系统架构 图。由图 2 可知,该架构主要包括列车数据记录仪、车 门控制系统、空调控制系统、走行部系统、蓄电池检 测系统、弓网检测系统等 10 个子系统,以此作为智能 VMS 运维系统的组成部分,这些系统可将车辆不同的 实时数据通过维护网发送到地面服务器 [4]。
2.2 显示方案
路面服务器的远程数据信息监测软件将地铁 TCMS 的运行数据、常见故障数据及各系统服务器收集的智 能 VMS 诊断数据信息上传,用户可从联网的计算机登 录并访问 Web 下载数据。路面服务器程序涉及监控系 统、故障管理、数据应用、各系统软件智能 VMS 诊断 情况、管理端等多个方面,其中各系统的智能 VMS 诊 断状态是由相关系统服务器通过大数据技术分析后得到 的页面,由路面服务器程序直接调用。技术人员可以通 过页面了解到列车的实时定位、常见故障状况、实时温度、搭车率、运营里程和耗能的统计分析。在点击列车 标志后,则可弹出该车的速度、运作模式、站点等信息。
2.3 通信系统
通信系统包括专用通信系统、公安机关通讯系统、 政务服务通讯系统等。通信系统中的地面服务器软件主 要分为实时监控、故障管理、数据应用、各系统智能 VMS 诊断状态、管理端功能等几个方面,其中各系统 的智能 VMS 诊断状态是由各系统的服务器经过大数据 综合分析后返回的分析页面 [5]。北京地铁 11 号线采用 新一代 CCTV 系统,并严格执行轨指中心 CCTV 规范 要求 ;增强视频分析能力,实现客流密度分析、客流计 数、车厢客流密度检测、客流数据处理分析及共享发布 等功能。
2.4 车载监测系统
车载式监控检测系统包含弓网检测系统、走行部检 测系统、地铁车门智能 VMS 监测系统等,主要是监控 列车、弓网、牵引、制动、走行部、中央空调等关键设 备的运行状态,其发布预警信息,以此实现对列车情况 的全方位监管,减少正线设备故障率并协助精确维修排 除故障。北京地铁现阶段已安装车门智能 VMS 监测系 统、弓网检测系统和走行部监测系统等,逐步形成设备 安全可靠、人员精简高效、成本效益可控、应急保障迅 速的监控管理新模式。
2.5 轨旁监测系统
轨旁检测系统可动态检测列车运行状况,主要包括 在线检测轮缘 ‒ 牵引电机、智能 VMS 机器人底盘监控和 360°动态图像智能 VMS 检测等。通过各个检测系统相互 配合状况, 协调实现对地铁车辆底盘、顶棚、车侧等多方 位检测,实现维修项点全覆盖,节约列车日检成本。
2.6 运维支持系统
该系统主要具备列车健康管理、实时监控、数据统 计及运行维护等功能,依托建立的列车智慧运营系统实 时监控界面,能形象化地展现列车的运行状态、健康状 况、检修管理决策及构件更换建议等信息内容。当车辆 出现异常时,视频监控系统立刻推送告警信息至车辆段 调度系统(DCC)显示屏,促使维护人员全方位掌握车 辆运营状况,并及时根据报警信息初步确定故障原因, 实现快速响应。
3 智能 VMSVMS 系统应用情况
北京地铁 11 号线建设包含车辆、能源、通信、信号、 供配电、AFC、车站机电、云平台、轨道、桥隧、建筑等城市轨道所有设备设施综合智能 VMS 运维体系,提升 城轨装备维护智能 VMS 化程度、提升运维效率,减小维 护人工的作业强度,形成城轨装备智能VMS 化运维生产 组织模式。由于本线线路较短,客流相对较小。根据客流 预测结果,经充分比选和论证 3+3. 6-6-6. 4-4-4/6.系 统制式选择方面在北京首次采用 4-4-4/6 方案,即初近 期采用 4A 编组,远期采用 4A/6A 编组列车混跑方案, 减少了工程初期投资,提高了运营经济性。在地铁系统 中使用智能 VMSAMS 系统,不仅提升了该系统的运行 效率,而且对该地铁成本的节省起到了十分重要的作 用。并且, 全线车站全部采用 BIM 建模,在设计阶段 协调各专业优化管线布置,合理利用车站空间,充分发 挥了 BIM 技术三维可视化等特点。在施工阶段辅助交 底,对施工进度进行合理规划与协调,减少施工过程中 管线碰撞、工艺冲突等问题,提高安装质量。机电设备 系统交付运营后,可通过 BIM 模型的信息完备性、三 维可视化等特点对设备进行定位、信息查询与追溯,方 便了后期的运营维护。
4 结论
总之,城市轨道交通是建设智慧城市体系的关键内 容之一,北京地铁 11 号线所创建的智能 VMS 运维系 统,可通过数字化、信息化手段实现设备基础运行数据 和日常检修数据标准化治理,对设备运行运维参数进行 全面监测管理,利用物联网技术实现设备故障分级诊断 处理,对专业内设备数据进行挖掘分析,结合设备检修 规程对专业日常检修流程信息化管理,实现专业内人 员、物资协调调配,在缩减劳动成本和时间成本的基础 上,大幅度提高工作,因此值得进一步推广应用。
参考文献
[1] 吕林潞.城市轨道交通智能运维技术及智能基础设施建设方 法[J].工程技术研究,2021.6(10):116-117.
[2] 王宏刚,叶鹂君.地铁车辆基地智能运维管理平台的设计及 实现[J].铁道通信信号,2022.58(3):83-89.
[3] 黄健.佛山地铁车辆全自动运行模式下智能运维的探索[J]. 机电工程技术,2022.51(2):177-181.
[4] 付国平,杨明辉,郭正海.杭州地铁车辆智能运维系统设计与 应用[J].控制与信息技术,2022(4):100-105.
[5] 董岳.基于“智慧地铁”的城市轨道交通智能运维模式创新 研究[J].城市轨道交通研究,2022.25(3):240-241.
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