關(guān)于未來地鐵運(yùn)營以及維修模式的設(shè)想

1、關(guān)于未來地鐵運(yùn)營以及維修模式的設(shè)想關(guān)于地鐵未來運(yùn)營以及維修模式的設(shè)想摘要：自1971年中國第一條地鐵在北京開通以來，四十多年來以客運(yùn)為主的運(yùn)營模式以及以人力檢修為主的維修模式均為發(fā)生明顯變化。隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，技術(shù)的革新必然會(huì)帶來生產(chǎn)模式的變化。那么在大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實(shí)飛速發(fā)展之后的將來，地鐵又會(huì)有怎樣的變化呢？本文基于當(dāng)前地鐵運(yùn)營以及維修情況，結(jié)合目前工業(yè)以及科學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀，探討未來地鐵運(yùn)營以及維修模式。關(guān)鍵詞：地鐵；運(yùn)營；維修；未來AvisionforoperationandmaintenancemodeofFutureMetroAbstract：SincetheopeningofChi

2、nasfirstsubwaylineinBeijingin1971,morethanfortyyears,themainoperationmodeofpassengertransportandthemodeofhumanbasedmaintenancehavechangedsignificantly.Withtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,technologicalinnovationwillinevitablybringaboutthechangeofproductionmode.Sowiththetherapiddevelopmentof

3、bigdataandvirtualreality,whatthemetrowillchangeto?Thispaperbasedonthecurrentsubwayoperationandmaintenance,combinedwiththecurrentsituationofindustrialandtechnologicaldevelopment,showsomeideaoffuturesubwayoperationandmaintenancemode.Keywords：metro,operation,maintenance,future0引言四十多年前，地鐵以客運(yùn)票務(wù)收入作為主要盈利來源

4、。隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展，媒體廣告收入也為地鐵提供盈利來源。但在以公益性為主的中國地鐵，這些收入遠(yuǎn)比不上建設(shè)以及運(yùn)營管理維護(hù)的支出。一直以來，地鐵日常管理和維護(hù)主要以人力為主，隨著地鐵安全越來越被人們所重視，維護(hù)人力成本也在逐步增加。隨著工業(yè)4.0概念的提出，智能化是未來的一大趨勢。利用大數(shù)據(jù)以及人工智能，節(jié)約人力，節(jié)省檢修時(shí)間,為地鐵發(fā)展其它業(yè)務(wù)提供可能。目前鐵路貨運(yùn)正大力發(fā)展，在交通如此擁擠的城市，利用客運(yùn)低峰時(shí)間段以及節(jié)約出來的檢修時(shí)間進(jìn)行貨運(yùn)將為地鐵帶來更多的收入來源。1地鐵運(yùn)營模式地鐵具有節(jié)省土地、減少噪音、減少交通干擾、節(jié)約能源以及減少污染的優(yōu)勢。與其他交通工具相比，除了能避免城市地

5、面擁擠和充分利用空間外，還具有運(yùn)量大、準(zhǔn)時(shí)、速度快等優(yōu)點(diǎn)。截止2015年末，中國城市軌道交通運(yùn)營線路長度3612公里。2015年新增青島、南昌、淮安和蘭州4個(gè)運(yùn)營城市；全國新增15條運(yùn)營線路，438公里運(yùn)營線路長度。在3612公里運(yùn)營線路長度中，地鐵2658公里，占線路總長的73.6%；輕軌239公里，占線路總長的6.6%；單軌89公里，占線路總長的2.5%；現(xiàn)代有軌電車161公里，占線路總長的4.5%；磁浮交通49公里，占線路總長的1.4%；市域快軌412公里，占線路總長的11.4%；APM線4公里，占線路總長的0.1%。在經(jīng)歷了十幾年的高速發(fā)展之后，中國擁有城市軌道交通的城市已經(jīng)由2000

6、年的3座（北京、上海、廣州）上升至2014年的22座。截止到2014年年底，中國城市軌道交通的線路條數(shù)為101條，地鐵線路總計(jì)88條。截止2015年末，中國累計(jì)有26個(gè)城市建成投運(yùn)城軌線路116條。地鐵運(yùn)營以客運(yùn)為主要業(yè)務(wù)，其它商業(yè)模式一直在探索過程中，但目前成功應(yīng)用的只有廣告以及地產(chǎn)等商業(yè)應(yīng)用。由于地鐵具有公用事業(yè)的性質(zhì)，乘客所承擔(dān)的地鐵票價(jià)只占很少部分，各國城市地鐵幾乎都有不同程度的營業(yè)性虧損。其原因是地鐵屬于一個(gè)新興行業(yè)，同時(shí)也與其以服務(wù)性和公益性作為基本定位有關(guān)。開發(fā)地鐵新的商業(yè)模式，有效利用鐵資源。就需要通過技術(shù)手段改善地鐵維護(hù)方式，節(jié)省出更多時(shí)間為拓展地鐵商業(yè)應(yīng)用提供新空間。2地鐵

7、維修維護(hù)模式實(shí)施合理的維修制度有利于安排人力、物力和財(cái)力，及早做好維修前準(zhǔn)備，適當(dāng)進(jìn)行維修工作，滿足工藝需求，提高設(shè)備技術(shù)狀態(tài)、可靠性和使用壽命，縮短維修停歇時(shí)間，減少維修費(fèi)用和停機(jī)損失。從目前各國企業(yè)采用的情況看主要有計(jì)劃預(yù)防維修制、以狀態(tài)監(jiān)測為基礎(chǔ)的維修制和針對(duì)性維修制三種。設(shè)備的維修方式是指對(duì)維修時(shí)機(jī)的控制。常用有時(shí)候維修、預(yù)防維修、糾正維修和主動(dòng)維修。自人類使用機(jī)械以來，就伴隨著設(shè)備的管理。隨著生產(chǎn)和科學(xué)的進(jìn)步，設(shè)備管理逐步發(fā)展成一門獨(dú)立的學(xué)科，大致經(jīng)歷四個(gè)階段。2.1 事后維修階段事后維修就是在機(jī)器設(shè)備發(fā)生了損壞或事故以后才進(jìn)行修理，平時(shí)不對(duì)設(shè)備進(jìn)行管理和維護(hù)。1950年以前，設(shè)備簡

8、陋，一般是在設(shè)備故障后再進(jìn)行修理。2.2 預(yù)防維護(hù)階段1950年至1960年，隨著設(shè)備的復(fù)雜性不斷提高以及社會(huì)化大生產(chǎn)的出現(xiàn)，設(shè)備故障對(duì)生產(chǎn)的影響越來越大。由美國在二戰(zhàn)期間首先提出預(yù)防維修的概念。即在設(shè)備使用時(shí)加強(qiáng)保養(yǎng)，預(yù)防發(fā)生故障，盡可能在設(shè)備發(fā)生故障前進(jìn)行預(yù)防維護(hù)，以降低停工損失和維修費(fèi)用。主要做法是進(jìn)行日常檢查和定期檢查，了解設(shè)備實(shí)際狀態(tài)，進(jìn)行修理工作，以免發(fā)生事故。2.3 設(shè)備系統(tǒng)管理階段二十世紀(jì)六十年代，美國企業(yè)界強(qiáng)調(diào)對(duì)設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)的管理，設(shè)備在設(shè)計(jì)階段就考慮其可靠性、可維護(hù)性以及必要的后勤支援方案。設(shè)備出廠后，要在圖紙資料、技術(shù)參數(shù)和監(jiān)測手段、備件供應(yīng)以及人員培訓(xùn)等方面為用戶提供服

9、務(wù)。2.4 設(shè)備綜合管理階段設(shè)備綜合管理就是根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的宏觀目標(biāo)，通過采取一系列技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、管理措施，對(duì)設(shè)備的制造、安裝、調(diào)試、使用、維修、改造、更新直至報(bào)廢的一生全過程進(jìn)行管理。以保持設(shè)備狀態(tài)良好，不斷提高設(shè)備技術(shù)狀態(tài)，保證設(shè)備有效使用和獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益。從1970年至今一直是設(shè)備綜合管理階段。3當(dāng)前主流技術(shù)3.1 人工智能人工智能(ArtificialIntelligence)，英文縮寫為AI。它是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，它企圖了解智能的實(shí)質(zhì)，并生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應(yīng)

10、的智能機(jī)器，該領(lǐng)域的研究包括機(jī)器人、語言識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語言處理和專家系統(tǒng)等。人工智能從誕生以來，理論和技術(shù)日益成熟，應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大，可以設(shè)想，未來人工智能帶來的科技產(chǎn)品，將會(huì)是人類智慧的“容器”。目前設(shè)備仍然需要員工每天或定期進(jìn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)測定，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來判斷設(shè)備狀態(tài)。而通過各種傳感器未來將實(shí)現(xiàn)所有設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程實(shí)施監(jiān)控。傳感器實(shí)施采集設(shè)備溫度，運(yùn)行狀態(tài)，環(huán)境狀態(tài)，電壓，電流等數(shù)據(jù)并通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)施上傳之中心。這樣就不需要員工定期檢查，只需要在監(jiān)測到設(shè)備異常時(shí)且遠(yuǎn)程無法恢復(fù)是才到現(xiàn)場進(jìn)行維修處理。極大的減少了人力需求。3.2 虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)(VirtualReality)技術(shù)是仿真技

11、術(shù)的一個(gè)重要方向，是仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)人機(jī)接口技術(shù)多媒體技術(shù)傳感技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)的集合。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VR)主要包括模擬環(huán)境、感知、自然技能和傳感設(shè)備等方面。模擬環(huán)境是由計(jì)算機(jī)生成的、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的三維立體逼真圖像。當(dāng)前，地鐵行車組織通過線型大屏幕現(xiàn)實(shí)軌行區(qū)狀態(tài)，通過視頻監(jiān)控了解車站以及列車內(nèi)部情況。這些工具只能粗略或單一監(jiān)控個(gè)別區(qū)域，無法進(jìn)行全局實(shí)時(shí)監(jiān)控和分析。通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以將隧道、車站、列車上各種設(shè)備獲取到的數(shù)據(jù)通過三維模擬以3D的形式展示給中心調(diào)度指揮人員并根據(jù)需求以不同角度透視隧道、列車或車站情況。協(xié)助調(diào)度指揮人員全面切身感受現(xiàn)場情況，做出最優(yōu)判斷和指揮。3.3 大數(shù)據(jù)大

12、數(shù)據(jù)(bigdata)，指無法在一定時(shí)間范圍內(nèi)用常規(guī)軟件工具進(jìn)行捕捉、管理和處理的數(shù)據(jù)集合，是需要新處理模式才能具有更強(qiáng)的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產(chǎn)。在這個(gè)快速發(fā)展的智能硬件時(shí)代，困擾應(yīng)用開發(fā)者的一個(gè)重要問題就是如何在功率、覆蓋范圍、傳輸速率和成本之間找到那個(gè)微妙的平衡點(diǎn)。企業(yè)組織利用相關(guān)數(shù)據(jù)和分析可以幫助它們降低成本、提高效率、做出更明智的決策等等。例如，通過結(jié)合大數(shù)據(jù)和高性能的分析，下面這些對(duì)企業(yè)有益的情況都可能會(huì)發(fā)生:1）及時(shí)解析故障、問題和缺陷的根源，。2） 以利潤最大化為目標(biāo)來定價(jià)和清理庫存。3）根據(jù)設(shè)備常性狀態(tài)迅速對(duì)設(shè)備異常進(jìn)行警示。4）從大

13、量數(shù)據(jù)中快速定位故障原因。5）使用點(diǎn)擊流分析和數(shù)據(jù)挖掘來規(guī)避事故。4 未來地鐵運(yùn)營以及維護(hù)維修模式設(shè)想4.1 更加全面的實(shí)時(shí)監(jiān)測未來地鐵車站設(shè)備房會(huì)加裝溫度、濕度以及電壓電流等各種傳感器。這些傳感器獲取設(shè)備房環(huán)境、設(shè)備表面、設(shè)備核心模塊甚至是設(shè)備個(gè)軟件的實(shí)時(shí)狀態(tài)，并通過網(wǎng)絡(luò)上傳至控制中心進(jìn)行存儲(chǔ)。4.2 更加全面的冗余備份機(jī)制目前各系統(tǒng)服務(wù)器或工作站基本實(shí)現(xiàn)電源雙備份，重要板卡雙備份。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子產(chǎn)品的成本也將進(jìn)一步下降，對(duì)全部服務(wù)器以及板卡進(jìn)行備份也將成為可能。這將使得各系統(tǒng)更加穩(wěn)定。同時(shí)目前由于設(shè)備停機(jī)維護(hù)的需求，為了避免影響運(yùn)營地鐵各系統(tǒng)維護(hù)只能在地鐵停運(yùn)后進(jìn)行維護(hù)。將來冗余

14、備份機(jī)制完備后，設(shè)備將能在運(yùn)營期間直接進(jìn)行維護(hù)和維修而不會(huì)造成系統(tǒng)停機(jī)。這為維護(hù)人員提供更加寬裕的維護(hù)條件。4.3 更少的人力需求由于設(shè)備實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)控，在增強(qiáng)設(shè)備房防塵等級(jí)后。維護(hù)人員只需遠(yuǎn)程監(jiān)看設(shè)備狀態(tài)，不需要定期去到現(xiàn)場對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查。同時(shí)借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，設(shè)備軟件或硬件的重啟操作將都可以在遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)。而且，未來設(shè)備的冗余程度也必將更加全面。這些都將大大減少系統(tǒng)維護(hù)隊(duì)人力的需求，檢修維護(hù)人員將只需要在設(shè)備損壞或其他重要時(shí)刻趕往現(xiàn)場即可，其他時(shí)間只需駐守在相應(yīng)的駐點(diǎn)。4.4 更全面的數(shù)據(jù)分析地鐵系統(tǒng)多，各系統(tǒng)設(shè)備繁雜。進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控后數(shù)據(jù)龐大，這就需要大數(shù)據(jù)技術(shù)，對(duì)獲取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效利用。由于每

15、個(gè)設(shè)備收集到的數(shù)據(jù)更多也更全面，系統(tǒng)能更準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)狀態(tài)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行更全面的分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備異?，F(xiàn)象進(jìn)行預(yù)警。更全面的保障系統(tǒng)的穩(wěn)定。更全面的數(shù)據(jù)也能為系統(tǒng)升級(jí)和淘汰更新提供更準(zhǔn)確的依據(jù)。4.5 現(xiàn)實(shí)感更強(qiáng)的現(xiàn)場監(jiān)控基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以及大數(shù)據(jù)，技術(shù)人員能夠建立準(zhǔn)確的線路虛擬環(huán)境。這些虛擬環(huán)境結(jié)合實(shí)施監(jiān)控上傳的數(shù)據(jù)，能在虛擬環(huán)境中按實(shí)際比例現(xiàn)實(shí)列車位置，弓網(wǎng)狀態(tài)，隧道狀態(tài)，車站個(gè)出入口以及站廳站臺(tái)的人流量情況。立體展現(xiàn)地鐵線路的實(shí)時(shí)情況。一旦發(fā)生緊急情況，控制中心指揮人員既能切身感受現(xiàn)場情況，又能通過透視效果掌控全局。有利于指揮員人做出跟準(zhǔn)確的判斷，下達(dá)正確的命令，防止事故影響的擴(kuò)大。4.6 更

16、高效的管理制度結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)以及大數(shù)據(jù)技術(shù)，每個(gè)現(xiàn)場作業(yè)人員都能實(shí)時(shí)了解作業(yè)場地周邊環(huán)境，隨身攜帶的設(shè)備也將對(duì)越界超限等危險(xiǎn)行為進(jìn)行提醒警示甚至向調(diào)度指揮人員進(jìn)行告警。防止人為因素造成事故的發(fā)生。這將減少現(xiàn)場的不可控程度，給施工管理帶來方便。4.7 貨運(yùn)等商業(yè)模式的加入目前地鐵只提供客運(yùn)服務(wù)，且在夜間不得不停運(yùn)給檢修工作騰出時(shí)間。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)度，檢修時(shí)間將大大縮短。這樣就能有更多的時(shí)間可以行車。利用夜間行車以及低峰客流時(shí)間段，完全可以進(jìn)行室內(nèi)物流的轉(zhuǎn)運(yùn)。實(shí)現(xiàn)這一功能后，將進(jìn)一步減少地面交通壓力。同時(shí)規(guī)范市內(nèi)物流運(yùn)輸，更能給地鐵帶來額外的盈利。4.8 全面的社會(huì)性的站點(diǎn)功能實(shí)現(xiàn)物流功能后，各車站可以作為末端的物流收取點(diǎn)。坐地鐵的人們可以更方便的收取和寄送快遞。同時(shí)利用車站貼近周圍社區(qū)的便利條件，將車站建設(shè)成為政府以及其他公司服務(wù)市民的窗口，提供醫(yī)療、法律咨詢、政務(wù)咨詢辦理等業(yè)務(wù)。市民即能在這