轨道交通机电设备自动化技术研究

摘要：通过梳理相关文献及国家政策型、指导型文件，总结城市智慧轨道交通建设基本要求：智能安检的主动发现并消除安全隐患；机电设备的故障自动化诊断及运维；机电系统的综合节能控制。基于上述要求，将轨道交通机电设备自动化技术与互联网智慧融合构建，即全息感知、自动运行、自主服务、智能诊断、主动进化五大功能于一身的机电设备系统，简要分析该系统建设所需要的基本技术，旨在为轨道交通的智慧化、自动化运营提供思路与方法。

关键词：轨道交通；机电设备；自动化技术；互联网；智能融合

”轨道是城市造血、输血的“主动脉”，肩负缓解城市交通压力、促进城市稳定发展的重要职责。在5G、大数据、云计算、人工智能、物联网等前沿技术飞速发展的时代背景下，如何加大对自动化技术的运用并整合互联网优势构建智慧轨道交通系统，以智能化决策处理、数据价值挖掘等为系统运行提供支撑，最大化发挥轨道交通机电设备服务价值、降低机电设备资源及能源消耗、实现机电设备故障自诊断及自动化运维，已经成为一项重要的研究课题。

1轨道交通机电设备自动化运营现状及智慧化需求分析

随着城市交通运输网络的日益完善，轨道交通运营业务更加多元，既包括客运管理及人员管理，还涉及对机电设备的管理，各项业务协同配合、数据共享才能够保证轨道交通的运营效率，切实满足乘客安全、舒适、稳定、快捷的出行需求。通过梳理相关文献发现，当前轨道交通机电设备自动化运行中存在以下问题：（1）安全监控设备系统主动化程度不足，部分轨道交通监控设备仅支持回访观看，无法对安全问题、安全隐患进行自动化预警并采取预处理措施，导致安全风险排除不及时。（2）机电设备运行环境复杂，机电设备现场巡检、人工巡检工作量较大，如果巡检不全面、巡检人员专业技能不足便难以发现机电设备的潜在故障，不仅会缩短机电设备的使用寿命，还可能因机电设备故障频发降低车站的运营与服务能力。（3）轨道交通机电设备系统庞大，运行期间会消耗大量的电能，当前部分车站机电设备自动化控制系统智能化程度不足，难以通过PLC等技术降低其运行能耗，会加大车站的运营成本。基于上述现状问题，产生了轨道交通机电设备自动化技术与互联网智慧融合的需求，借助互联网、信息技术、交换采集为平台，以智能化决策及处理技术为结点手段，通过对机电设备运行参数、性能等数据进行挖掘、利用，将机电设备系统转化为能够预测、可智能控制的体系已经成为现代智慧轨道交通系统建设的应有之义。

2轨道交通机电设备自动化技术与互联网智慧融合的实践思路

自动化技术在一定程度上提升了轨道交通机电设备的运行质效，但与当代社会所需要的智慧车站建设、智能决策与相应仍有较大的距离。依托互联网、物联网等技术手段将所有机电设备集成在统一的平台上，通过运行状态的全方位精准感知、运行趋势智能化分析、信息指令一体化推送以及类似人脑自适应与自学习能够提升机电设备响应速度，更便于车站运营管理及客运管理。互联网与自动化技术联用的要义在于促成人机高度协同的机电设备运行管理模式，一方面，面向乘客，为其提供更加便捷、智能的出行服务；另一方面，面向站长帮助其快速掌握机械设备运行状态及潜在的故障问题，为其提供精准化的决策支持，不仅可提升机电设备运行效率及自动化程度，还可以实现智慧车站建设的目标。

3轨道交通机电设备自动化技术与互联网智慧融合的实践路径

3.1全息化状态感知

机电设备是轨道交通运营的“心脏”，各个系统依托互联网、物联网技术等实现互联互通进而构建“智慧大脑神经系统”是轨道交通智慧运行的先决条件。机电设备的全息感知便是借助自动化机电设备对各类系统的运行状态进行全方位、全维度的掌控，进而实现对资源的优化配置、策略的精准实施。（1）借助视频分析、客流监控技术等对自动售检票设备系统进行自动化监测，实现对客流量的全息化感知。（2）为主要的用电设备安装能耗智能表计，打通智能化仪表与电力监控系统的数据链路，实现对牵引变电所、降压变电所供配电设备运行参数的全面获取，以此为依据制定机电设备能耗控制方案，实现机电设备的绿色运行。（3）在环境监测要点部位，如公共区、新风井等处安装空气温湿度、空气颗粒物、噪音等传感器，借助车站局域网将传感器所采集的数据传输至机电设备管理平台，通过优化设备运行状态改善站内环境。

3.2自动化运行管理

轨道交通机电设备体系庞杂，在日常运行中将会消耗大量的能源与资源，再加上当代公众对出行服务质量提出了更高的要求，若想大幅度提升机电设备的运行效率及服务质量，降低机电设备运行能耗，便需要借助互联网将机电设备集成在统一平台内，将控制指令集中推送至机电设备，进而实现指令的自行执行与能耗的智能管控。（1）在机电设备集成管理平台内嵌入“时间设定”模块，根据预先设定的时间可以实现早间自动开站、晚间自动关站、客流量高峰期及低峰期的自动化监护，能够降低人工开关站及监护工作的时间滞后性。（2）在机电设备集成管理平台内嵌入“事件设定”模块，具体包括：①针对消防安全事件对消防报警系统内的机电设备进行联动化管理，在火灾、洪涝灾害等高发季节与时期自动化调整消防报警设备系统，智能化开启防火预警、水量监测等设备，切实保证站内人员的生命安全；②针对能耗事件对各类机电设备的运行状态进行监测管理，将节能降耗要求、相关指标等转化为信息化指令并存储在平台上，当机械设备出现能耗超标情况时，便会依靠自动化技术进行自动变频，或在不影响车站正常运行的情况下进行自动启停，可大幅度降低机电设备能源消耗；③针对机电设备的故障事件，打通售检票设备、智能照明设备、风系统设备等与集成平台数据链路，平台的监测与测试功能能够敏锐捕捉到此类设备运行状态的微小变化，借助平台自适应功能对变化原因进行分析并做出智能化决策，可降低机电设备故障率。

3.3自主化人机交互

（1）将站内列车自动监控系统与全线列车监控系统接口，实时获取本站及全线列车的运行动态，包括首末班列车、列车故障、时间调整等信息，对此类信息进行处理后在站内信息显示屏上，帮助旅客调整自身出行时间与方式。（2）将站内服务设备转化为具备人机交互功能的智能化设备，如在原有查询机系统内嵌入智能语音系统，便于不同乘客的信息查询需求，提升车站的服务水平与质量。（3）借助移动智能终端实现运营管理指令的信息化、自动化、智能化下达。传统轨道交通运营指令一般在早间开站前下达，在车站运营过程中可能会出现突发事件，再加上人工运营管理局限性较大、效率偏低且工作量较多，为便于集中化、高效化管理，建议为每名站内工作人员配备移动智能终端，将其与集成管理平台对接，不仅可以快速下达指令、指挥现场人员检查关键设备或调整其运行参数，还能够定位人员位置，便于快速分配任务。

3.4智能化故障诊断

轨道交通机电设备故障可分为固有故障、后期故障两种类型。固有故障是指机械设备出厂时自带故障，产生的原因在于供应商生产技术与质量控制水平；后期故障可能源于安装期间施工技术不足、人员操作不当或运行环境不佳等。无论何种故障，都会导致运行效率地低下。针对上述两种故障，需要采用不同的排障措施，因此需要依托互联网实现智能化故障诊断，在识别故障类型后采取相应的解决措施，以此保证机设设备管理的针对性。

3.5主动化策略修正

机械设备的主动化修正是指集成平台在大数据、云计算、人工智能等技术手段的支撑下实现对机电设备系统运行状态、运行质量、运行能耗的自动化评估及运行策略的智能化调整。可应用的技术包括自动传动系统，其以BP神经网络等为核心，具有类似人脑的思维方式，将机电设备正常运行状态相关参数录入系统内便可以实时检测设备运行异常问题。除此之外，故障知识库囊括工业互联网内所存储的机电设备故障类型、排障措施等，通过对故障场景的分析处理，系统将从故障知识库内智能化调取符合当前设备运行情况的信息，并为设备的检修维护提供决策支持。不仅如此，随着经验的积累及信息的丰富，系统将更完善。

4结语

智慧轨道交通系统是轨道交通运输的重要发展趋势。针对当前轨道交通机电设备自动化运行中存在的安全监控被动、人工巡检工作量庞大且效率低、设备运行能耗偏高的问题，本文提出了以互联网、物联网构建机电设备集成管理平台，以传感器、自动控制装置、智能化设备等为支撑，以大数据、人工智能、云计算等为重要技术手段的机电设备全息化感知、自动化执行、自主化服务、智能化故障诊断、主动化修正的管理模式，可显著提升机电设备运行效率，降低其故障发生率，实现轨道交通的智慧化、自动化、高效化、绿色化运行。

参考文献：

[1]陈素霞，倪艳凤.PLC技术在电气设备自动化控制中的应用[J].电工材料，1(02):72-.

[2]滑娟，马海锋，王俊森.机电设备自动化改造及维护探讨[J].造纸装备及材料，1，(02):-61+.

作者：马栋 单位：中铁十六局集团电气化工程有限公司