轨道交通信号系统的主动防御式智能运维理论与关键技术研究

交通运输、仓储和邮政业

本项目已深入研究了信号系统全生命周期智能运维主动防御机理、故障隔离与视情维修结合的故障主动防御方法、关键设备健康度认知的主动防御式运维保障体系构建方法，构建了轨道交通信号系统主动防御式智能运维仿真验证平台。该平台包含数据存储层、主动防御层、系统运行层、功能展示层及故障场景层等多个层次，实现了对轨道交通信号系统全生命周期的智能运维仿真与测试。平台故障分类诊断精确率、召回率分别为98.2%和97.5%；寿命预测平均绝对误差降低10.89%。目前，该平台正处于实验室测试阶段。

本项目构建了轨道交通信号系统主动防御式智能运维仿真验证平台，现需与铁路信号设备供应商、运营单位、管理单位等多方合作，共同推进科技成果的产业化进程，需要资金、场地支持。资金用于平台共同定制化开发，场地用于平台部署及业务开展。

可国（境）内外转让

（一）经济效益 通过智能运维技术，实现对轨道交通信号系统全生命周期的故障预测、在线故障隔离与视情维修，能够显著减少因设备故障导致的列车停运时间和维修次数，从而降低运营维护成本。据估算，采用智能运维技术后，轨道交通信号系统的维护成本可大大降低。 本项目的研究成果将推动轨道交通智能运维技术的发展和应用，促进相关产业链的升级和转型。通过技术输出和成果转化，可带动智能传感器、大数据分析、人工智能等上下游产业的发展，形成新的经济增长点。 （二）社会效益 轨道交通信号系统是保障列车安全运行的核心系统，其可靠性和安全性直接关系到乘客的生命财产安全。本项目通过深入研究信号系统的主动防御式智能运维理论和方法，能够有效提升系统的故障预测和防范能力，减少因设备故障导致的安全事故，保障轨道交通系统的安全稳定运行。 智能运维技术的应用将减少因设备故障导致的列车延误和取消，提高列车的正点率和运行效率，为乘客提供更加便捷、舒适的出行服务。同时，通过实时发布列车运行状态和故障信息，增强乘客的出行信息透明度，提升乘客的满意度和信任度。 通过智能运维技术的应用，轨道交通系统能够更好地适应城市发展的需要，为城市的经济社会发展提供有力支撑。同时，项目的研究成果还可为其他领域的智能运维提供借鉴和参考，推动整个社会的智能化进程。

北京市自然科学基金丰台前沿项目

北京市科学技术委员会;中关村科技园区管理委员会

一、科技成果来源 本项目依托于北京市自然科学基金-丰台轨道交通前沿研究联合基金（项目编号：L211022）。 二、技术原理 轨道交通信号系统的安全苛求对低成本、高效率的智能运维提出了更高要求，迫切需要加强主动防御式智能运维理论研究和关键技术突破。针对主动防御式智能运维故障安全边界模糊、信号系统故障致因与传播链路不明确、主动防御式智能运维保障未成体系等关键问题，本项目拟从信号系统全生命周期智能运维主动防御机理、故障隔离与视情维修结合的故障主动防御方法、关键设备健康度认知的主动防御式运维保障体系构建等方面开展研究，开发轨道交通信号系统主动防御式智能运维仿真验证平台，对项目所提理论和方法进行验证分析和反馈优化。本项目的研究能够为轨道交通信号系统提供新的运维思路和技术手段，为保障轨道交通信号系统安全可靠运营奠定新的基础。 三、关键技术性指标 故障分类诊断精确率、召回率分别为98.2%和97.5%；寿命预测平均绝对误差降低10.89%。 四、应用前景 (1)我国轨道交通建设和运营已积累了许多工程经验，但在主动防御式智能运维理论研究方面还相对薄弱。项目主要围绕轨道交通信号系统的主动防御式智能运维理论与关键技术问题，针对轨道交通信号系统开展故障主动防御机理、故障主动防御方法、运维保障体系设计三个方面研究，将对提升本领域理论研究水平、提升系统运行安全、保障国民经济效益、实现系统智慧运维具有及其重要的促进作用； (2)当轨道交通信号系统受自然环境、外力破坏等影响而发生安全问题时，现有的运维方式无法准确评估设备健康状态，预测备品备件等物资，同时满足运维人员需求。项目针对该问题，深入挖掘设备运行数据，客观评价设备健康度，提出基于健康度的多梯度阈值机会维修决策方法，可为北京地铁列车状态维护及主动运维提供实际应用指导； (3)轨道交通作为城市经济发展大动脉，对首都北京经济发展具有重大的拉动作用。本项目以轨道交通信号系统为载体，针对主动防御式智能运维方法及关键技术开展研究，能够有效提高北京地区城市轨道交通的运行安全和运行效率，极大降低列车运营维护费用，对城市轨道交通的客流吸引、乘客信赖和减少首都资源消耗具有积极的推动作用。