城市轨道交通车站机电设备智能运维及能源管理系统

张盛

昆明地铁运营有限公司 云南 昆明 650000

摘要：城市轨道交通作为现代城市的重要交通工具，其车站机电设备的运维及能源管理显得尤为重要。随着我国城市轨道交通的快速发展，如何提高车站机电设备的运行效率、降低能耗、确保运营安全成为当前亟待解决的问题。本文将对城市轨道交通车站机电设备智能运维及能源管理系统进行探讨，以及为我国轨道交通行业的可持续发展提供参考。

关键词：城市轨道交通；机电设备；智能运维；能源管理系统

1车站机电设备智能运维的重要性

1.1提高设备运行效率

车站机电设备智能运维通过实时监测设备的运行状态，能够及时发现并解决潜在的故障问题。这种方式不仅可以降低设备的故障率，更能提高设备的运行效率，确保车站的正常运营。在智能化运维的帮助下，车站可以实现高效运行，进一步提升服务质量，满足乘客的出行需求。

1.2降低能源消耗

智能运维系统具有精细化的能源管理功能，它可以对车站机电设备的能耗数据进行深入分析，从而制定出合理的节能措施。通过这些措施，车站可以有效降低能源消耗，实现绿色环保的目标。在我国大力推行节能减排的背景下，车站机电设备智能运维对于实现可持续发展具有重要意义。

1.3确保运营安全

车站机电设备智能运维可以实时监控设备的运行安全，及时发现并预警潜在的安全隐患。这种预防性的运维方式有助于轨道交通运营的安全稳定，为广大乘客提供安全舒适的出行环境。在此基础上，车站还可以加强安全管理，提高员工安全意识，共同维护良好的运营秩序。

1.4提升服务质量

智能运维系统可以对车站机电设备的运行数据进行实时分析，为车站提供科学的决策依据。通过优化设备维护保养计划、合理安排人员调度等手段，车站可以进一步提升服务质量，提高乘客满意度。此外，智能运维还可助力车站实现信息化、智能化管理，推动轨道交通行业的创新发展。

1.5降低运维成本

车站机电设备智能运维通过对设备的实时监控和预警，可以有效减少故障维修次数，延长设备使用寿命，从而降低运维成本。同时，智能运维系统还可以帮助车站实现资源共享，提高设备利用率，进一步提升运营效益。

2车站机电设备智能运维及能源管理系统主要功能

2.1设备状态检测

智能化的站内机电设备运行与能量管理系统，可以从整体到具体的设备进行全面的监测，从而建立起一套标准、统一、规范的设备架构。如果在系统中加入相应的传感器，并对其进行振动、位移和温度等相关信息进行检测，就可以对系统进行更全面的检测和预警。与传统的综合监控系统相比，本文提出的基于物理模型的故障诊断方法具有更明确的故障信息及定位。

以自动扶梯为例，综合监控系统主要对一般故障，紧急故障，紧急停机等特定工况进行监控，并对正常操作如上行、下行、停车等进行监控。在此基础上，通过对电机轴承振动，减速器振动，主驱动轴承座振动，梯级链膨胀轴承座振动，扶手带温度，扶梯马达电流，马达转子不平衡，马达轴承损坏，减速箱地脚固定异常，主传动链异常，主传动链有异物碰磨，主传动链松紧度不适当，主传动链有异物磨损或松动，梯级链涨紧不适当，主轴与张紧轴不平行，扶手带安装不正常，扶手带不正常，扶手带松紧不正常。

2.2设备寿命预估

为确保预测的精度，在数据库中加入了一个数据预处理环节，它可以去除与数据库有很大差异的数据，也可以对数据库中缺少的重要数据进行补充。通过建立老化分析模型，可以评价长期服役装备在服役过程中可能出现的性能衰退、故障等问题。在此基础上，利用所建立的数学模型，对机电装备的故障演化趋势进行了分析与评价，并利用随机过程分析模型对其进行了分析与计算，得到了相应的故障演化规律。通过上述分析，可以得到机电设备故障率的变化规律，并对其进行预报，从而使有关操作人员注意到有关设备的安全隐患。

2.3设备维修智能化

本系统的设备维护功能是：精确维护，接受由设备运行监控中心发布或者按照预定时间自动产生的维护和维修任务，并且能够将任务对象、位置、故障现象等相关的信息进行自动关联。精细化管理，按照“计划-实施-检查-评估”的闭环控制模型，实现对维护工作的精细控制；费用的精确化，在每次维修保养工作结束之后，会自动地计算出此项工作所需的人力和材料费用；通过对设备运行状态、失效趋势、备件消耗等多个工艺信息的集成处理和分析，为设备维护决策提供支持。

2.4能源管理智能化

车站占地面积大，除了进出站外，还存在地下通道，对其能源消耗也有一定的影响。在此基础上，提出了对站点各分区供冷需求的预控措施，并对各站点的制冷能力进行适当的调节。在此基础上，利用机器学习、神经网络等方法，综合考虑冷负荷的影响，实现对电网负荷的精确估计。在此基础上，将该方法与预测结果相结合，实现对“风水”联调的控制，从而达到节能减排的目的。

在此基础上，结合客流数据、大负荷设备的工作状态（例如电梯在同一时段的最大出力）、室外环境状况、设备性能等多维数据，对传统的“风水联调”策略的效果进行评价。

2.5设备运维与能耗深度管理

针对设备失效导致能耗增加、通风与空调系统运行方式不合理等问题，本项目拟将该时间段内的能耗控制策略与云平台中枢层的数据算法相结合，对该时间段内的能耗控制策略进行关联分析，从而发现运行中的问题，或优化能耗控制策略。例如：在能量消耗数据出现不规则变化时，可以查询能量控制策略中依据收集到的风阻系数有没有改变，如果风阻系数有很大的改变，那么按照过去的运行经验，就有必要对其进行清洗。可见，通过数据模型的构建，数据算法的优化，可以逐渐地发掘出有规律的报警阀值，并最终形成设备的运行和运行的相关性。

针对电机等较为成熟的机电装备，电源品质、电流特性、负载特性、泵/风机阻力、负载特性等是影响电机效率的主要因素，本项目拟采用关联的维度数据，对电机的选型与效率进行分析，为电机质量评价、维护更换等提供依据。

2.6业务管理功能模块化

按照企业经营管理的要求，可以将其分为设备管理、设备运行监控管理、设备维护管理、物资管理、能源管理、能源管理等几个主要的功能模块。

1)设备管理：包括设备档案管理，设备分类管理，设备位置管理，设备更新管理等。2)设备的运行监测与管理：主要是利用 ISCS和终端监测终端对设备的运行状况进行实时监测，并对其进行监测。3)装备维修管理：主要是对装备维修全过程进行监测管理，如维修计划管理，维修规则管理，故障工单管理，维修工艺知识库管理，以及预防维修中心管理。4)材料管理：主要包括库存管理，出入库管理，盘点，采购订单管理，采购计划管理等。5)能量管理：主要包含能量数据统计，对比分析，异常能量计算中心，环境监测和碳分析，并进行后评价。6)能量调控：重点研究了“风水联合控制”、“智能灯光控制”等关键机电设备能量控制策略的管理。

结语

综上所述，在城市轨道交通的主要系统和设施设备中，车站机电设备数量多且分布分散，导致其能耗高，运行管理困难。为此，需要建立一种数字化、智能化的机电设备维护管理体系，将其与能耗数据进行有效的联系起来，从而使机电设备从计划修、故障修到预修的过程中逐渐过渡到预修，这对机电设备的能耗监控管理具有一定的参考价值。

参考文献

[1]刘浩恺,胡文涛,彭程. 城市轨道交通车站机电设备与监控融合研究 [J]. 智能城市, 2023, 9 (08): 29-31. DOI:10.19301/j.cnki.zncs.2023.08.010.

[2]申樟虹,乔志忠,刘潇洋等. 城市轨道交通车站机电设备智能运维及能源管理系统 [J]. 城市轨道交通研究, 2022, (S2): 131-135. DOI:10.16037/j.1007-869x.2022.S2.023.

[3]谭玉良. 城市轨道交通车站机电设备联调策略分析 [J]. 城市轨道交通研究, 2022, 25 (10): 206-209. DOI:10.16037/j.1007-869x.2022.10.040.

[4]余振,张静. 城市轨道交通车站机电设备安装分析 [J]. 住宅与房地产, 2020, (21): 220.

[5]牟振英,王慧萍. 城市轨道交通车站机电设备联调对策 [J]. 城市轨道交通研究, 2018, 21 (S2): 27-29. DOI:10.16037/j.1007-869x.2018.S2.008.