車輛段檢修調度指揮系統的設計探討

馮熙

摘 要：隨著現代信息技術的發展，車輛段檢修調度系統在鐵路運營中的應用越來越廣泛。該系統能夠解決傳統車輛段指揮調度，數據采集不全、系統集成不強、實施監控覆蓋面小的局限。車輛檢修調度系統通過數字化場站平面、檢修作業現場監控、車輛基礎信息數據，以及車輛識別系統（AEI）、網絡扣車系統（CMIS）、車輛技術系統（HMIS）三個系統的集成，實現車輛段檢修有序運作。

關鍵詞：車輛段；檢修生產；調度系統；信息化

1 概述

現代信息技術對車輛段檢修調度管理模式產生重要影響，數據庫技術能夠實現車輛基本參數、檢修信息的合成；語言編程技術能夠實現車輛檢修調度的多方案比選；互聯網技術能夠實現數據遠程傳輸和實時監控。研究車輛段檢修調度系統對加強車輛動態集成管理，提高車輛周轉效率，增強鐵路運力具有重要意義。

2 車輛段檢修調度作業現狀

2.1 車輛檢修業務流程

車輛段列車檢修業務可歸納為“兩檢、一修、一驗”。“三檢”即預檢和分檢，“一修”即車輛修理，“一驗”即鑒定和驗收。

首先，預檢。列車進入車輛段存車線，預檢員需登記車輛基本信息，逐車檢查列車可疑故障。預檢員需手工登記預檢情況，并反饋車輛段調度員。同時，將預檢情況手工輸入車輛檢修管理系統（HMIS）。其次，分檢。調度員結合車輛段存車線上的車輛數量和檢修車間生產能力，根據經驗提出車輛檢修調度方案。同時，下達當日車輛檢修工作計劃。隨后，機車牽引列車進入檢修車間，各檢修班組將列車拆解，列車部件送至專業車間檢修。第三，施修。各專業車間對列車部件的耐久年限和機械性能進行檢查，通過取料車間調取維修材料和替換零件。施修過程需要調取大量列車零部件和專業檢測設備，為加強列車部件的有效管理，建立了倉庫進出料管理系統。第四，鑒定和驗收。列車經檢修、組裝、驗收后，按調度員指令拉離車輛段。

2.2 車輛調度工作任務

車輛調度系統是列車檢修的核心與樞紐，主要承擔計劃制定、進度控制、動態協調等任務。

首先，制定車輛段檢修計劃。一是明確檢修承載力和待檢工作量。檢修承載量包括車輛段檢修車間規模、臺位數量、零部件庫存、檢驗設備及技術人員配置等基本信息，以及正在作業或暫時空閑的臺位、設備、人員等動態信息。待檢工作量主要是存車線上滯留的車輛規模。二是確定車輛勾序。勾序，即列車由存車線至檢修車間的股道路徑。由于車輛段股道較為復雜，車輛檢修涉及多個車間協同作業。統籌協調機車股道路徑能夠提高檢修效率。三是發出檢修指令。確定檢修計劃和股道勾序后，調度員要將相關信息發至檢修車間。同時，告知倉庫需調撥的維修零部件。

其次，檢修車間進度控制。一是實時監控車間檢修作業進度。掌握檢修車間各車輛的存放位置、檢修進度、物料供應等信息。二是組織車間檢修工序，優先安排重要緊急的檢修任務，綜合調配各檢修車間的設備、零部件和技術人員。三是對已完成鑒定與驗收的車輛，及時重新編組，組織駛離車輛段。

第三，協調車輛段內外業務工作。協調車輛段和車站的業務關系，使車輛段檢修業務總量保持在正常水平；協調鐵路沿線各車輛段的檢修任務，從鐵路全線車輛檢修宏觀分析，適時增加車輛段檢修業務，或將本車輛段檢修業務部分分配至其他車輛段。協調車輛段內部存車線、檢修車間、倉庫等相關部門，確保車輛段正常運行。

2.3 傳統車輛檢修調度模式存在的問題

車輛段檢修程序復雜、時間緊迫、任務繁重，傳統調度管理模式較難適應現代車輛段檢修的需求，并存在若干問題。

首先，數據采集問題。數據采集是車輛檢修調度的基礎環節，需要及時、準確的確定車輛型號、技術參數、主要故障、主要零配件等信息。傳統調度管理采用手工登記、紙質傳遞、逐條錄入系統的方式采集信息。預檢員先將車輛型號和技術參數進行手工登記，再將紙質登記表格匯總交給調度員，最后將紙質信息錄入管理系統。傳統數據采集模式，數據信息錯誤、遺漏、錯位等情況較為普遍；數據采集與交換的及時性較差；數據納入系統具有一定的滯后性。

其次，系統集成問題。為了增強鐵路車輛段檢修的信息化管理水平，鐵道部先后研發和推廣了若干信息管理系統。一是車輛識別系統（AEI）。目前，我國鐵道車輛已全部安裝AEI識別系統，列車運行過程中，安裝在地面的識別裝置可以與列車上的標識裝置實現信號對接，瞬時獲取列車基本信息，包括型號、年檢時限和技術參數等，并將上述信息傳遞至系統數據庫。二是網絡扣車系統（CMIS）。系統對車輛段管轄范圍內的列車進行定位和跟蹤，依托AEI識別系統，掌握車輛檢修時限，對超過車輛檢修時限的列車發出強制檢修指令。扣車系統能夠減輕預檢員逐車檢查的工作量，提高預檢工作效率。三是車輛技術信息系統（HMIS）。系統完整記錄了車輛各類技術參數、歷次檢修時間、主要故障內容、維修方案及零部件需求情況，為車輛檢修和保養提供技術支持。但是，AEI、CMIS、HMIS系統之間尚未建立數據交換端口，暫時無法實現數據遠程共享，這使得上述三個系統成為信息“孤島”，各自為政。同時，增加了車型、車號、技術參數等基礎數據的錄入和更新工作量。

第三，實施監控問題。目前，車輛段檢修車間尚未實現視頻監控全覆蓋，即使車輛檢修車間已安裝視頻監控，在調度管理系統未與車輛技術信息系統進行數據對接前，調度員很難從實時畫面中判斷車輛檢修進度。調度員給出車輛檢修計劃和零部件供應計劃后，較難實時獲取車輛檢修進度。因而，缺乏列車檢修進度控制的依據。

3 車輛段檢修調度系統設計方案

3.1 總體設計

車輛檢修調度系統通過數字化場站平面、檢修作業現場監控、車輛基礎信息數據，以及車輛識別系統（AEI）、網絡扣車系統（CMIS）、車輛技術系統（HMIS）三個系統的集成，實現車輛段檢修有序運作。

首先，建立可視化操作平面。系統自動生成股道、存車線、檢修車間、列車位置等信息，使車輛段內列車布局較為清晰的呈現在調度員面前。

其次，采集車輛檢修動態數據。依托車輛識別系統（AEI）、網絡扣車系統（CMIS）、車輛技術系統（HMIS），動態采集列車基本信息和檢修信息，為車輛檢修調度提供支撐。

第三，實時監控車輛檢修進度。在檢修車間安裝視頻監控，直觀掌握檢修進度。

第四，數據讀取與修改。車輛檢修調度系統設置“讀取”和“修改”兩個數據流，單向箭頭表示僅“讀取”，雙向箭頭表示既能“讀取”，又能“修改”。如AEI、CMIS、HMIS、車輛基礎數據等數據，車輛調度系統可讀取和修改。數字化場站平面、現場作業信息等數據，車輛調度系統僅能讀取，不能修改。

第五，遠程查詢與統計分析。車輛檢修調度系統與互聯網各遠程終端連接，遠程終端可實現數據查詢和統計分析，但不能修改數據。

3.2 功能模塊

車輛段檢修調度系統由八個模塊組成。

第一，股道平面模塊。股道平面模塊涵蓋尺度信息和參數信息。尺度信息，即是車輛段內股道的分布形態、長度、寬度、轉彎半徑等，以及股道中各項設備的位置、平面尺寸和高度等；參數信息，即是股道中庫門、臺位、調梁機等設備的型號、承載極限、技術參數等。股道平面模塊是車輛調度的基礎，機車調度、車輛檢修等均以股道平面模塊為依托。

第二，現車位置模塊。在股道平面圖以不同色彩的矩形方框表示現車。現車模塊記錄三類信息，即車輛位置、技術參數、檢修進度。車輛檢修調度系統將平面直角坐標系賦予股道平面圖，可實現現車位置的精準定位，便于調車路徑計算。將鼠標移至矩形方框，既可顯示車輛基本參數，該數據由AEI系統提供。矩形方框的不同色彩表示檢修進度，該數據由HMIS系統提供。

第三，調車作業模塊。調車，即是機車和車輛在場站股道中有指向性的位移。調車作業模塊通過仿真模擬，能夠實時生成和修正調車作業。調車作業仿真模擬分為計劃編制和計劃執行兩部分。計劃編制，即是確定車輛進出檢修車間的順序。通過編程和算法，將現車逐車拖曳至檢修車間，并完成演示，直到一個批次的調車計劃編制完成，最后生成《調車作業通知單》。此外，模擬調車作業仿真模塊的數據庫要嚴格按照調車細則進行，限制整個調車過程，如警沖標位置、向空線甩車的規定、成組的規定、調車作業方法（單推多溜、禁溜、推送、單推單溜）等。計劃執行，即是對調車作業的實時跟蹤。當完成《調車作業通知單》后，現場車輛開始調車，系統會實時監控車輛的位移信息，該批調車計劃可以被執行、打印、以及中斷操作。為保證數字化調度現場與實地作業現場的實時同步，調度員還可以與調車組進行實時通訊，以掌握調車計劃的實際執行情況，在調車執行模塊上輸入相應的作業步驟。

第四，數據采集與處理模塊。由于AEI、CMIS、HMIS三個系統尚未建立數據共享，各自執行不同的數據采集標準和格式，不能被車輛段檢修調度系統直接識別和讀取。需要對AEI、CMIS、HMIS系統的數據進行匹配、篩選、處理，作為車輛段檢修調度系統的數據庫。基于AEI系統讀取車輛標簽，包括型號、技術參數、檢修記錄等，并作為車輛識別的唯一標識?；贑MIS系統讀取車輛定檢計劃，自動更新段內車輛的附屬資料?；贑MIS系統讀取輪對、軸承等質保數據。

第五，現車信息讀取與修改模塊。在數字化股道平面圖上，矩形方框表示現車位置和修程信息，將鼠標移動至方框，可獲得車輛基本信息；雙擊方框，可顯示車輛的型號、技術參數、檢修方案、調車計劃、臺位設置等信息。調度員還可以通過窗口對數據進行修改和調整，添加必要的調度記事、計劃安排、備注等。系統也可以形成邏輯運算結果和業務報表。

第六，車間檢修計劃與執行模塊。車間根據檢修進度動態要求，由車間調度負責編制修車日計劃表，通過操作該模塊，給具體的車輛安排待修臺位，就可以自動生成車間的修車生產（半）日計劃；若需修改現車資料，則可返回編制頁面，重新生成修車計劃。修車計劃以電子文檔的形式在局域網共享。

第七，遠程終端查詢與分析模塊。鐵路系統遠程終端對車輛段檢修情況可進行查詢和分析。通過互聯網和終端權限設置，鐵路系統各級部門和科室，可以查閱不同車輛段檢修實況，通過數據報表的匯總，可以分析車輛段內部及車輛段之間檢修運營情況。通常，遠程終端查詢和分析模塊僅具有讀取數據的功能，而不能修改數據。

第八，輔助模塊。輔助模塊圍繞非檢修業務，幫助調度人員實現自動化辦公與信息傳輸，包括：報表自動統計分析模塊、車輛檢修邏輯模塊、內部辦公模塊、系統數據維護模塊等。統計報表是車輛段檢修業務水平評估的重要形式，根據業務種類和時序，自動生成各類報表，能夠減少調度員的工作量，提升工作效率。車輛檢修邏輯模塊以AEI系統為基礎， 收集車號、車型、制造商、檢修時限等信息，再將整理的信息與CMIS和HMIS系統對接，實現數據拓展，生成車輛技術參數、歷次檢修記錄等信息。如制造時間超過15年的罐車自動提示須做水壓實驗，過期車按前次廠修日期推算輪對質保月數等，均屬于這一類業務邏輯判斷。內部辦公模塊承擔公文流轉、共享、辦理等功能，相當于企業的辦公自動化系統。系統數據維護模塊是將與調度指揮工作相關的數據查詢、修改功能進行統一，根據用戶需要進行擴展和改進。如貨車基礎資料數據庫、用戶登錄信息、系統初始化操作、遠程查詢日志、施修廠段單位代號或名稱、企業自備車終到站名、相關調度工作細則查詢等。

4 車輛段檢修調度系統測試與調試

系統測試和調整涉及軟件和硬件兩部分。車輛段檢修調度系統是建立在AEI、HMIS、CMIS等多個系統上的集成軟件，測試的重點包括：一是數據庫匹配程度，即各數據庫中基礎數據的標識、數據的拓展、數據的動態更新等問題；二是模塊算法的邏輯性。各系統模塊在調取、修改、計算、運用系統數據時，是否存在錯誤或沖突，從而導致系統計算錯誤或系統運行崩潰，尤其是調車路徑自動生成的準確性；三是不同軟件和模塊的兼容性，避免出現數據混雜和擾亂等現象。硬件方面，主要側重于視頻攝像頭、光感識別器等設備的敏感度、清晰度、精準度；各類光纜和傳輸線路的安全性等問題。

5 結語

車輛段檢修調度系統是現代網絡信息技術在鐵路運營中的運用，具有多項技術優勢。一是數字化場站模擬顯示，能夠使調度員實時掌握車輛段內各設備、車間、機車的部分情況。二是多系統集成模塊。集成現有AEI、CMIS、HMIS等系統功能，實現車輛識別、網絡扣車、故障檢修等協同作業。三是數據庫匹配與動態更新，通過系統數據識別與擴展，實現豐富車輛檢修調度的數據支撐。四是嚴格控制人工數據輸入量，自動計算大量數據并生成報表，避免重復手工抄錄帶來的錯誤。五是利用現有網絡實現不同級別用戶組遠程查詢，信息共享程度高。

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