李 虎
(中國(guó)鐵路總公司 運(yùn)輸局機(jī)務(wù)部,北京 100844)
信息技術(shù)在機(jī)務(wù)整備作業(yè)中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)
李 虎
(中國(guó)鐵路總公司 運(yùn)輸局機(jī)務(wù)部,北京 100844)
在分析我國(guó)機(jī)務(wù)整備設(shè)備現(xiàn)狀及整備作業(yè)過(guò)程中存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上,提出通過(guò)信息技術(shù)整合機(jī)務(wù)整備資源、規(guī)范整備作業(yè)流程的總體思路;介紹滿足運(yùn)用需求的機(jī)務(wù)整備信息化前端設(shè)備;依托機(jī)務(wù)信息平臺(tái)構(gòu)建了機(jī)務(wù)段、鐵路局、鐵路總公司三級(jí)機(jī)務(wù)整備管理系統(tǒng);提出機(jī)務(wù)管理大數(shù)據(jù)共享、機(jī)車故障分析平臺(tái)、多因素綜合狀態(tài)修等發(fā)展方向,對(duì)機(jī)務(wù)整備質(zhì)量和整備效率的提升具有重要意義。
機(jī)務(wù)設(shè)備;信息化設(shè)備;應(yīng)用
高速發(fā)展的信息技術(shù)對(duì)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會(huì)的進(jìn)步起到了重要的推動(dòng)作用,故此根據(jù)需求特點(diǎn)、借鑒相關(guān)經(jīng)驗(yàn),依托信息技術(shù)構(gòu)建整備資源集約化、作業(yè)流程標(biāo)準(zhǔn)化、設(shè)備設(shè)施數(shù)字化、管理手機(jī)務(wù)段信息化的標(biāo)準(zhǔn)化整備車間,創(chuàng)建“輪整、專整、包整”為核心的專業(yè)化整備作業(yè)模式,形成以整備車間為中心的“大整備”格局,以提高機(jī)務(wù)整備質(zhì)量和整備效率,是新形勢(shì)下整備管理信息化和整備作業(yè)流程化的必然方向。
目前,我國(guó)鐵路已基本形成了“四縱四橫、干線貫通、兩翼配套”的機(jī)車運(yùn)用基本格局,機(jī)車的運(yùn)輸效率與效益明顯提高,但是機(jī)務(wù)整備作業(yè)仍然存在整備作業(yè)條件簡(jiǎn)陋、設(shè)施落后、設(shè)備信息化程度不高等問(wèn)題,影響機(jī)車運(yùn)用效率和效益的進(jìn)一步發(fā)揮,具體表現(xiàn)如下。
1.1 機(jī)車質(zhì)量信息孤島問(wèn)題
機(jī)務(wù)段現(xiàn)存三類設(shè)備:(1)老舊設(shè)備,需要進(jìn)行人工記錄,難以保證采集數(shù)據(jù)的真實(shí)性,無(wú)法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和綜合利用;(2)單機(jī)系統(tǒng),具備數(shù)據(jù)采集功能,但無(wú)數(shù)據(jù)傳輸功能,也無(wú)法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和綜合利用;(3)具備數(shù)據(jù)采集功能,也具備數(shù)據(jù)傳輸功能和通信協(xié)議,但是缺乏運(yùn)用系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析,無(wú)法全面地實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)車質(zhì)量的控制和監(jiān)督。
1.2 機(jī)車質(zhì)量檢測(cè)分析手段陳舊
機(jī)車檢修仍以人檢為主,人力投入大,質(zhì)量分析方法傳統(tǒng)、效率低下,一般依靠經(jīng)驗(yàn)判斷,分析結(jié)果對(duì)故障周期、故障頻率、重點(diǎn)故障提示等缺乏系統(tǒng)性、準(zhǔn)確性,對(duì)檢修的指導(dǎo)性不強(qiáng)。
隨著生產(chǎn)力布局的調(diào)整優(yōu)化,“乘檢分離,乘養(yǎng)分離,整檢合一,修養(yǎng)合一”要求的貫徹實(shí)施,特別是實(shí)行 “車循環(huán)、人繼乘、大運(yùn)用”管理模式后,機(jī)務(wù)整備的內(nèi)涵發(fā)生了質(zhì)的變化,在過(guò)去上油、上水、上砂等簡(jiǎn)單“燃整”工作的基礎(chǔ)上,增加了保潔、保養(yǎng)、地勤、檢測(cè)、維修等職能,考慮到作業(yè)需求以及信息化的需要,制定了相關(guān)技術(shù)條件,推進(jìn)了以下機(jī)務(wù)整備信息化前端設(shè)備的建設(shè)。
2.1 車號(hào)識(shí)別設(shè)備
車號(hào)識(shí)別設(shè)備通過(guò)嵌入式采集模塊采集機(jī)車圖像,并自動(dòng)識(shí)別出車號(hào)信息,解決當(dāng)前AEI設(shè)備由于機(jī)車標(biāo)簽故障、丟失,無(wú)法識(shí)別車號(hào)的問(wèn)題。
2.2 受電弓及車頂檢測(cè)
受電弓及車頂檢測(cè)系統(tǒng)用于電力機(jī)車受電弓,自動(dòng)檢測(cè)受電弓滑板厚度、異常磨耗值、滑條缺損值、中心線偏移量、工作位接觸壓力等數(shù)據(jù)及關(guān)鍵部件變形或脫落。
2.3 走行部圖像檢測(cè)
走行部圖像檢測(cè)系統(tǒng)用于監(jiān)測(cè)機(jī)車側(cè)部、底部的牽引裝置、電機(jī)蓋、制動(dòng)盤、撒砂器、齒輪箱、抱軸箱等關(guān)鍵部件的制假、變形、漏油等異常情況,自動(dòng)檢測(cè)閘瓦厚度尺寸并對(duì)閘瓦的安裝狀態(tài)進(jìn)行成像監(jiān)測(cè)。
2.4 輪對(duì)動(dòng)態(tài)檢測(cè)
輪對(duì)動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)主要由輪對(duì)探傷檢測(cè)單元、輪對(duì)磨耗檢測(cè)單元、踏面擦傷檢測(cè)單元等組成。其中:(1)探傷單元對(duì)低速行進(jìn)的機(jī)車車輪進(jìn)行自動(dòng)探傷,重點(diǎn)探測(cè)輪對(duì)輪輞及輪箍部位的周向輞裂、徑向裂紋和嚴(yán)重剝離等多類缺陷,同時(shí)掃查整體輪輻板部位;(2)車輪磨耗檢測(cè)單元采用光學(xué)三角檢測(cè)原理自動(dòng)檢測(cè)輪對(duì)內(nèi)側(cè)距、輪緣厚度、輪緣垂直磨砂高度等主要參數(shù);(3)踏面擦傷檢測(cè)單元主要用于輪對(duì)踏面的擦傷深度、踏面缺陷、剝離和輪對(duì)不圓度的探測(cè)。
2.5 智能整備檢測(cè)
智能整備檢測(cè)系統(tǒng)將既有的受電弓檢測(cè)、主斷路器檢測(cè)、車頂絕緣檢測(cè)、網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)、逆變器檢測(cè)、牽引電機(jī)綜合檢測(cè)、紅外熱成像檢測(cè)等整備設(shè)備進(jìn)行智能化、數(shù)據(jù)化、標(biāo)準(zhǔn)化和便攜化的設(shè)計(jì),各項(xiàng)檢測(cè)儀器均可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的記錄、存儲(chǔ)、上傳功能,實(shí)現(xiàn)整備檢測(cè)車的信息化和網(wǎng)絡(luò)化管理功能,同時(shí),通過(guò)軟件系統(tǒng)將整個(gè)整備作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化,實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的有效控制。
以上各檢測(cè)系統(tǒng)均具有不同限度的預(yù)警和報(bào)警功能。
2.6 機(jī)車及人員定位
機(jī)車及作業(yè)人員定位系統(tǒng),依托北斗(差分)定位和RFID射頻等技術(shù),通過(guò)機(jī)車定位追蹤實(shí)時(shí)掌握機(jī)務(wù)整備場(chǎng)內(nèi)位置,人員定位追蹤實(shí)時(shí)掌握整備棚作業(yè)人員位置,解決了“整備場(chǎng)機(jī)車位置追蹤” 和“作業(yè)人員是否在規(guī)定的時(shí)間,在規(guī)定的線路,執(zhí)行規(guī)定的檢修作業(yè)流程,并保留事后追溯的依據(jù)”等問(wèn)題,便于實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵作業(yè)環(huán)節(jié)的客觀評(píng)價(jià),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)管理的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。
機(jī)務(wù)整備信息化前端設(shè)備的建設(shè)為機(jī)務(wù)整備信息化創(chuàng)造了有利條件,以此為基礎(chǔ),依據(jù)機(jī)務(wù)整備流程,建立的集信息采集、通信聯(lián)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理為一體的機(jī)務(wù)整備管理系統(tǒng)[1],全面提升了機(jī)車運(yùn)用保障能力。傳統(tǒng)的機(jī)務(wù)整備也擴(kuò)展完善為全流程、信息化整備。
3.1 機(jī)務(wù)整備流程分析
機(jī)務(wù)整備包括機(jī)車入機(jī)務(wù)段至整備后出機(jī)務(wù)段的全過(guò)程,依次為機(jī)車車號(hào)自動(dòng)識(shí)別、車載數(shù)據(jù)下載、走行部及受電弓檢測(cè),機(jī)車清洗與卸污、油水砂補(bǔ)充、檢查檢測(cè)、維護(hù)保養(yǎng)、機(jī)車性能試驗(yàn)等,分別在入庫(kù)區(qū)、交接檢測(cè)區(qū)、整備區(qū)及待乘區(qū)完成。
(1)入庫(kù)區(qū)主要功能是:完成車號(hào)識(shí)別,下載和傳輸機(jī)車車載數(shù)據(jù),機(jī)車自動(dòng)過(guò)分相檢測(cè),輪對(duì)動(dòng)態(tài)檢測(cè),走行部動(dòng)態(tài)監(jiān)視,受電弓動(dòng)態(tài)檢測(cè),機(jī)車洗車等。
(2)交接檢測(cè)區(qū)主要功能是:工具交接,環(huán)線測(cè)試,3大件試驗(yàn),機(jī)車上油水砂,卸污,機(jī)車撒砂試驗(yàn)等。
(3)整備棚區(qū)域?yàn)闄C(jī)務(wù)整備區(qū),該區(qū)域主要功能是:檢車,修車,給油等整備作業(yè)。
(4)待乘區(qū)主要功能是:機(jī)車存放及機(jī)車性能試驗(yàn)。
對(duì)流程進(jìn)行統(tǒng)籌,實(shí)現(xiàn)整備作業(yè)高質(zhì)和高效。
3.2 機(jī)務(wù)整備管理系統(tǒng)
機(jī)務(wù)整備管理系統(tǒng)是構(gòu)建“網(wǎng)絡(luò)化”大整備格局,保證機(jī)車長(zhǎng)交路、輪乘制的順利實(shí)施,加強(qiáng)輪乘制條件下機(jī)車運(yùn)用及質(zhì)量管理,實(shí)現(xiàn)外勤、地檢、維修、燃整、保養(yǎng)、保潔、數(shù)據(jù)整備等各項(xiàng)整備職能的綜合管理信息系統(tǒng)[2]。
3.2.1 系統(tǒng)組成
機(jī)務(wù)整備管理系統(tǒng)依托機(jī)務(wù)信息平臺(tái),實(shí)現(xiàn)全路機(jī)務(wù)整備信息的互聯(lián)互通和信息共享,為構(gòu)建全路大整備格局提供支撐[3]。
機(jī)務(wù)整備管理系統(tǒng)由機(jī)務(wù)段、鐵路局、鐵路總公司三級(jí)管理平臺(tái)組成,如圖1所示。實(shí)現(xiàn)整備作業(yè)的日常管理、機(jī)車個(gè)體數(shù)據(jù)獲取和信息交互,為構(gòu)建機(jī)務(wù)整備的大數(shù)據(jù)信息交互、故障分析和綜合狀態(tài)修等機(jī)車運(yùn)用平臺(tái)提供基礎(chǔ)。

圖1 機(jī)務(wù)整備管理系統(tǒng)組成框圖
3.2.2 系統(tǒng)構(gòu)架
機(jī)務(wù)段整備固定設(shè)備,如車號(hào)識(shí)別設(shè)備、受電弓及車頂檢測(cè)系統(tǒng)、走行部圖像檢測(cè)系統(tǒng)、輪對(duì)動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)、洗車、生產(chǎn)管理終端、調(diào)度管理終端等,通過(guò)機(jī)務(wù)機(jī)務(wù)段局域網(wǎng)接入機(jī)務(wù)段級(jí)管理平臺(tái)[3];智能整備檢測(cè)系統(tǒng)和機(jī)車及人員定位等通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)用于現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)并接入機(jī)務(wù)段級(jí)管理平臺(tái);通過(guò)機(jī)務(wù)段級(jí)機(jī)務(wù)信息平臺(tái)實(shí)現(xiàn)機(jī)務(wù)整備管理系統(tǒng)與其他子系統(tǒng)的信息共享[4];利用既有TMIS網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成機(jī)務(wù)段、鐵路局以及鐵路總公司三級(jí)管理平臺(tái)[5],并提供相關(guān)服務(wù),如圖2所示。
3.2.3 系統(tǒng)功能
鐵路總公司級(jí)的機(jī)務(wù)整備管理功能,在鐵路總公司級(jí)的鐵路機(jī)務(wù)管理信息綜合查詢系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。包括全國(guó)鐵路(簡(jiǎn)稱:全路)機(jī)務(wù)整備動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)展現(xiàn)、整備場(chǎng)電子地圖查詢、普查和專項(xiàng)整治、機(jī)務(wù)整備信息查詢與統(tǒng)計(jì)分析以及報(bào)表導(dǎo)出和打印[6]、系統(tǒng)應(yīng)用管理等功能,為鐵路總公司級(jí)管理人員提供輔助決策服務(wù)。
鐵路局級(jí)的機(jī)務(wù)整備管理功能,在鐵路局級(jí)的鐵路機(jī)務(wù)管理信息綜合查詢系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。包括全局機(jī)務(wù)整備動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)展現(xiàn)、整備場(chǎng)電子地圖查詢、普查和專項(xiàng)整治、機(jī)務(wù)整備信息查詢與統(tǒng)計(jì)分析以及報(bào)表導(dǎo)出和打印、系統(tǒng)應(yīng)用管理等功能,為鐵路局級(jí)管理人員提供輔助決策服務(wù)。
機(jī)務(wù)段級(jí)機(jī)務(wù)整備管理系統(tǒng)是機(jī)務(wù)段實(shí)現(xiàn)日常外勤、地檢、維修、燃整、保養(yǎng)、保潔和數(shù)據(jù)整備等各項(xiàng)整備職能的管理信息系統(tǒng)。主要功能包括:整備場(chǎng)電子地圖、機(jī)務(wù)整備管理、機(jī)油統(tǒng)計(jì)及油水化驗(yàn)分析、機(jī)車綜合預(yù)警、機(jī)車普查和專項(xiàng)整治、在修車信息、機(jī)車小輔修共享接口、信息接口和數(shù)據(jù)交換等,如圖3所示。
4.1 大數(shù)據(jù)信息平臺(tái)
大數(shù)據(jù)信息平臺(tái)是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、傳感器把機(jī)務(wù)設(shè)備和人工作業(yè)數(shù)據(jù)連接到一起,形成一個(gè)雙向互動(dòng)的信息化網(wǎng)絡(luò),進(jìn)而對(duì)整備數(shù)據(jù)信息進(jìn)行共享和整合分析,實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)務(wù)整備質(zhì)量的監(jiān)控、跟蹤,以達(dá)到提高整備效率,優(yōu)化管理的目的[7]。由于機(jī)務(wù)整備大數(shù)據(jù)發(fā)展比較晚,搭建大數(shù)據(jù)平臺(tái)的目的是提供機(jī)務(wù)整備機(jī)車質(zhì)量信息海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理的能力,更重要的是研究如何更好地利用海量整備數(shù)據(jù)。

圖2 機(jī)務(wù)整備管理系統(tǒng)構(gòu)架圖
對(duì)于大數(shù)據(jù)信息平臺(tái)的應(yīng)用,從機(jī)車角度是為實(shí)現(xiàn)“跨局、跨機(jī)務(wù)段一臺(tái)車”的目標(biāo)提供關(guān)于整備質(zhì)量的數(shù)據(jù)支撐。機(jī)車進(jìn)入不同鐵路局或機(jī)務(wù)段,作業(yè)人員可以通過(guò)大數(shù)據(jù)信息平臺(tái)對(duì)該機(jī)車的歷史整備數(shù)據(jù)信息進(jìn)行查詢,初步了解機(jī)車的綜合質(zhì)量信息,使之能夠更好地提高機(jī)務(wù)整備的效率。從成本角度,通過(guò)利用大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)整合和大規(guī)模系統(tǒng)的分析處理能力,掌握機(jī)務(wù)整備故障的數(shù)據(jù),分析機(jī)車零部件的消耗,為優(yōu)化的材料成本控制方案給出數(shù)據(jù)支撐。
4.2 機(jī)車故障分析平臺(tái)
機(jī)車故障分析平臺(tái)是應(yīng)用人工智能技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù),以大數(shù)據(jù)信息平臺(tái)為基礎(chǔ),以機(jī)車歷史故障信息為主要數(shù)據(jù)點(diǎn),結(jié)合各鐵路局對(duì)機(jī)車運(yùn)用安全和可靠性狀態(tài)的要求,結(jié)合某個(gè)領(lǐng)域一個(gè)或多個(gè)專家提供的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn),進(jìn)行推理和判斷,以便解決那些需要專業(yè)知識(shí)才能解決的復(fù)雜問(wèn)題[8]。

圖3 機(jī)務(wù)整備管理系統(tǒng)機(jī)務(wù)段級(jí)系統(tǒng)功能圖
通過(guò)機(jī)車的故障分析平臺(tái)可以對(duì)機(jī)車的運(yùn)行狀態(tài)和設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷,可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)車的故障和預(yù)防設(shè)備的故障發(fā)生。另外,機(jī)車故障分析平臺(tái)可以解決現(xiàn)階機(jī)務(wù)段機(jī)務(wù)機(jī)務(wù)段維修制度中定期維修的浪費(fèi),能夠有的放矢地進(jìn)行檢修,不但可以節(jié)約大量的維修費(fèi)用和時(shí)間,同時(shí)也可以增加機(jī)車的線上運(yùn)行時(shí)間,提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。
4.3 多因素綜合狀態(tài)修
狀態(tài)修是指通過(guò)對(duì)運(yùn)用中機(jī)車的質(zhì)量狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)、監(jiān)控和技術(shù)診斷,了解機(jī)車狀態(tài)變化的規(guī)律,分析機(jī)車的故障,檢測(cè)各部件的技術(shù)狀態(tài)或預(yù)判可能出現(xiàn)的故障,以此作為檢修的依據(jù),根據(jù)機(jī)車的狀態(tài)進(jìn)行修理的檢修體制。
目前,基于單個(gè)系統(tǒng),如受電弓及車頂檢測(cè)、走行部檢測(cè)、輪對(duì)動(dòng)態(tài)檢測(cè)的狀態(tài)修,已具有一定成效,典型應(yīng)用有:估算受電弓的磨耗劣化趨勢(shì),提供滑板經(jīng)濟(jì)換修的參考依據(jù)和方案;估算閘瓦的磨耗劣化趨勢(shì),提供閘瓦經(jīng)濟(jì)換修參考依據(jù)和方案;估計(jì)輪對(duì)狀態(tài)劣化趨勢(shì)供檢修參考等。
需要進(jìn)一步深化的是以需求、生產(chǎn)為主線,基于機(jī)車技術(shù)管理、生產(chǎn)管理、物流管理、調(diào)度指揮、安全監(jiān)控等信息關(guān)聯(lián)的多因素綜合狀態(tài)修,以全面實(shí)行安全、高效、經(jīng)濟(jì)的機(jī)車大整備。
新形勢(shì)下提高機(jī)務(wù)整備質(zhì)量,機(jī)務(wù)整備設(shè)備信息化、網(wǎng)絡(luò)化是重要一環(huán)。鐵路作為網(wǎng)絡(luò)型結(jié)構(gòu)的超大型企業(yè),在信息化時(shí)代,更需要全局性思維、系統(tǒng)化理念、信息化的設(shè)備設(shè)施與之相適應(yīng),注重管理理念的更新、方法的變革、技術(shù)素養(yǎng)的提高,為實(shí)現(xiàn)全國(guó)鐵路整備管理一體化, 機(jī)車檢查、維修、保養(yǎng)、質(zhì)量控制等信息資源統(tǒng)一管理和共享, 構(gòu)筑功能強(qiáng)大的信息化管理大平臺(tái)。
大數(shù)據(jù)信息平臺(tái)、機(jī)車故障分析平臺(tái)和機(jī)車狀態(tài)修,是對(duì)機(jī)務(wù)整備管理系統(tǒng)這個(gè)信息化管理大平臺(tái)產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)初步的挖掘和嘗試,隨著現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的進(jìn)一步積累、數(shù)據(jù)處理能力的進(jìn)一步增強(qiáng)、理念認(rèn)識(shí)的進(jìn)一步創(chuàng)新和深化,機(jī)務(wù)整備管理系統(tǒng)這個(gè)信息化管理大平臺(tái)必將結(jié)出更多碩果并日臻完善,為機(jī)車優(yōu)質(zhì)高效運(yùn)用提供強(qiáng)大支撐。
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責(zé)任編輯王 浩
Information technology applied to locomotive servicing
LI Hu
( Locomotive Department of Transport Administration, China Railway, Beijing 100844, China )
Based on the analysis of locomotive service equipment status and servicing problems, this article proposed the general idea which integrated locomotive service resource, standardized the servicing process through information technology. Based on the locomotive information platform, the Locomotive Servicing Management System with three layers was built. The three layers were locomotive deport, railway administration and China Railway. Some development directions were put forward such as the big data sharing of maintenance management, locomotive fault analysis platform, comprehensive condition-based maintenance for multi factors. It had important sense for the improvement of quality and efficiency for locomotive servicing.
locomotive service equipment; information based equipment; application
U269.33∶TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
1005-8451(2016)12-0040-05
2016-07-08
中國(guó)鐵道科學(xué)研究院行業(yè)服務(wù)技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目(2014YJ044)。
李 虎,高級(jí)工程師。