信息化在北京地鐵車輛檢修中的創新與應用

王華東，華路捷，欒 琳，王文君

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信息化在北京地鐵車輛檢修中的創新與應用

王華東，華路捷，欒 琳，王文君

（北京市地鐵運營有限公司運營一分公司，北京 102209）

北京地鐵線網規模不斷擴大，客流量不斷增多，給地鐵安全生產運營和車輛檢修帶來了越來越大的挑戰。闡述應用信息化技術建立地鐵安全生產管控信息平臺輔助車輛檢修管理的實踐及探索，對平臺架構、網絡拓撲、功能模塊、數據庫的設計思路及實現過程進行詳細敘述。對地鐵車輛檢修現狀進行分析，產生需求；利用C/S與B/S模式相結合，研發出適用于地鐵車輛檢修的安全生產管控信息平臺；應用智能手持終端及其APP的研發，實現車輛檢修的標準化作業流程管控、數據采集，應用后臺數據積累和程序運行，形成大數據分析。

信息化；地鐵運營；車輛檢修；智能手持終端；北京地鐵

進入21世紀，智能硬件和物聯網技術飛速發展，以多種信息化技術和無線傳輸技術為基礎的新技術應用，正推動著各行業特別是現化化軌道交通行業發生深刻的變革[1-3]。

近年來地鐵管理者已經認識到地鐵信息化建設的重要性，并且也相繼建設了一系列的信息化項目，但從目前實施的情況來看，均是處在追求和探索階段，亟待解決的問題是將各個分離的信息系統有機地整合成一個完整的、相互關聯的、相互共享的綜合應用系統[4-7]。

隨著北京市向現化代大都市迅猛發展，北京市人口急劇增多，對交通有了更高的要求，而地鐵作為現代化交通的最佳出行方式也在北京得到了快速的發展，地鐵運營里程不斷增加，對車輛維修、客運服務的各項工作也提出了更高的要求。

大力發展信息化建設，構建綜合管理信息平臺，可對縱向業務系統應用整合能力和信息資源、數據資源實現高效利用，完善客運服務內部市場化競爭機制，提高地鐵集團的整體競爭水平。

1 需求分析

北京市地鐵運營有限公司是一個以地鐵車輛運營及客運服務為主的運營商，所屬分公司承擔著各自分管線路的地鐵運營、車輛設備維修等工作，利用信息化技術建立安全生產管控信息平臺就是基于運營分公司所承擔線路特點進行定向研制開發，能夠實現車輛設備運營維修巡視、日檢、列檢、月修、架修各階段工藝規程標準落實的標準化過程記錄及指導，車輛故障信息實時記錄及應急指導，員工的培訓指導及績效考核等。

圍繞地鐵運營服務特點，構建以車輛檢修專業為主體，作業標準化管控、應急故障處理指導、培訓考試為基本模塊的系統平臺，平臺應包含以下的基本功能：

1）系統管理：進行公司相關信息維護，包括組織架構、人員的管理和相關崗位權限的配置和修改等；

2）人力資源管理：培訓管理、業績評價；

3）管理層：臨時任務的下達、業績評價、總體運行管控；

4）調控中心：標準化工作流程管控、出勤考察、集中監控、報表導出；

5）檢修管理：每日在崗統計、車輛檢修計劃任務下達至執行、臨時任務生成至執行、信息統計、報表生成、應急故障指導、培訓答題、應急通信等；

6）信息推送：實現語音、文字、視頻的實時通信，力求政令實時下達及時反饋，應急處置快捷有效。

2 信息平臺的設計

2.1 平臺總體設計

由于地鐵作業的特殊性，信息平臺系統由多個部分組成，其總體結構如圖1所示。

圖1 平臺總體結構

PC端主要用來下發當天任務和管理查看數據分析及員工業績，導出相應的報表。通過員工號和密碼登錄作業移動終端（智能手持終端），可以完成制定好的生產計劃和臨時任務，并進行視頻、圖像、語音和文字的記錄，實現作業過程可追溯。監控移動終端是為了管理人員和相關領導進行總體運行監控而定制開發的，管理人員可通過終端對生產任務進度和完成質量情況進行跟蹤。良好的服務器性能能夠保障系統的穩定運行，采用Linux系統的服務器群組可以長時間地穩定地運行。

2.2 網絡拓撲設計

2.2.1 設計原則

信息平臺的網絡搭建是一項大型的網絡工程，需要覆蓋車輛段、地下車站、地面車站等。由于地鐵作業環境的特殊性，其網絡設計的原則要更多地考慮可靠性和高性能，實用性和經濟性，可升級和可擴展性；易管理、易維護。

想要對如此龐大的網絡進行高效地管理，設計過程要遵循模塊化和層次化的設計思想[8-10]。

1）模塊化設計。所謂模塊化就是把整個網絡按功能和安全需求分為若干個組件，其好處在于：解決各網絡之間的沖突問題；簡化安裝和后臺設備管理；易于故障檢測和分離；易于執行不同類型的服務和安全方針；易于擴展。

2）層次化設計。采用“核心層-匯聚層-接入層”層次化網絡進行設計：核心層需要具有較高的可靠性和最佳的網絡性能；匯聚層顧名思義就是作為訪問層到骨干層的匯聚，通常為訪問層與骨干層實現基于策略的網絡間連接。匯聚層主要由3層交換機組成；接入層作為各模塊到交換骨干的連接，根據不同模塊進行邏輯子網劃分，并通過VLAN技術實現子網之間的隔離。

2.2.2 信息平臺的網絡拓撲

信息平臺的網絡拓撲如圖2所示，在車輛段和停車場的庫內分別放置交換機和無線AP，進行網絡覆蓋。

圖2 平臺的網絡拓撲

2.3 功能模塊設計

2.3.1 標準化作業流程設計

如圖3所示，檢修任務由調控人員來制定，在PC端選擇好任務類型、車組等信息之后，將任務信息推送到維修人員的智能手持終端上。員工登錄終端即可領取并執行任務。

2.3.2 實時通信模塊

為了更及時有效地進行協同作業，必要的通信功能則必不可少。當工作人員需要工作聯系或經驗指導時，可以選擇通信模塊尋求幫助。點擊通信模塊之后，會看到企業通信錄，顯示出此時刻在線人員，當通信目標在線時，可以根據當前網絡環境質量選擇視頻或語音通話，如不在線，可編輯文字信息并推送。

2.3.3 培訓考試模塊

為了檢測作業人員專業方面知識或技能的掌握程度，平臺中加入考試模塊。各單位管理者可以制定專業考試試卷，在限定的時間內讓員工做答。

采用信息平臺進行專業考試，可以保障試卷的有效性和準確性，管理員只需定期維護數據庫，即可對題庫里的內容進行更新和修改。

2.3.4 報表統計模塊

信息平臺支持智能手持端和PC端采集生產一線基礎數據功能，匯入大量數據，后臺軟件進行數據分析統計，將基礎數據轉換成定向數據和分析視圖，提前做出故障預警，同時為管理人員的決策提供依據。

作業人員在完成相關作業之后，信息平臺應自動生成對應的工位簽字單，提升工作效率，節約勞動成本。

圖3 檢修標準化作業流程

2.4 數據庫設計

2.4.1 設計原則

數據庫設計的根本任務是根據信息需求，處理需求和數據庫的支撐環境，設計出數據模式以及典型的應用程序。數據庫設計的好壞，將直接影響整個應用程序的性能，甚至關系到開發的軟件是否能用。因此，建立數據庫不是簡單地將數據以某種格式放入數據庫，而是要分析數據之間的聯系，考慮應用的內容，設計出合理的表格[11-13]。

2.4.2 詳細設計

數據庫設計必須收集、整理、分析用戶的實際應用需求，對系統中的實體、關系和屬性進行提取，并建立相應的模型。

將分析得出的實體、屬性和關系有機組合，就構成了各子系統的實體―關系圖（E-R圖）。由于信息平臺系統結構龐大，涉及對象眾多，考慮到篇幅問題，在此只列出人員信息的E-R圖，如圖4所示。

系統中的數據表設計方式如表1所示。

圖4 人員信息E-R圖

表1 維修任務

3 信息平臺的實現與應用

3.1 服務器配置

信息平臺系統服務器分為業務服務器和文件服務器。業務服務器處理和客戶端的所有業務交互（比如登錄，消息推送，業務處理等），文件服務器主要處理終端上傳和下載視頻、音頻等資源。

文件服務器配置：CPU 4核心 2.4 GHz以上；內存 16 GB 以上；硬盤：2 TB或者磁盤陣列；網卡：千兆網卡。文件服務器配置：CPU 8核心 2.4 GHz以上；內存 32 GB 以上；硬盤：2 TB陣列；網卡：千兆網卡。

服務器采用Linux系統，Linux系統占用資源很少，可以長期高效、穩定地工作，不需要定期重啟，同時Linux系統還兼顧很高的安全性和強大的網絡服務功能，可以實現多種網絡服務，滿足地鐵公司的日常作業需求。

3.2 智能手持終端

為適應地鐵安全生產作業的特殊環境，定制開發了具有外觀設計專利的智能手持終端，終端分3.2吋和5.0吋2種：3.2吋終端配備高強度手電、6 A大容量電池，攝像照明同時工作可達6 h以上，可以很好地適應檢修作業環境，滿足檢修人員作業需求；5.0吋終端配備5inch高清顯示屏，可讓管理人員方便地對標準化作業流程進行管控和指導。終端外觀及專利如圖5所示。

圖5 智能手持終端和專利證明

3.3 信息平臺功能實現

3.3.1 標準化作業流程

檢修工作人員每日登錄PC端下達當天的任務計劃，登錄終端可以領取相應的任務，同時作業過程全程錄像，實現可追溯。如果遇到故障，可以即時生成故障任務單，將相關信息提交至服務器中進行保存，系統界面如圖6和7所示。

3.3.2 實時通信

作業過程中，員工可以通過手持終端呼叫其他在線人員，進行語音或視頻通話以尋求幫助或指導；管理人員也可以通過終端聯系工作人員，下發臨時任務或傳達重要指示。其實現過程如圖8所示。

3.3.3 培訓考試模塊

管理人員可通過智能手持終端制訂專業試卷，然后推送給指定參考人員，考核其專業知識和技能水平，實現過程如圖9所示。

3.3.4 報表統計模塊

信息平臺能夠在后臺收集日常作業過程中產生的相關數據，并進行保存、整理、分析，得出定向數據和分析視圖，能夠為管理人員決策提供幫助，如圖10所示。通過信息平臺，員工領取任務并完成之后，系統后臺自動記錄作業人員，管理者可直接導出報表，省去了繁瑣的簽字過程，大大提高了作業效率。

圖6 檢修模塊界面

圖7 終端操作界面

3.4 信息平臺應用前后對比

信息平臺的應用大大提升了車輛檢修質量和運營指標，如圖11所示，以某條運營線路為例，應用前后的運營指標情況同期對比如下。

2016年1—9月與2015年的同期相比：車輛運營圖兌現率由99.96%提高到99.97%；車輛正點率由99.92%提高到99.94%；車輛掉線率也有了明顯的降低。此外，車輛運營5 min以上延誤間隔由823萬車公里提高到2 585萬車公里。

可以看出車輛運營指標明顯提升，這與每一名員工付出的艱苦努力是分不開的，而信息平臺的應用使員工檢修作業更加標準與規范，同時工作變得更為積極主動，對車輛質量與運營指標的不斷提升起到了更為重要的基礎作用。

圖8 實時通信

圖9 領導制定試卷

圖10 故障統計視圖

圖11 運營指標同期對比

4 總結

本文討論了信息化在北京地鐵日常生產中的應用與實踐，并對信息平臺建設的設計思路、實現過程、功能和成果展示進行闡述和說明，系統應用后，帶來的影響是積極的、可觀的，對比應用前的優點具體表現在以下6個方面：一是對標準化作業實行流程化控制，實現對員工操作精細化管控；二是日常作業記錄電子化，保證過程數據和結果數據規范完整，提高工作效率；三是依托網絡傳遞信息，共享信息及優質資源，實現遠程管控；四是運用多樣化、智能化新技術手段，提高工作質量；五是信息實時推送，實現生產管理扁平化；六是通過對安全生產大數據的積累和分析，輔助管理層決策。

圍繞地鐵運營服務特點，以智能手持終端作為現場作業人員的第一數據采集源，為信息平臺提供數據，而海量數據又可以為管理人員進行數據分析和企業決策提供保障。在不斷深入的開發及應用中通過網絡通信、后臺數據庫處理實現與EAM系統、人力資源系統、辦公自動化系統、平安志愿者APP等信息系統互聯互通，為北京地鐵全量數據倉庫提供人員、車輛、物資、故障等標準的實時數據，將管理者從繁瑣的數據統計及問題分析中解脫出來，提高解決問題的效率，實現管理螺旋式提高。

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（編輯：曹雪明）

Innovation and Application of Information Technology in Maintenance of Beijing Subway

WANG Huadong, HUA Lujie, LUAN Lin, WANG Wenjun

(The First Operation Branch Company of Beijing Mass Transit Railway Operation Co., Ltd., Beijing 102209)

The Beijing subway is facing larger challenges in safety production and metro vehicle maintenance because of the increasing urban rail-transit network and passenger flow. One way to build a control platform for subway safety production, which assists metro vehicle maintenance based on information technology, is described in this paper. Then, the design and implementation of the information platform from its framework, network topology, functional model, to database are described. According to the analysis of the present situation of metro vehicle maintenance, and combined with informatization means, a platform that uses C/S and B/S modes and conforms to metro vehicle maintenance was developed. The development of the PDA application enabled standard process control for daily production. Considerable real-time data were generated by PDA and stored in the computer server for big data analysis.

application of information technology; metro operation; vehicle maintenance; PDA; Beijing subway

U231

A

1672-6073(2018)02-0141-08

10.3969/j.issn.1672-6073.2018.02.024

2017-05-08

2017-06-21

王華東，男，工程師，主要從事地鐵車輛維修工程技術及安全運營服務管理工作，13466710996@139.com