地鐵車輛段檢修作業(yè)智能管控系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

申飛彤 沈翔

摘要：隨著科技的不斷進(jìn)步，運(yùn)用智能管控系統(tǒng)提高地鐵車輛段檢修作業(yè)已成為發(fā)展趨勢，智能管控系統(tǒng)結(jié)合了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子技術(shù)、統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)、生物特征識別技術(shù)等，迅速獲取檢修作業(yè)所需要的信息。本文就地鐵車輛段檢修作業(yè)智能管控系統(tǒng)開展研究與分析。

關(guān)鍵詞：地鐵車輛段;檢修作業(yè);智能管控系統(tǒng)

地鐵車輛段是軌道交通系統(tǒng)的重要組成部分，主要用于車輛的停放、檢查和維修，能為地鐵車輛的安全運(yùn)行提供保障。地鐵車輛段智能管控系統(tǒng)是指應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子技術(shù)、統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)、生物特征識別技術(shù)等，實(shí)時收集現(xiàn)場檢修、設(shè)備運(yùn)行、車輛狀況、維修相關(guān)人員等有關(guān)信息，整合所采集到的數(shù)據(jù)，實(shí)時保護(hù)車輛段檢修工作的全過程，通過各種相關(guān)統(tǒng)計(jì)分析，得出各設(shè)備和車輛的狀態(tài)預(yù)測和趨勢預(yù)測，并將統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果用于指導(dǎo)現(xiàn)場工作，調(diào)整整個工藝流程，提高規(guī)劃和決策分析的準(zhǔn)確性和效率性，從而提高地鐵車輛的維修水平[1]。地鐵車輛段智能管控系統(tǒng)通過采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，基于大數(shù)據(jù)構(gòu)建智能維修決策模型，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控與維修作業(yè)一體化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了資產(chǎn)的可視化和數(shù)字化，實(shí)時保護(hù)整個車輛段維修作業(yè)，可以預(yù)見工作計(jì)劃和實(shí)時反饋工作過程，實(shí)現(xiàn)了在線閉環(huán)管理以及所有數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化和信息化。

一、智能管控系統(tǒng)功能

地鐵車輛段智能管控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)檢修作業(yè)的信息管理、車輛檢修質(zhì)量的分析，從而滿足不同層次的需求，為管理層提供明確的數(shù)據(jù)支持，實(shí)現(xiàn)成本、質(zhì)量、成本的多維控制，提高檢修工作的效率，從而實(shí)現(xiàn)多場作業(yè)、任務(wù)預(yù)警、安全作業(yè)等功能。智能管控系統(tǒng)通過現(xiàn)場操作指導(dǎo)和檢修過程的數(shù)據(jù)采集，為車輛檢修提供全面的信息覆蓋和智能信息協(xié)作功能[2]。同時，智能手持終端和工作站終端為各級用戶提供更方便的信息查詢、輸入和分析功能。①精細(xì)維修作業(yè)管理： 維修管理規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，全過程動態(tài)跟蹤監(jiān)督，維修專項(xiàng)檢查智能化管理。②智能質(zhì)量控制： 通過信息手段和設(shè)備控制維修作業(yè)，實(shí)現(xiàn)維修監(jiān)控程序的智能化。 ③平臺化維護(hù)數(shù)據(jù)： 整合地鐵車輛質(zhì)量數(shù)據(jù)、分析和指導(dǎo)工作，建立地鐵車輛、零部件的電子簡歷，以及質(zhì)量動態(tài)跟蹤，完成平臺化的維修作業(yè)設(shè)計(jì)，建立分析過程，完成系統(tǒng)預(yù)警。④科學(xué)化管理決策： 各項(xiàng)檢修數(shù)據(jù)的實(shí)時處理和綜合分析， 查詢內(nèi)容的綜合顯示，包括檢修作業(yè)過程監(jiān)控、車輛安全監(jiān)控、關(guān)鍵指標(biāo)等。

二、檢修作業(yè)流程

智能管控系統(tǒng)通過線檢測系統(tǒng)收集輪對信息數(shù)據(jù)、缺陷檢測數(shù)據(jù)、行駛部件檢測數(shù)據(jù)和受電弓檢測數(shù)據(jù)，從故障診斷系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)中獲取地鐵車輛的實(shí)時故障數(shù)據(jù)，并依據(jù)歷史故障數(shù)據(jù)，通過質(zhì)量分析模塊對地鐵車輛綜合分析，包括按照預(yù)先制定的故障等級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，完成綜合評價(jià)，提出專家分析意見，從而完成地鐵車輛質(zhì)量分析報(bào)告，根據(jù)預(yù)處理方案生成作業(yè)設(shè)備清單和指令的建議清單[3]。智能管控系統(tǒng)將生成的作業(yè)指令發(fā)送給車輛操作維護(hù)控制中心，檢修人員依照作業(yè)指令領(lǐng)取工具，遵照維修標(biāo)準(zhǔn)開始檢修作業(yè)，并通過手持智能終端收集反饋現(xiàn)場工作信息，進(jìn)行各項(xiàng)維修試驗(yàn)，如有問題將數(shù)據(jù)反饋給質(zhì)量綜合分析模塊，再次進(jìn)行分析處理，進(jìn)行第二次操作。最后根據(jù)操作規(guī)程開始質(zhì)量檢驗(yàn)，完成各項(xiàng)維修作業(yè)任務(wù)后發(fā)放合格證書，并將相關(guān)備件使用信息反饋到備件管理模塊。根據(jù)工藝流程和要求，建立了相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，如地鐵車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)庫、設(shè)備故障數(shù)據(jù)庫、操作模板數(shù)據(jù)庫等。如圖1為地鐵車輛段智能管控系統(tǒng)工作流程。

三、地鐵車輛智能檢修

智能管控維修系統(tǒng)是對地鐵車輛維修過程進(jìn)行管理和控制的系統(tǒng)。針對地鐵車輛維修過程的各個階段，提出了信息化和智能化的方案， 運(yùn)用FMECA方法對故障模式、故障影響及損壞程度進(jìn)行分析，并根據(jù)數(shù)據(jù)制定或調(diào)整維修作業(yè)計(jì)劃，為地鐵車輛維修提供技術(shù)參考[4]。如圖2為地鐵車輛段智能檢修作業(yè)流程，智能管控維修系統(tǒng)可以為維修員提供維修計(jì)劃模塊，可以在車輛入庫時動態(tài)調(diào)整車輛狀態(tài)和維修內(nèi)容，為物料管理人員提供物料的庫存、使用跟蹤信息，記錄和協(xié)助維修團(tuán)隊(duì)進(jìn)行日常、在線和月度檢查，維修人員可以通過手動終端和工作站終端記錄維修過程，為維修團(tuán)隊(duì)提供作業(yè)指導(dǎo)、信息記錄和大件跟蹤，為維修過程管理員提供配置、跟蹤和優(yōu)化過程流程的依據(jù)，為質(zhì)量控制人員提供過程的質(zhì)量跟蹤和評價(jià)。

四、檢修作業(yè)安全

智能管控系統(tǒng)是通過檢修平臺的隔離開關(guān)、接觸網(wǎng)實(shí)時在線電氣檢測、門衛(wèi)聯(lián)鎖、接觸網(wǎng)遠(yuǎn)距離接地、視頻聯(lián)動保護(hù)、圖像智能報(bào)警等功能，對地鐵車輛維修過程中人員的安全進(jìn)行管理和控制的系統(tǒng)。從綜合考慮車輛段安全生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)和各個過程出發(fā)，將安全管理融入檢修作業(yè)的各個環(huán)節(jié)，構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)化、程序化、標(biāo)準(zhǔn)化、可視化的安全保障體系，保證了平臺運(yùn)行過程中人員的安全[5]。 圖3說明了維修安全智能管理和控制系統(tǒng)的流程。地鐵車輛進(jìn)庫時，信號接口會獲取車輛信息，通過視頻智能分析實(shí)現(xiàn)列車到達(dá)，控制器進(jìn)入股道閘門，控制接觸網(wǎng)閘門拉開，在線檢測接觸網(wǎng)電壓，接觸網(wǎng)可靠接地實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)斷電，只有在邏輯判斷和人員判斷雙層控制下，才能允許人員進(jìn)入，并用技術(shù)比較進(jìn)出人員，同時進(jìn)行視頻實(shí)時跟蹤監(jiān)控和語音對講，以保證人員的安全。首先，會通知其他系統(tǒng)維護(hù)啟動，維護(hù)過程由維護(hù)相關(guān)系統(tǒng)管理，在使用視頻輔助監(jiān)控、自動報(bào)警后開始作業(yè)，維護(hù)結(jié)束后通知其他維護(hù)系統(tǒng)。在撤離階段，會啟動聲光報(bào)警器，提醒人員離開，同時，計(jì)數(shù)比較和視頻情報(bào)分析將被激活，以檢查物品和人員是否撤離完畢。

（一）控制隔離開關(guān)

接觸網(wǎng)電動隔離開關(guān)集中監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置在地鐵車輛段，實(shí)時采集段內(nèi)電動隔離開關(guān)、軌道電位限制裝置、單向?qū)ㄑb置等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，與變電站綜合自動化系統(tǒng)實(shí)時通信數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對分散在現(xiàn)場的所有電動隔離開關(guān)設(shè)備的實(shí)時集中監(jiān)控[6]。

（二）在線接觸網(wǎng)驗(yàn)電

每條軌道配有接觸網(wǎng)帶電檢驗(yàn)主機(jī)，與接觸網(wǎng)的正負(fù)極相連，測試接觸網(wǎng)電壓通過無線網(wǎng)絡(luò)，將電壓值和帶電狀態(tài)發(fā)送到顯示單元的帶電顯示模塊，并上傳到DCC測量系統(tǒng)工作站。

（三）遠(yuǎn)程可視化接地

可視化直流驗(yàn)電接地裝置優(yōu)化了接觸網(wǎng)運(yùn)行方式，提高了安全管理和控制水平。通過可視化直流驗(yàn)電接地裝置，實(shí)現(xiàn)了DCC遠(yuǎn)程接地二級控制，以及車輛段接觸網(wǎng)接地作業(yè)[7]。該系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程通信、遠(yuǎn)程測量、遠(yuǎn)程控制和遠(yuǎn)程觀察等功能，可實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)接地狀態(tài)的實(shí)時遠(yuǎn)程報(bào)告和接地運(yùn)行過程的遠(yuǎn)程監(jiān)控。接地柜具有電檢接地聯(lián)鎖、遙控回路硬接觸鎖定、手動操作機(jī)構(gòu)鎖定等安全保證。接地狀態(tài)燈報(bào)警功能有LED顯示屏或LED燈，用于直接顯示接觸網(wǎng)的通電狀態(tài)和接地情況，在出現(xiàn)故障時會安全報(bào)警。

（四） 安全檢測車輛入庫

安全檢測系統(tǒng)主要是車輛段的在線安全檢測系統(tǒng)，通過對地鐵車輛行駛部分的在線安全檢測，保證車輛的安全運(yùn)行，節(jié)約檢修成本，提高車輛檢修效率。安全檢測系統(tǒng)的檢測項(xiàng)目主要包括車頂受電弓檢測、磨損檢測、缺陷檢測、踏面檢測和輪對尺寸檢測，根據(jù)車輛類型和車輛運(yùn)行狀況，以及車軸溫度等車輛運(yùn)行部件實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)和其他檢測子系統(tǒng)，除了在線安全檢測系統(tǒng)之外，不同車輛庫還有一些便攜式安全檢測裝置。

五、設(shè)備智能管理

設(shè)備智能管理系統(tǒng)是對地鐵車輛檢修以及周圍各類設(shè)備的維護(hù)、狀態(tài)監(jiān)測和故障采集的總結(jié)性管理系統(tǒng)。實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)自動采集、傳輸和存儲測試設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，監(jiān)測各項(xiàng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)[8]。通過自動提醒系統(tǒng)對上次維修時間和累計(jì)運(yùn)行時間進(jìn)行自動記錄，自動提醒設(shè)備的維修，以及設(shè)備的更換記錄和查詢。故障診斷報(bào)警系統(tǒng)建立測試設(shè)備故障庫，實(shí)現(xiàn)設(shè)備維修故障的預(yù)警和故障報(bào)警，及時排除故障和解決方案。設(shè)備智能管理系統(tǒng)會在現(xiàn)有設(shè)備檔案的基礎(chǔ)上，建立相應(yīng)的電子檔案，自動歸檔各設(shè)備的全生命周期數(shù)據(jù)，便于檢驗(yàn)和查詢，為今后的維護(hù)提供參考依據(jù)。

智能管理檔案文件內(nèi)容包括：①設(shè)備賬戶信息。其中對設(shè)備名稱、型號、制造商、安裝地點(diǎn)、使用部門等建立檔案。②設(shè)備生命周期記錄。檔案內(nèi)容有隨機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)、安裝調(diào)試記錄、驗(yàn)收記錄、維護(hù)、故障排除、轉(zhuǎn)移、儲存、報(bào)廢等記錄。管理層通過指紋驗(yàn)證登錄智能管控終端，統(tǒng)計(jì)人員的工作量、出勤量、上崗時間、下崗時間等，上級可以及時進(jìn)行監(jiān)控，防止設(shè)備因維護(hù)不充分而出現(xiàn)故障，實(shí)現(xiàn)定崗定制、定崗定責(zé)。智能管控系統(tǒng)終端自動采集運(yùn)行設(shè)備的實(shí)時數(shù)據(jù)，并實(shí)時上傳到服務(wù)器，后臺管理軟件通過數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)維修預(yù)警和故障自動報(bào)警，提供維修計(jì)劃。智能管控系統(tǒng)將維修的原因、內(nèi)容和結(jié)果輸入智能終端并自動上傳到服務(wù)器，為制定維修計(jì)劃和確定維修質(zhì)量提供依據(jù)。以無輪機(jī)床的智能維修為例，設(shè)備智能管理系統(tǒng)會記錄無輪機(jī)床的維修周期和維修過程，當(dāng)檢測到故障時，根據(jù)采集到的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行故障報(bào)警和故障診斷，并對故障進(jìn)行及時處理。

六、結(jié)束語

地鐵車輛段通過智能管控系統(tǒng)進(jìn)行維修作業(yè)，能迅速獲取維修作業(yè)所需要的各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)，能夠全面掌握地鐵車輛狀態(tài)，從而更加深入的維修。同時，智能管控系統(tǒng)可以全方位、多角度的分析維修作業(yè)數(shù)據(jù)，掌握故障的劣化情況，完成檢修數(shù)據(jù)的儲存，以便后期維護(hù)參考。智能管控系統(tǒng)能及時發(fā)出警報(bào)，實(shí)現(xiàn)預(yù)防式的維修到狀態(tài)維修，為地鐵列車的安全運(yùn)行提供保障。

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（作者單位：南京地鐵運(yùn)營有限責(zé)任公司）