杭州至海寧城際鐵路智能維保研究

唐明輝

(浙江省軌道交通運營管理集團有限公司，310005，杭州∥工程師)

浙江省軌道交通運營管理集團有限公司(以下簡為“浙江軌道集團”)是浙江省軌道交通統一的運營管理平臺，是全國首個省級軌道交通統一運營管理試點企業。相對于國內大多數地鐵集團，浙江軌道集團運營管理的范圍更廣，制式差異化更大，設施設備管理難度也更大。為此，浙江軌道集團迫切需要結合現有條件，因地制宜，通過現代智能維保技術實現“設施設備管理省心、省力，維保作業少人、無人”的目標。本文以杭州至海寧城際鐵路(以下簡為“杭海城際鐵路”)智能維保作為研究切入點，舉一反三，探索浙江軌道集團智能維保的發展之路。

1 城市軌道交通傳統維保的困局

城市軌道交通傳統維保生產存在兩大問題:

1)成本高，效率低。維保生產包括人、機、料、法、環、測等6要素，在通過“人”集中進行信息交換和資源流動的過程中，由于各種原因導致各要素資源配置僵化。例如，由于某種物料不足，導致生產等待時間較長，且生產組織效益不高。再加上維保生產可用時間較短，為完成既定維保任務，維保生產呈現人員配置大量冗余、效率較低的特點。

2)被動維修，設施設備保障壓力大。維保作業基本上是基于設施設備計劃修程及故障報修展開的，維保部門并不清楚設施設備的實時狀態，或只清楚設施設備當前的狀態，而無法判斷未來的變化趨勢，更無法基于其變化趨勢化被動維修為主動維修，提前采取糾正性維護或者采取更為精準、合理的修程修制。

2 杭海城際鐵路智能維保的發展思路

目前，國內智能維保研究較多是基于傳統維保現狀，通過強化設施設備狀態感知能力、數據分析能力，逐步從人工決策過渡到以人工決策為主、智能決策為輔，最終實現以智能決策為主、人工決策為輔。

杭海城際鐵路智能維保發展思路的不同之處在于，它不僅僅強調智能概念下設施設備維保作業決策的合理性和精準性，更加強調維保生產組織智能化帶來的巨大作用。杭海城際鐵路智能維保由2層感知、分析、決策循環組成，內循環為設施設備自身的感知、分析與決策，外循環則是生產6要素的感知、分析與決策，內外循環相輔相成，不可分割。相對而言，杭海城際鐵路智能維保范圍更廣，內涵更新穎，與現場結合度更高，最終可實現的經濟效益和社會效益亦更大。

3 杭海城際鐵路維保數字化、自動化、智能化

杭海城際鐵路智能維保可以分為數字化、自動化、智能化3大方面。

維保數字化包含了8大功能模塊，包括智能檢測、設施設備管理、工具管理、生產計劃管理、文件管理、供應鏈管理、環境管理及人力資源管理等。數字化一方面是通過采集各生產資源的狀態信息，分析判斷未來發展趨勢，為智能化生產組織決策奠定基礎，另一方面則是專注于設施設備自身，借助于設施設備的狀態感知、數據匯聚，以及數學模型的深度學習和擬合，逐步形成設施設備健康評估及預測能力，為智能維保決策奠定基礎。

維保自動化是將原人工完成的、具有大量重復性特征的維保工作，通過現代技術改造為自動化作業，實現“機器換人”。杭海城際鐵路維保自動化著眼于生產組織自動化、維保作業自動化2個層面，主要涉及生產決策自動化、物料保障自動化、工具管理自動化、接觸網接地保護自動化、人力資源管理自動化、列車檢查自動化、軌道巡檢自動化、接觸網巡檢自動化、主變電所巡檢自動化等方面。

維保智能化主要分為2個層面，即生產組織智能化和設施設備維保智能化。生產組織智能化的前提是充分了解維保生產各要素的狀態信息，盡可能地保證“精益生產”，保證生產均衡安排、生產資源充分利用。設施設備維保智能化則是充分了解設施設備狀態信息，評估健康狀態，預測健康趨勢，對修程修制的優化提出合理建議，做到精準、聰明維修，既不欠修，亦不過修。

3.1 維保數字化架構建設

杭海城際智能維保項目按照“統一規劃、統一建設、目標導向、數據共享”的原則搭建數字化架構。統一規劃即維保數字化在規劃初期就要統籌生產組織智能化及設施設備智能作業的需要，按照體系化思維規劃建設而非攤大餅;統一建設原則上建議生產組織數字化及設施設備作業數字化同期建設、同期投用，即便是條件不允許的情況下，也要確保統籌好建設計劃，預留好數據接口;目標導向則是始終堅持“設施設備管理省心、省力，維保作業少人、無人”的目標，不盲目追求科技感堆砌;數據共享是數字化的根本原則，必須摒棄任何形式的、以智能維保為名建設新的信息孤島的做法。回顧杭海城際鐵路智能維保建設，盡管有總體指導原則，但事實上打通各個子系統之間的數據接口、實現數據匯聚非常困難，但該項工作又非常有必要。

3.2 維保數字化的重點

按總體規劃，維保數字化將按照前文所述的8大功能模塊全面展開。本文對生產計劃管理、設施設備管理、生產工具管理、人力資源管理、設施設備智能檢測等5個重點逐一進行闡述。

生產計劃管理數字化自動感知計劃修及故障修信息，結合生產6要素，自動形成基于實際的、資源利用最大化的短期和長期最優的生產決策和安排，反向推動和拉動短板資源的補充和完善，避免生產等待，確保生產資源的利用率。

設施設備管理則運用二維碼技術，覆蓋管理所有設施設備，包括購置信息、安裝位置及數量信息、維護保養信息，以及下一次保養預警信息、維修或改造或更新等重要信息。數字化不僅要實現設施設備自身履歷可追溯，還要實現維護過程中信息可追溯，包括何時、何地、何人、維護內容、維護結果等信息。設施設備數字化管理不僅要實時了解所有設施設備的維護及健康情況，還要實現對維護活動效果的評估，以及提出改善建議等目標。

生產工具管理考慮采用數字化工具柜，實時反饋工具借出、歸還、損壞信息，定期預警計量器具的檢驗計劃，實時反饋計量器具的有效狀態，嚴禁失效工具被使用。這樣一方面有利于班組、中心的工具管理，另一方面有利于確保所有可用計量器具都在檢驗有效期內。通過數字化管理，減少使用率較低工具的采購，適當增加使用率過高、乃至形成生產資源瓶頸工具的購置;根據生產工具的損壞情況，反思工具選型存在的不足及工具使用培訓效果。

人力資源數字化不僅要建立人員的基本履歷、薪資、教育培訓、在崗/年休等信息，還要建立作業效能、技術管理效能等數字化評估維度，這就需要大量采集作業信息及作業效果信息、技術管理行為信息及技術管理行為效果評估信息。充分數字化后的人力資源管理在如下方面表現突出:

1)為人才評估提供了數字化手段和嶄新的維度;

2)人員定編及利用率有了量化評估，有利于合理定編，以及合理降低人力成本;

3)分析日常維保情況，給出人力資源需求趨勢及培訓需求，拉動人力資源招聘及培訓組織工作;

4)實時反饋人力資源總體信息，包括定員、在崗、輪休、職稱等級、技能等級、成本等信息，實現人力資源高效管理。

設施設備智能監測則是代替了人工巡檢，降低了成本，提高了效率，降低了漏檢幾率。按照杭海城際鐵路設施設備的特點，計劃開展走行部監測、弓網監測、接觸網巡檢、軌道幾何參數檢測、軌道巡檢、軌旁360°檢測、輪對檢測、主變電所巡檢、TCMS(列車監控管理系統)信息監測采集等工作。目前，已完成軌旁360°檢測，以及部分列車TCMS信息、長海主變電所巡檢信息的自動采集和回傳等工作;其他各監測系統已完成部署，且正在聯調過程中。

3.3 維保自動化

結合杭海城際鐵路維保現狀，認為推進維保自動化應注意如下3點:

1)維保自動化前提是經濟效益;

2)維保自動化是一個逐步進化的過程，初期為人工作業、機器學習階段，逐步轉變為機器作業、人工復核、機器再深度學習階段，最終過渡到以機器作業為主階段，人工復核頻次得以降低;

3)維保自動化不是完全的以機器替換人工，適當地安排極少量的人工巡檢，既是對機器檢查情況的復核，也是機器深度再學習的過程，更是保持現有維保人員基本技術素養水平的一種手段。

3.4 維保智能化

維保智能化具備如下特征:

1)專家化。無論是生產組織還是維保作業，智能維保系統的表現都是專家級別的，決策都是最優化的;

2)高效化。各項工作按照預設優化規則自動執行，不受外界因素的影響。“不知疲倦”且“合作良好”的智能維保系統效率高、效益高。

此外，維保智能化應盡快做好經驗總結，形成相關標準體系，推動產業發展。智能維保安全問題需有前瞻性思考:一方面需考慮外界試圖通過網絡接入智能維保系統而帶來不安全事件的問題，另一方面需考慮智能維保系統自我演化的上限問題。

4 結語

智能維保是城市軌道交通行業未來的發展趨勢，它代表了設施設備維保的高效率、高效益、高體驗及高科技。目前，軌道交通行業正在圍繞智能維保開展各種探索和實踐，浙江軌道集團率先在杭海城際鐵路開展了針對市域市郊鐵路的智能維保嘗試。杭海城際鐵路智能維保系統現已初步完成搭建，計劃進一步強化狀態感知及數據匯聚能力，重點打造智能決策能力。