全自動(dòng)駕駛地鐵車(chē)輛基地列檢作業(yè)計(jì)劃管理系統(tǒng)研究*

朱健偉 史時(shí)喜

(1.中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司， 710043， 西安；2.黃山市鐵路投資有限公司， 245099， 黃山∥ 第一作者， 工程師)

隨著智慧城軌的建設(shè)，列車(chē)全自動(dòng)運(yùn)行與智能運(yùn)維成為行業(yè)重要的發(fā)展趨勢(shì)[1]。全自動(dòng)駕駛車(chē)輛基地在設(shè)計(jì)時(shí)需按照自動(dòng)駕駛區(qū)和人工駕駛區(qū)分區(qū)布置。自動(dòng)駕駛區(qū)通常為車(chē)輛的日常運(yùn)用區(qū)域，停車(chē)列檢庫(kù)是自動(dòng)駕駛區(qū)的核心。列車(chē)正常入庫(kù)、休眠、喚醒、出庫(kù)等無(wú)需人工干預(yù)，而列檢、清掃等維護(hù)任務(wù)均由人工完成。為適應(yīng)南寧地鐵那洪車(chē)輛基地車(chē)輛全自動(dòng)駕駛與智能運(yùn)維等技術(shù)手段，本文提出一種智能信息化的列檢作業(yè)計(jì)劃管理系統(tǒng)。

1 全自動(dòng)駕駛車(chē)輛基地列檢作業(yè)需求

1.1 全自動(dòng)駕駛車(chē)輛的列檢特點(diǎn)

為確保列車(chē)運(yùn)營(yíng)安全，全自動(dòng)駕駛車(chē)輛基地停車(chē)列檢庫(kù)內(nèi)有人員作業(yè)時(shí)，區(qū)域內(nèi)所有列車(chē)均需斷電且禁止動(dòng)車(chē)。若庫(kù)內(nèi)整體斷電禁行，將會(huì)影響列車(chē)運(yùn)行效率。因此，全自動(dòng)駕駛模式的停車(chē)列檢庫(kù)在設(shè)計(jì)時(shí)，可將每2～3個(gè)股道劃分為1個(gè)防護(hù)分區(qū)；各分區(qū)間車(chē)輛運(yùn)行與人員作業(yè)互不制約，并設(shè)置隔離柵欄進(jìn)行防護(hù)。同時(shí)，在停車(chē)列檢庫(kù)內(nèi)設(shè)置地下人行通道或人行天橋，在對(duì)應(yīng)于各防護(hù)分區(qū)處設(shè)帶門(mén)禁的出入口，并與行車(chē)信號(hào)、接觸網(wǎng)/軌狀態(tài)聯(lián)鎖控制，保證分區(qū)內(nèi)有車(chē)輛運(yùn)行時(shí)無(wú)人員進(jìn)入[2]。典型的全自動(dòng)駕駛車(chē)輛基地運(yùn)用庫(kù)布置如圖1所示。

1.2 既有車(chē)輛列檢模式

針對(duì)列檢作業(yè)中的相關(guān)工作模塊，對(duì)南寧地鐵既有線路車(chē)輛段的現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研。

1) 檢修班組人員管理：檢修班組人員采用記名考勤的方式，由指定人員使用考勤表格做出勤記錄。

2) 檢修計(jì)劃生成：場(chǎng)調(diào)根據(jù)全日行車(chē)計(jì)劃向檢調(diào)提出次日上線車(chē)輛數(shù)，檢調(diào)在所提需求的基礎(chǔ)上另增加1～2輛備用車(chē)以安排次日所需列檢車(chē)次；場(chǎng)調(diào)再根據(jù)其車(chē)次計(jì)劃制定收、發(fā)車(chē)計(jì)劃，收車(chē)計(jì)劃即作為列檢作業(yè)的參考計(jì)劃。收發(fā)車(chē)計(jì)劃的生成全部依靠人工手動(dòng)排布，排布時(shí)間較長(zhǎng)，且要求排布人員具有一定經(jīng)驗(yàn)。

3) 檢修任務(wù)的派發(fā)：檢修工班長(zhǎng)到DCC(車(chē)輛基地調(diào)度中心)領(lǐng)取作業(yè)任務(wù)，檢調(diào)將紙質(zhì)列檢任務(wù)單交于工班長(zhǎng)，工班長(zhǎng)回到班組對(duì)人員進(jìn)行點(diǎn)名，并根據(jù)實(shí)際到崗情況下發(fā)作業(yè)任務(wù)。為保證人員和車(chē)輛安全，分區(qū)車(chē)輛停穩(wěn)后才允許檢修人員進(jìn)場(chǎng)作業(yè)。車(chē)輛入庫(kù)停車(chē)后，司機(jī)需要將車(chē)輛狀態(tài)卡交付給派班員完成退勤，派班員將狀態(tài)卡交付場(chǎng)調(diào)，場(chǎng)調(diào)再將其交付檢調(diào)。檢調(diào)通過(guò)對(duì)講機(jī)通知工班長(zhǎng)車(chē)輛入庫(kù)停穩(wěn)信息后，班組長(zhǎng)才能將列檢任務(wù)分配至具體檢修人員。

4) 故障填報(bào)：檢修人員巡檢過(guò)程中發(fā)現(xiàn)故障時(shí)，使用記事本對(duì)故障進(jìn)行人工速記；完成檢修任務(wù)回到班組后，再通過(guò)班組電腦將發(fā)現(xiàn)的故障及其處置情況登記至故障管理電子表格并手動(dòng)錄入故障管理系統(tǒng)，不同人員對(duì)故障描述存在差異。

綜上所述，既有的列檢作業(yè)仍采用傳統(tǒng)模式，即通過(guò)手動(dòng)填寫(xiě)的紙質(zhì)文件來(lái)傳達(dá)任務(wù)和交接信息，信息不能及時(shí)分發(fā)，歷史數(shù)據(jù)難以快速查詢(xún)；檢修過(guò)程記錄不清晰，不能滿足質(zhì)量管理體系的過(guò)程控制要求；作業(yè)安全主要依靠人工控制，安全隱患較高；系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)鏈路不通，工作效率有待提高。既有列檢作業(yè)計(jì)劃管理模式難以匹配全自動(dòng)駕駛車(chē)輛基地作業(yè)方式，且難以融入車(chē)輛智能運(yùn)維體系。

2 列檢作業(yè)計(jì)劃管理系統(tǒng)組成

針對(duì)既有技術(shù)手段的不足，車(chē)輛基地列檢作業(yè)計(jì)劃管理系統(tǒng)通過(guò)搭建智能化的硬件體系、軟件平臺(tái)，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，打通其與智能運(yùn)維體系下TIAS(行車(chē)綜合自動(dòng)化)、軌旁綜合檢測(cè)、車(chē)輛專(zhuān)家診斷等系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)鏈路，最終實(shí)現(xiàn)人員信息化管理、作業(yè)計(jì)劃自動(dòng)生成、作業(yè)計(jì)劃無(wú)紙化派發(fā)、作業(yè)手續(xù)實(shí)時(shí)卡控以及作業(yè)反饋5大功能模塊，如圖2所示。

2.1 硬件布置

車(chē)輛基地列檢作業(yè)計(jì)劃管理系統(tǒng)硬件由服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、DCC調(diào)度使用的控制終端電腦、工班長(zhǎng)使用的現(xiàn)場(chǎng)終端電腦、作業(yè)人員使用的智能手持一體機(jī)、智能發(fā)卡柜、SPKS(工作人員防護(hù)開(kāi)關(guān))箱、智能門(mén)禁等組成，如圖3所示。

1) 系統(tǒng)服務(wù)器：接收并處理外部接口數(shù)據(jù)，制定列檢計(jì)劃與作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，存儲(chǔ)并分析檢修數(shù)據(jù)。

2) 控制終端：接收服務(wù)器數(shù)據(jù)信息，下發(fā)任務(wù)至檢修班組，對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行管理。

3) 現(xiàn)場(chǎng)終端：檢修班組領(lǐng)取并結(jié)合系統(tǒng)內(nèi)人員信息派發(fā)任務(wù)。

4) 考勤機(jī)：保證任務(wù)安排至實(shí)際到崗人員。

5) SPKS箱：與行車(chē)信號(hào)系統(tǒng)、門(mén)禁系統(tǒng)聯(lián)鎖控制，保證檢修區(qū)有人作業(yè)時(shí)無(wú)車(chē)輛出入[3]。

6) 智能發(fā)卡柜：結(jié)合作業(yè)計(jì)劃與人員信息派發(fā)門(mén)禁卡與SPKS箱鑰匙，保證作業(yè)人員進(jìn)入正確的檢修分區(qū)。

7) 智能門(mén)禁：應(yīng)用生物識(shí)別、紅外檢測(cè)、智能圖像分析等技術(shù)對(duì)人員進(jìn)出檢修區(qū)進(jìn)行管理。

8) 智能手持一體機(jī)：將攝像手電與智能手機(jī)有機(jī)結(jié)合，在關(guān)鍵故障項(xiàng)點(diǎn)檢查時(shí)可將檢查結(jié)果一鍵拍照、自動(dòng)上傳。該設(shè)備具有斷點(diǎn)續(xù)傳功能，可應(yīng)對(duì)庫(kù)內(nèi)信號(hào)盲區(qū)。

2.2 軟件系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，采用B/S(瀏覽器/服務(wù)器)和C/S(客戶(hù)端/服務(wù)器)混合的模式，建立了電子化、信息化、智能化的管理平臺(tái)。

2.2.1 終端管理系統(tǒng)

終端管理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)人員管理、數(shù)據(jù)接口管理、列檢計(jì)劃編制、作業(yè)手續(xù)派發(fā)、作業(yè)任務(wù)接收及車(chē)輛信息管理等功能。

1) 人員管理模塊可進(jìn)行檢修人員信息的增加、刪除、修改、權(quán)限調(diào)整等操作。該模塊可顯示人員考勤簽到情況，并實(shí)時(shí)掌握作業(yè)人員動(dòng)態(tài)。

2) 終端管理系統(tǒng)通過(guò)協(xié)商好的Web Service API(網(wǎng)站服務(wù)應(yīng)用程序接口)、MySQL(關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng))等從外部接口獲取收發(fā)車(chē)計(jì)劃、需人工復(fù)檢的疑似故障信息。

3) 終端管理系統(tǒng)結(jié)合收發(fā)車(chē)計(jì)劃及外部接口數(shù)據(jù)自動(dòng)生成列檢計(jì)劃。列檢計(jì)劃包含列檢車(chē)次車(chē)號(hào)、車(chē)輛入庫(kù)停穩(wěn)時(shí)間、停放股道列位、作業(yè)時(shí)間、檢修類(lèi)別及項(xiàng)點(diǎn)。

4) 檢調(diào)通過(guò)終端管理系統(tǒng)將計(jì)劃下發(fā)至當(dāng)班班組，班組長(zhǎng)需在現(xiàn)場(chǎng)終端確認(rèn)領(lǐng)取任務(wù)，并將具體作業(yè)手續(xù)派發(fā)至指定作業(yè)人員的手持端系統(tǒng)，智能發(fā)卡柜與門(mén)禁系統(tǒng)同步接收作業(yè)信息。

2.2.2 手持端系統(tǒng)

如圖4 a)所示，手持端系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)檢修作業(yè)全過(guò)程實(shí)時(shí)卡控。該系統(tǒng)的功能包括：

1) 任務(wù)管理：接受、查看下發(fā)的任務(wù)。

2) 故障管理：提報(bào)、查看、管理故障信息。

3) 作業(yè)記錄：上傳關(guān)鍵項(xiàng)點(diǎn)作業(yè)照片，查詢(xún)、查看已有的作業(yè)記錄。

4) 技術(shù)支持：內(nèi)置檢修規(guī)程，設(shè)置質(zhì)量卡控點(diǎn)提醒功能，通過(guò)語(yǔ)音提示引導(dǎo)作業(yè)人員進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)。

5) 危險(xiǎn)源提報(bào)：及時(shí)處理重大風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)。

6) 圖像自動(dòng)對(duì)比：采用基于深度學(xué)習(xí)算法的車(chē)輛部件關(guān)鍵故障項(xiàng)點(diǎn)圖片識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)作業(yè)上傳照片與標(biāo)準(zhǔn)照片的自動(dòng)比對(duì)，如圖4 b)所示。服務(wù)器基于深度學(xué)習(xí)模型識(shí)別照片并給出匹配度建議，避免因人為疏忽導(dǎo)致故障項(xiàng)點(diǎn)遺漏。同時(shí)管理人員不必再人工檢查大量檢修作業(yè)過(guò)程圖片，只需查閱統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、復(fù)合異常記錄即可。

3 列檢作業(yè)計(jì)劃管理系統(tǒng)應(yīng)用分析

3.1 智能運(yùn)維體系的搭建

軌旁綜合檢測(cè)系統(tǒng)主要提供車(chē)輛外部故障信息，如緊固件缺失、受電弓碳滑板裂紋、輪對(duì)擦傷等[4]。車(chē)輛基地列檢作業(yè)計(jì)劃管理系統(tǒng)通過(guò)中間數(shù)據(jù)庫(kù)收到疑似故障信息后，將人工復(fù)核任務(wù)添加至車(chē)輛下一次的列檢計(jì)劃中。檢修人員作業(yè)時(shí)使用智能手持一體機(jī)對(duì)疑似故障部位拍照上傳：如故障屬實(shí)，則按照故障處置流程進(jìn)行作業(yè)，并生成故障處理記錄；如在對(duì)應(yīng)項(xiàng)點(diǎn)未發(fā)現(xiàn)實(shí)際故障，或新發(fā)現(xiàn)了軌旁綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)未辨識(shí)提報(bào)的故障，軌旁綜合檢測(cè)系統(tǒng)則生成1條誤報(bào)或漏報(bào)記錄，并將此條誤、漏報(bào)信息回饋給該系統(tǒng)。

專(zhuān)家診斷系統(tǒng)可同時(shí)提供故障數(shù)據(jù)與處置指導(dǎo)規(guī)范。故障數(shù)據(jù)分為兩類(lèi)：一類(lèi)為車(chē)載監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)車(chē)輛總線報(bào)出的故障代碼，該故障代碼可實(shí)時(shí)傳輸至專(zhuān)家診斷系統(tǒng)服務(wù)器；另一類(lèi)為通過(guò)車(chē)地?zé)o線傳輸?shù)能?chē)載監(jiān)測(cè)系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)，專(zhuān)家診斷系統(tǒng)根據(jù)車(chē)輛歷史狀態(tài)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)、分析并提報(bào)即將發(fā)生的潛在故障[5]。列檢作業(yè)計(jì)劃管理系統(tǒng)收到疑似故障信息后，將人工復(fù)核任務(wù)并添加至列檢計(jì)劃。此外，列檢作業(yè)計(jì)劃管理系統(tǒng)還會(huì)向車(chē)輛專(zhuān)家診斷系統(tǒng)提供軌旁綜合檢測(cè)系統(tǒng)與人工作業(yè)時(shí)發(fā)現(xiàn)的車(chē)輛外部故障及其處置信息，以作為車(chē)輛專(zhuān)家診斷系統(tǒng)進(jìn)行高級(jí)分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

列檢作業(yè)計(jì)劃管理系統(tǒng)打通了智能運(yùn)維體系下各子系統(tǒng)間數(shù)據(jù)鏈路(見(jiàn)圖5)，及時(shí)從車(chē)載監(jiān)測(cè)、軌旁檢測(cè)子系統(tǒng)處獲取數(shù)據(jù)與分析結(jié)果，且在更高的系統(tǒng)層面上發(fā)掘有效信息并提出作業(yè)指導(dǎo)建議。

3.2 作業(yè)計(jì)劃的生成

通過(guò)對(duì)南寧地鐵既有線路故障統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)合南寧地鐵1號(hào)線車(chē)輛檢修規(guī)程，預(yù)選表1中所列故障項(xiàng)點(diǎn)。后期可根據(jù)地鐵運(yùn)營(yíng)情況對(duì)表1中的故障項(xiàng)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)充與完善。

列檢作業(yè)計(jì)劃管理系統(tǒng)從TIAS、軌旁綜合檢測(cè)與車(chē)輛專(zhuān)家診斷系統(tǒng)獲取收發(fā)車(chē)計(jì)劃，以及需人工復(fù)檢的疑似故障信息，并將其中的非常規(guī)任務(wù)與檢修規(guī)程要求的基本任務(wù)整合，根據(jù)運(yùn)行周期以及計(jì)劃模板自動(dòng)排布列檢計(jì)劃。檢調(diào)可根據(jù)車(chē)輛運(yùn)用情況及檢修能力調(diào)整修改計(jì)劃，并最終確認(rèn)下發(fā)。

3.3 計(jì)劃派發(fā)與執(zhí)行

車(chē)輛入庫(kù)時(shí)，列檢作業(yè)計(jì)劃管理系統(tǒng)從TIAS獲取行車(chē)信息，確定分區(qū)車(chē)輛已停穩(wěn)后派發(fā)具體作業(yè)任務(wù)。作業(yè)人員領(lǐng)取SPKS箱鑰匙與門(mén)禁卡，打開(kāi)SPKS開(kāi)關(guān)并通過(guò)門(mén)禁檢驗(yàn)進(jìn)入檢修分區(qū)開(kāi)始作業(yè)，作業(yè)完成后于手持端系統(tǒng)確認(rèn)并刷卡出庫(kù)。列檢作業(yè)計(jì)劃管理系統(tǒng)的作業(yè)流程如圖6所示。

表1 故障項(xiàng)點(diǎn)的選擇

4 結(jié)語(yǔ)

列車(chē)全自動(dòng)運(yùn)行與智能運(yùn)維是智慧城市軌道交通發(fā)展的重要方向。本文提出的列檢作業(yè)計(jì)劃管理系統(tǒng)充分適應(yīng)全自動(dòng)駕駛車(chē)輛基地?zé)o人駕駛區(qū)行車(chē)作業(yè)模式，并且打通了智能運(yùn)維體系下各系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)鏈路，實(shí)現(xiàn)了檢修計(jì)劃自動(dòng)生成、作業(yè)任務(wù)無(wú)紙化派發(fā)、人員進(jìn)出庫(kù)無(wú)人化管理，以及故障信息化追溯。規(guī)范了全自動(dòng)駕駛分區(qū)內(nèi)檢修作業(yè)流程，從而達(dá)到節(jié)約人力成本、提升作業(yè)效率、保障運(yùn)營(yíng)安全的目的。目前，車(chē)輛基地列檢作業(yè)計(jì)劃管理系統(tǒng)已在南寧地鐵那洪車(chē)輛基地建設(shè)實(shí)施，系統(tǒng)功能在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中亦可根據(jù)具體需求進(jìn)行優(yōu)化。