淺析軌道交通車輛全壽命周期的信息化管理模式

張仕華

成都中車軌道裝備有限公司，中國·四川 成都 610500

近年來中國軌道交通行業不斷發展，軌道交通在城市交通體系中的地位越來越重要。然而目前軌道車輛全壽命周期管理往往缺乏有效的信息化管理手段，導致車輛新造、運營、維保、檢修等信息數據分散，無法實現信息共享，車輛的檢修仍以故障維修和計劃檢修為主，存在一定的過度修現象。這種情況的存在，對軌道交通車輛的運行安全穩定產生負面影響，增加運營成本，影響軌道交通的發展。為推動軌道交通車輛的安全、穩定、低成本運行，需要加強軌道交通車輛全壽命周期的信息化管理。基于此，論文主要針對軌道交通車輛全壽命周期的信息化管理展開相關探討分析。

軌道交通車輛；全壽命周期；信息化

1 引言

如今的軌道交通車輛種類繁多，運營環境復雜，使用壽命長，構造和技術也日新月異，建立先進的軌道交通車輛全壽命周期的信息化管理系統是現代軌道交通行業中必不可少的一項任務。中國軌道交通全壽命周期分為車輛制造、車輛運營、車輛維保、車輛檢修、車輛報廢等環節，論文主要討論車輛運營、車輛維保、車輛檢修等環節的信息化管理，討論構架一種有效的軌道交通車輛全壽命周期信息化管理系統，全面提升車輛的運營、維保和檢修智能化和智慧化水平，保證軌道交通車輛全壽命周期的安全運營。

2 軌道交通車輛全壽命周期信息化管理系統

軌道交通車輛的運營、維保和檢修是確保軌道交通運輸系統穩定性的重要環節。然而很多城市的軌道交通車輛全壽命管理過程中未能引入先進的管理技術，導致管理水平質量低，信息化水平不足，無法保障軌道交通運輸系統的穩定性、安全性和經濟性。

因此基于軌道交通車輛產品數字化模型，以常規運營、日常維保、架大修等業務場景為基礎，以數據采集和數據應用為支撐，搭建完整的車輛數字模型，通過RCM（Reliability Centered Maintenance）、RAMS（Reliability Availability Maintainability Safety）等分析手段，優化修程修制，實現精準排故，將傳統的事后檢修、計劃檢修升級為預測檢修和精準檢修，全面提升車輛全壽命周期管理的智能化和智慧化水平，保證軌道交通車輛全壽命周期的安全運營（見圖1）。

圖1 軌道交通車輛全壽命周期信息化管理系統

3 軌道交通車輛全壽命周期信息化管理系統框架

軌道交通車輛全壽命周期信息化管理系統可以分為：車輛運營、車輛維保、車輛檢修等三大子系統，分別是對應車輛運營的故障預測與健康診斷管理系統（PHM 系統，Prognostics Health Management）、車輛維保的線網資產管理及運營生產管理系統（PMS 系統，Production Management System）和車輛檢修的城軌車輛檢修系統（MRO 系統，Maintenance，Repair & Overhaul）。

3.1 PHM 系統簡介

PHM 系統能實時監測車輛運營狀態，實現故障精準預警、預測，指導現車故障快速處置，降低運營風險，保證車輛安全。PHM 系統的數據主要來源于車載數據、日常維保數據、軌旁監測設備等。PHM 系統可以用數據完整性實現預測更精準，以數據準確性保證模型更有效，以數據實時性保證監測更高效。可以對車輛的牽引系統、制動系統、空調系統、車門、網絡、轉向架等開發有針對性的故障預測模型。故障預測模型作為PHM 系統的核心，全場景覆蓋、全鏈條貫通、驗證全面的故障預測模型，能支持車輛故障處理的高效決策，保證車輛運營安全可靠。利用PHM 系統的數據診斷模型，可實時監測車輛狀態，提前發現潛在故障，實現車輛運營故障的精確預警、預判。并且可以針對發現的故障問題，提供有效的故障解決方案，指導維保人員快速處置故障，提升運營和維保效率[1]。

3.2 PMS 系統簡介

PMS 系統可以全面、精準、高效地管理軌道交通行業的海量運營數據,直面線網化運營的考驗,實現資產線網化、一體化管控。通過搭建在線監測大數據平臺，充分利用生產大數據,借助先進監測技術,從運營、設備、管理等三個方面，解決大線網規模下運維時間壓縮、關鍵設備問題陡增及人員培養等運營管理困境，實現自動化、信息化的“兩化智慧融合”，實現系統設備的綜合評價管理,實時告警預替,提升精細化維保管理水平,實質推動維保模式向狀態修轉變[2]。

3.3 MRO 系統簡介

MRO 系統通過獲取車輛部件的檢查數據，對部件的狀態演變過程進行確認；同時結合部件更換和維修，確定下一階段車輛運維的基準，實現質量可靠、成本最優、修時最短的車輛維修。

通過采集車輛運營數據，部件拆解前數據、檢修數據、裝配數據和試驗數據，保證基準準確可靠。從應用出發，系統規劃數據采集，實現“需要的數據有高效采集渠道、采集的數據有高效應用場景”。通過優化工序作業流程，提升自動化率，保證檢修產品安全和可靠，實現資源的最優化配置。以數據為支撐，通過模型分析，減少過度修，延長檢修周期，做實狀態修，保證修程優化有據可依。

4 軌道交通車輛全壽命周期管理信息化系統運用現狀

PHM 系統故障模型需拓展到日常維保業務，目前維保作業設備、MRO 系統尚未與PHM 系統實現數據互通。維保作業主要依靠成都地鐵PMS 系統管控，包括計劃排產、工單下發、工單執行故障管理等，日常維保作業（里程檢、均衡修）均在PMS 管控。PMS 作業工單缺少人員、物料、工具等標準化策劃。現有的工單數據、設備檢測數據僅為記錄作業作用，尚未驅動優化日常維保業務。現有的MRO 系統獨立運行，整個檢修過程沒有涉及與PHM、PMS 系統進行數據交互與共享。過程數據需人工記錄，勞動強度大、重復工作多，缺少數據采集系統。

后續補強方向：利用產線數字化集成技術，打通PHM、PMS、MRO 系統數據，實時掌握產品新造、運營、維保、檢修等信息，打通生產制造各環節數據，實現工藝、質量、生產、采購等信息共享，將事后檢修、計劃檢修升級為預測檢修和精準檢修。

4.1 三大子系統的邏輯關系

基于軌道交通車輛全壽命周期運用業務場景，分析PHM、PMS 及MRO 三個核心業務板塊之間的關系，為軌道交通車輛全壽命周期信息化管理系統厘清搭建思路（見圖2）。

圖2 PHM、PMS 及MRO 三大子系統的邏輯關系

規范PHM 系統數據源，解決數據來源規范性和故障預測模型的持續優化和驗證；融合維保數據，保證數據采集的完整性、準確性，支撐模型優化。補強基于業務場景的模型驗證，強化狀態監測、故障預警機制。基于PHM 故障預測，修正日常維保重點。基于修程內日常維保數據，提供PHM故障預測參考。結合日常維保數據，優化架大修修程修制，完善結構化工藝設計。

優化MRO 系統，結合數據自采，達成數據貫通，滿足架大修業務需求。基于修程間架大修狀態變化，優化日常維保項點。進行業務和系統融合，打通PMS 日常維保數據、PHM 系統數據對架大修業務的數據支撐。

日常維保作為整個業務鏈的關鍵環節，需要補強做精，提升PMS 系統數據質量；基于日常維保數據積累，支持架大修內容的優化。結合軌道車輛數字化模型，進行修程、工藝、作業方式優化，實現精益維保。

4.2 三大子系統存在的問題

設計工藝層面：檢修規程結構樹不匹配；檢修規程分類分級不統一；規程文件未進行無紙化管理；物料與工單未建立關聯關系。標準執行方面：施工人員需在MRO、PMS雙系統錄入信息，重復工作多；數據采集主要依靠人工錄入；物料齊套性需人工核實；不同類型物料管理流程不統一。故障處置層面：PMS 與MRO 系統故障樹結構層級不一致；MRO 系統缺少故障信息編碼；PMS 系統缺少類似故障字典的標準化解決方案。系統邏輯層面：PMS 系統缺少專用的工藝設計平臺，需手動維護信息；MRO 與PHM、PMS 系統未實現數據貫通；業務系統手動錄入數據缺乏規范性和校驗機制。

4.3 問題解決思路

對標業主修程分類分級標準，求同存異建立映射關系，制定分級策略，實施結構化工藝設計，兼容PMS 系統和MRO 數據需求；實現作業數據和設備數據應采盡采，完善異常數據的處理流程，在實現人工錄入數據完整性的同時簡化錄入方式；融合系統，厘清系統架構差異，優化MRO 系統功能，融合PMS 業務需求，實現數據同源，數據共享，變更同步。

最終達到厘清設計工藝過程、執行過程、故障處理以及系統集成的差異性，以日常維保業務為抓手，聚焦修程分類分級的統一性、維保數據的完整性以及MRO 與PMS 系統融合，實現數據同源、信息共享。

5 軌道交通車輛全壽命周期管理信息化系統搭建思路

基于全壽命周期管理理念，從檢修設計、工藝設計到生產執行全流程的日常維保作業策劃，實現全壽命周期業務信息化，檢修與工藝設計結構化，生產作業更精益、更精簡、更可控。以做準PHM、做精日常維保、做實架大修的總體要求，進行軌道交通車輛全壽命周期管理信息化系統搭。通過建構建車輛故障樹，指導司機快速排故和應急處理，實現故障精確定位，減少救援、掉線等故障。構建故障字典和標準解決方案，將人員配置、物料需求、維修工具等納入故障字典，推進車輛故障及段內臨時作業處理標準化和模塊化，提升處置效率。優化PMS 系統故障記錄規則，保證故障記錄數據完整性，實現PMS 系統和PHM 系統融合。優化現有修程修制，圍繞可靠性指標，構建數據驅動模型，實現車輛狀態修，延長車輛檢修周期，支撐修程修制優化。最終實現軌道交通車輛全壽命周期運營安全、可靠，維保檢修業務的提質、增效、降本、優員等目標[3]。

6 軌道交通車輛全壽命周期智能運維的展望

軌道交通是現代城市交通發展的重要組成部分，而軌道車輛作為軌道交通的核心載體，其安全性和運行效率直接影響著城市交通的發展。因此，在軌道交通的發展中，軌道車輛的全壽命周期管理工作顯得尤為重要。信息化技術是指利用智能化設備和先進技術實現對車輛的快速、準確、全面管理，并能夠實現故障預警和維護管理等功能。隨著智能檢修技術的不斷發展和應用，其應用范圍也愈發廣泛，已經成為軌道車輛檢修的主要手段。

通過做精日常維保、做實架大修、做準PHM 業務，以軌道車輛全壽命周期管理為目標，依托信息化系統和數字化、智能化裝備，多措并舉，打通運營監測PHM 系統、日常維保PMS 系統和架大修MRO 系統業務數據鏈，賦能場景，實現車輛運營過程安全可靠、檢修過程提質增效、生產環節降本優員。

7 結語

軌道交通車輛的全壽命周期管理工作是確保城市交通安全運行的重要保障，智能信息化技術是提高管理效率的關鍵手段，而引入物聯網、傳感器、大數據分析與預測等先進技術則是實現故障預警功能的重要途徑。通過不斷優化，進一步提高車輛的安全性和運行效率，讓軌道交通更好地服務于人民群眾。