車輛段智慧檢修管理系統(tǒng)應(yīng)用分析

晏新凱 史先勤

（徐州地鐵集團(tuán)有限公司，江蘇 徐州 221000）

1 車輛段概述

在現(xiàn)代城市軌道交通系統(tǒng)中，場段配置情況多為每條運營線路配置一處車輛段與停車場，或在滿足使用條件的情況下僅配置一處車輛段。車輛段通常承擔(dān)本線部分配屬車輛的運用、停放、列車技術(shù)檢查、洗刷清掃和定期消毒等日常維護(hù)保養(yǎng)任務(wù)；承擔(dān)本線部分配屬車輛的雙周/三月檢任務(wù)；承擔(dān)本線全部配屬車輛的定修及臨修任務(wù)；承擔(dān)本線范圍內(nèi)列車運行中出現(xiàn)事故時的救援工作；負(fù)責(zé)本線設(shè)備機具的維修及調(diào)機的日常維修工作；負(fù)責(zé)本線的行政、技術(shù)管理、材料供應(yīng)和后勤管理等工作。停車場除承擔(dān)本線部分列車的乘務(wù)、停放、檢查與清洗工作外，也承擔(dān)本線部分列車的雙周/三月檢任務(wù)，同時協(xié)助本線范圍內(nèi)列車運行中出現(xiàn)事故時的輔助救援工作。

2 智慧檢修管理系統(tǒng)建設(shè)分析

一條線所配屬的列車維護(hù)工作均在地鐵車輛段與停車場完成。目前，地鐵公司車輛和機電設(shè)施的檢修維護(hù)大多采用自修和外委的檢修方式。隨著城市軌道交通建設(shè)與地鐵車輛維修工作的深入開展，對車輛檢修設(shè)備與機電設(shè)施維修養(yǎng)護(hù)設(shè)備配置和應(yīng)用的認(rèn)識也不斷提高[1]。車輛段與停車場應(yīng)用的大型基礎(chǔ)工藝設(shè)備較多，如固定式架車機、不落輪鏇機床、列車自動清洗機、輪對受電弓檢測系統(tǒng)等。一些全自動運行線路還配有360動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。針對段場工藝設(shè)備的配置，地區(qū)地鐵公司根據(jù)車輛維護(hù)經(jīng)驗的積累與應(yīng)用也逐漸達(dá)成共識，即充分利用社會資源與資源共享、縮小投資規(guī)模、滿足各項修程的需要等。

隨著定修到狀態(tài)修到預(yù)防修的理念被提出，運維方在日常的檢修維護(hù)作業(yè)中逐漸認(rèn)識到單個工藝監(jiān)測設(shè)備對車輛狀態(tài)的檢測結(jié)果較為片面，無法形成綜合判斷車輛狀態(tài)以及形成指導(dǎo)列車維修的精準(zhǔn)建議，部分段場工藝設(shè)備之間也存在檢測功能覆蓋面交叉的情況。如不落輪鏇機床的主要功能為對軌道交通列車或軌道工程車在整列編組時不解列；車下轉(zhuǎn)向架輪在不落輪的條件下，對車輛單個輪對的車輪踏面和輪緣進(jìn)行鏇削加工以及對被加工車輪在鏇削前、鏇削中、鏇削后進(jìn)行定位測量、磨耗測量以及幾何精度測量等[2]；根據(jù)測量數(shù)據(jù)得出新的廓形和加工直徑建議等。部分場段配置了受電弓及輪對檢測系統(tǒng)，在列車出勤結(jié)束后回庫時，通過激光和振動傳感器對輪對外形尺寸進(jìn)行檢測，如踏面磨耗、輪緣厚度、車輪直徑、輪對內(nèi)距、車輪踏面擦傷、不圓度等，給出輪對維修建議。不落輪鏇機床如圖1所示，輪對檢測系統(tǒng)如圖2所示。

圖1 不落輪鏇機床

圖2 輪對檢測系統(tǒng)

由不落輪鏇機床和受電弓及輪對檢測系統(tǒng)功能分析可知，不落輪鏇床的側(cè)重點是監(jiān)測輪對在鏇修時的參數(shù)，輪對檢測系統(tǒng)側(cè)重點是監(jiān)測輪對狀態(tài)，給出維護(hù)建議。兩種工藝設(shè)備均可以監(jiān)測車輛輪對的運用狀態(tài)并給出維護(hù)建議，但在實際使用中，兩種設(shè)備的監(jiān)測數(shù)據(jù)大多互相獨立給出，不能互相交叉印證，運維人員僅能針對某一特殊工況得出較為片面的信息，無法從綜合層面評估輪對的狀況。工藝設(shè)備的信息孤島現(xiàn)象在車輛運用與維護(hù)中較為普遍，是目前運維方亟待解決的問題之一[3]。

3 智慧檢修管理系統(tǒng)淺析

文章提出一種段場智慧檢修管理系統(tǒng)配置方式，該系統(tǒng)以滿足整個車輛段及停車場配屬列車檢修業(yè)務(wù)管理需求為目標(biāo)，實現(xiàn)對檢修作業(yè)、工藝檢修設(shè)備狀態(tài)等各項工作的信息化管理。通過實時信息交互與信息共享，可以支持各生產(chǎn)環(huán)節(jié)高效率協(xié)同和順暢銜接，幫助提高車輛檢修效率，降低運維成本，實現(xiàn)對車輛檢修過程中的信息化、網(wǎng)絡(luò)化管理。

車輛智慧檢修管理系統(tǒng)的配置以車輛檢修為核心，對車輛段或停車場的車輛檢修設(shè)備進(jìn)行智能化管理，建立協(xié)同化的作業(yè)流程和協(xié)作體系，提高車輛段及停車場的綜合管理水平。

3.1 段場智慧檢修管理系統(tǒng)架構(gòu)

段場智慧檢修管理系統(tǒng)架構(gòu)利用基礎(chǔ)配置支撐系統(tǒng)，可以僅配置主機服務(wù)器、軟件與接口。其中主機服務(wù)器及附屬設(shè)備布置于DCC，服務(wù)器的容量設(shè)置需要滿足工藝設(shè)備傳輸?shù)臄?shù)據(jù)與下發(fā)數(shù)據(jù)的最大并發(fā)數(shù)，自動實現(xiàn)負(fù)載均衡，以確保數(shù)據(jù)不因意外情況丟失或損壞。服務(wù)器數(shù)據(jù)儲存容量需要滿足工藝設(shè)備、車輛PHM等外部數(shù)據(jù)傳輸儲存的累計需求值，以目前運維需求情況，服務(wù)器容量需要按源數(shù)據(jù)7天的數(shù)據(jù)量配置。由于數(shù)據(jù)量大，服務(wù)器數(shù)據(jù)存儲模塊可以采用較為經(jīng)濟(jì)的機械式硬盤，對數(shù)據(jù)調(diào)用速度需求較高的算法集成模塊，則可以采用固態(tài)硬盤進(jìn)行存儲。該管理系統(tǒng)可以構(gòu)建段場級與車間管理、現(xiàn)場作業(yè)人員應(yīng)用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的綜合采集與分析、反饋。該系統(tǒng)給出的運維決策建議可以用于檢修管理系統(tǒng)的生產(chǎn)調(diào)度指揮、現(xiàn)場作業(yè)監(jiān)控、安全風(fēng)險管控及對作業(yè)人員綜合評價等具體管理類工作。現(xiàn)場作業(yè)人員可以根據(jù)檢修工藝要求，通過工業(yè)手持機、PC等終端接受車間級發(fā)布的運維建議執(zhí)行的具體業(yè)務(wù)操作。

段場智慧檢修管理系統(tǒng)接入的數(shù)據(jù)源（接口）主要包括資產(chǎn)數(shù)據(jù)、組織架構(gòu)數(shù)據(jù)、檢修工藝數(shù)據(jù)、生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)。

資產(chǎn)數(shù)據(jù)包括車輛、檢修工器具、物料等資產(chǎn)數(shù)據(jù)的定義與導(dǎo)入；組織架構(gòu)數(shù)據(jù)包括作業(yè)人員、班組、車間、權(quán)限配置等信息；檢修工藝數(shù)據(jù)包括工藝設(shè)備自身狀態(tài)數(shù)據(jù)與監(jiān)測數(shù)據(jù)等相關(guān)信息，其中數(shù)據(jù)傳輸可以根據(jù)工藝設(shè)備預(yù)留接口選用4G/5G或WLAN、硬線形式組建網(wǎng)絡(luò)通道進(jìn)行傳輸，但如果選用4G或5G組網(wǎng)則系統(tǒng)防火墻需要同步配置，也可以采用無線接入點對生產(chǎn)區(qū)域進(jìn)行無線全范圍覆蓋，以便運維人員利用工業(yè)手持機對數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)包括車輛檢修、檢修設(shè)備（如固定式架車機、不落輪鏇床、列車清洗機等），在業(yè)務(wù)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的動態(tài)數(shù)據(jù)可以通過檢修工藝數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)通道一并進(jìn)行發(fā)送，外部專業(yè)數(shù)據(jù)如視頻監(jiān)控、車載PHM等數(shù)據(jù)，可以通過通信專業(yè)布置的WLAN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行接入與運用。

3.2 段場智慧檢修管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理

對于交派班與工單流轉(zhuǎn)等信息管理，一般各地段場已經(jīng)有成熟的架構(gòu)與處理流程，與維修建議的結(jié)果判斷無直接聯(lián)系，可以直接與檢修管理系統(tǒng)進(jìn)行融合嵌套。針對該系統(tǒng)接入的各工藝設(shè)備與車輛PHM等數(shù)據(jù)的架構(gòu)與處理方式進(jìn)行探討，提出段場智慧檢修系統(tǒng)架構(gòu)。

段場智慧檢修管理系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示。

圖3 段場智慧檢修管理系統(tǒng)架構(gòu)

工藝設(shè)備與車輛的監(jiān)測源數(shù)據(jù)，可以通過布置的工藝數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通道和通信WLAN傳輸至檢修管理系統(tǒng)服務(wù)器，在檢修管理系統(tǒng)服務(wù)器中，按系統(tǒng)集成度分析對傳輸?shù)脑磾?shù)據(jù)有2種處理方式。

（1）通過對接各工藝設(shè)備與車輛設(shè)備供應(yīng)商，數(shù)據(jù)處理算法在智慧檢修系統(tǒng)服務(wù)器進(jìn)行底部集成，各工藝設(shè)備和外部接口等數(shù)據(jù)傳輸存儲在智慧檢修管理系統(tǒng)服務(wù)器中，設(shè)有算法集成與應(yīng)用模塊，各工藝設(shè)備和車載PHM集成后的算法可以直接根據(jù)需求調(diào)用所需監(jiān)測源數(shù)據(jù)并進(jìn)行綜合運維分析，輸出維修建議結(jié)果，以達(dá)到綜合分析評估車輛狀態(tài)的目的。如可以根據(jù)不落輪鏇機床、輪對監(jiān)測系統(tǒng)與車載轉(zhuǎn)向架檢測系統(tǒng)進(jìn)行算法集成，集成后的算法即為針對車輛輪對的綜合監(jiān)測判別應(yīng)用，對輪對磨耗、幾何精度、輪緣厚度、車輪直徑、輪對內(nèi)距等源數(shù)據(jù)進(jìn)行交叉判別與校核，輸出故障運維點，可以極大提高運維建議的輸出準(zhǔn)確度，甚至可以達(dá)到故障預(yù)警的效果。該方式的優(yōu)勢是可以集中對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，綜合得出車輛維護(hù)維修建議，整合程度、信息交叉印證程度與建議精準(zhǔn)度較高，對維護(hù)人員要求較低；缺點是投資成本較高，實施難度大，且設(shè)備廠商大多不愿將集成自身算法，需要由運維方提出強制需求或加強管理，對接較為困難。

（2）各系統(tǒng)設(shè)備或車輛PHM在自身服務(wù)器對車輛監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，僅在智慧檢修管理系統(tǒng)服務(wù)器對傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲與整合，算法無須進(jìn)行集成，各設(shè)備提供監(jiān)測結(jié)果在服務(wù)器進(jìn)行統(tǒng)一故障測量值匯總，依據(jù)車輛部件分類輸出，以各監(jiān)測設(shè)備型號（如車載受電弓監(jiān)測系統(tǒng)、段場弓網(wǎng)檢測系統(tǒng)等）為下屬項點，將車輛故障部件具體位置、故障類別、測量數(shù)據(jù)、故障判別依據(jù)等信息形成綜合工單，系統(tǒng)形成工單后，再由運維技術(shù)人員對故障工單結(jié)論進(jìn)行人為判別后給出運維建議，輸出至終端進(jìn)行發(fā)布。該方式的優(yōu)勢是實施簡單、投資成本較低、服務(wù)器無須過多硬件配置；缺點是需要人工對輸出結(jié)果進(jìn)行綜合判斷并發(fā)布維修建議，運維建議準(zhǔn)確度與員工素質(zhì)有較大關(guān)系，對運維人員技術(shù)專業(yè)性與復(fù)合性要求較高。

搭建智慧檢修管理系統(tǒng)是運維集成化、智能化與綜合化的有效解決手段之一。運維方可以根據(jù)自身對車輛運維的熟練度與投資成本進(jìn)行綜合考慮選擇，合理搭建段場智慧檢修管理系統(tǒng)，可以將段場工藝設(shè)備與車載維修系統(tǒng)進(jìn)行綜合集成，減弱設(shè)備信息孤島現(xiàn)象，增加檢修信息的交叉性與精準(zhǔn)性，為運維方提供有效的運維技術(shù)支持。

4 結(jié)語

文章基于地鐵車輛段工藝設(shè)備配置情況提出了一種車輛段智慧檢修管理系統(tǒng)，運維方可以根據(jù)自身需求合理配置車輛段智慧檢修管理系統(tǒng)，有效提升檢修信息的精準(zhǔn)性與復(fù)合性，減少設(shè)備的信息孤島現(xiàn)象。