地铁车辆检修基地智能化管理研究

地铁车辆检修基地智能化管理研究

程永锋1,刘志远2

1、程永锋：杭州中车车辆有限公司，浙江省杭州市，310000

2、刘志远：中数智科（杭州）科技有限公司，310000

摘要：提升地铁车辆的维修智能化检修水平是行业发展的趋势，目前建设智能化维修管理体系难点多，本文从建设智能化维修管理体系难点出发，研究车辆智能化维修管理体系建设的功能需求以及体系构架，并引入多元信息概念，构建基于多元数据的智能检修管理体系，为降低维修成本、提高维修效率和设备可靠性提供重要参考。

关键词：地铁；故障管理；维修；智能化

引言

随着国内城市建设的飞速发展，人口流动速度成为决定城市发展的关键因素，地铁发展速度迎来新的爆发期，同时对地铁运行的安全性、高效性、低成本、网络化、智能化程度的要求也是水涨船高。地铁运行车辆是运载乘客的直接载体，是安全运输、舒适乘坐的最直接呈现载体，其运行成本与维修成本是运营单位管理水平与运维水平的直接体现。在保障地铁系统安全可靠运行的基础上，科学、智能的提升管理与运维水平，降低运行与维修成本已然成为轨道交通行业广泛关注与重点研究的热点问题。近年来，车辆制造水平显著提高，车辆状态修模式管理体系较为完善，伴随人工智能、大数据、设备检测技术的发展，以智能化、数字化为特征的车辆智能化维修管理体系正被不断推广应用。智能化维修管理体系依托大数据技术支持，结合车辆运行设备历史数据与运行参数，采用人工智能算法，对车辆状态与设备故障进行分析与诊断，预测设备寿命，并以此指导现场维修作业。智能化维修管理体系的成功应用需要以车辆故障的分析与研究为基础，特别是关键运行设备，因此，本文首先对车辆故障管理的分析与关键难点进行研究，并以此为基础对车辆智能维修管理体系进行合理优化，使之能够在更多实际场景进行应用，改善维修管理水平，提升维修质量与效率。

1地铁车辆故障管理现状

地铁车辆故障管理重点依靠数据采集系统与诊断分析系统，通过对车辆现场中的质量检验、运行操作、故障与缺陷检测记录，完成车辆运行状态的动态数据收集，依托新型传感技术、智能仪表技术、工业互联网技术、高端芯片激技术以及控制技术，实现地铁车辆在线监测、诊断等功能，能够为用户提供系统故障预测与车辆运行状态分析数据，为智能检修提供重要参考。地铁车辆故障管理归属于运维单位中心领导决策层面，目前国内地铁公司与运维单位多采用状态检修，在平衡保障车辆运行状态与车辆过剩维修时均面临较大困难。

1.1车辆关键部件故障调试数据不完整我国地铁规模发展与车辆技术发展呈现出不平衡，地铁车辆为满足飞速发展的地铁运行规模，造成车辆种类繁多，车辆信息化建设不足现象尤为严重，很多运行车辆的前期可靠性报告不足，诊断与维修资料缺失或者停留在纸质材料中；车辆维修人员水平较为单一，故障处理过程中难以将参数信息进行较为完整的保存，且维修水平参差不齐，数据可靠性较低，因此地铁车辆故障管理前期数据不足，后期需要通过大量的时间与维修经验的积累。

1.2车辆对关键部件预测精度要求与预警技术存在矛盾

车辆运行状态主要取决于关键部件的运行状态，为了迎合新时代地铁发展，对车辆关键部件的预测精度越来越高，要求越来越细，需要对车辆关键部件运行状态通过多渠道进行采集，并对预警阀值做出科学划分与准确定位，并能够对超出预警阀值的数据进行自动识别与有效分析；然而传统的维修管理与技术尚未达到要求，传统维修管理对预警阀值的设定与划分无明确的界定，需对现有维修管理方式进行科学升级。

1.3车辆故障管理一体化程度要求高

车辆故障管理系统的运行过程涉及到故障采集、编码、记录、传递，故障信息流转需要统一、规范的流程，维修效果需要对维修计划、成本、备件成本以及管理制度进行量化评价，维修现场需要对故障进行再次检测、维修效果评测等一系列流程均需统一、规范的流程，对车辆故障管理一体化要求程度较为严苛。

1.4车辆故障管理分析过程复杂、信息化要求程度高

车辆故障管理分析对车辆关键部件以及典型故障完成模型建立，通过对历史数据进行学习，计算出特定部件特定故障的评价指标参数，引入现场维修流程与管理策略，确定价值系数，最终得出维修指导建议，并对系统维修效果进行后续记录，进行自身参数修定；分析维修过程中涉及的每个部件的参数均需要数字信息支持，然而车辆系统复杂、原始信息杂乱无章、资料格式不统一等现象突出，对效率提升、成本较低的信息化需求高，建设过程较为困难。

2车辆智能化维修管理体系建设

2.1车辆智能化维修管理体系功能需求

针对传统检修模式模块化、智能化程度不高，因此在车辆智能化维修管理体系建设时，需要对体系功能进行需求分析，主要应包括以下功能.（1）车辆运行数据显示功能，主要对线路编号、车辆编号、运行线路长度、换乘站点信息、车辆行驶里程、车辆预约检修时间等信息进行显示。（2）车辆检修计划拟定功能，基于车辆运行数据与设备检测参数、人工检测参数等车辆运行数据，拟定该车辆针对特定部件的、科学的检修计划。（3）车辆检修调度指令拟定功能，基于车辆检修计划，在完成对检修基地冗余能力采集的基础上，在车辆调度中心通过对车辆上线、备用车辆等信息分析，拟定车辆检修调度指令。（4）车辆检修工单派发功能，在拟定的车辆调度指令基础上，利用检修工单调度管理模块合理安排检修工作，排定检修工位、检修线路等，另对检修工单进行下发。（5）车辆数据查询功能，建立车辆信息数据库，实现车辆历史故障信息、检修计划、运行状态、检修调度计划等的一键式、分组查询。

2.2车辆智能化维修管理体系构成

车辆智能化维修管理体系基于智能化、模块话设计理念，构建主要有以下体系组成：（1）智能化检修管理体系。该体系以检修现场工作以及车辆参数为依据，统筹车辆维修计划、调度计划、维修质量以及部门合作等方面，以信息化技术为基础覆盖车辆维修以及部门合作，同时能够为现场工作人员提供便于数据查询的终端，便于车辆信息及时查询与更新。（2）智能设备管理体系。该体系主要针对车辆以及车辆关键部件的故障信息收集、状态监测、在线分析等方面，对车辆以及车辆关键部件收集的运行参数铜鼓在线分析，以体系中预警阀值为基准，能够给出车辆以及车辆关键部件的状态，提醒检修人员及时对车辆以及车辆关键部件进行针对性维护，消除安全隐患。（3）检修安全管理体系。该体系对检修现场安全把控，借助检修现场安全管控制度与设备对检修过程中检修人员人身安全进行有效保护，例如隔离开关、远程接地、门禁连锁等设备以及图像智能告警等手段，保证检修各阶段标准化、可视化以及智能化，确认人员安全。

2.3车辆运营安全问题

运营车辆数据与日俱增，不仅带来信息管理压力，车辆安全问题也是日渐突出。一方面车辆是乘客安全的直接保障，其安全隐患对乘客安全将直接产生威胁，另一方面因车辆为题造成车辆晚点、清客甚至救援，会对城市正常运行造成不良现象，影响城市形象，对地铁行业口碑也是较大冲击。因此为保证良好的社会形象，需要最大程度保证车辆运行状态，提升车俩生产质量与维修品质，将轨道交通事故隐患降至最低，这成为车辆生产与运营方的巨大挑战。车辆在交付运营后，运营方需要对车辆大量电气及机械设备进行科学维修，保证车辆连续可靠运行，通常需要在故障出现后，准确查找故障点，分析故障产生原因，解析故障全过程，并制定整改措施；同时需要对车辆制定科学的检修保养方案，将安全隐患进行消除，确保车辆始终处于良好的工作状态。

3.解决方法

3.1采取集中修方式，提高资源利用率

集中修方式是将各维修场地的全部设备设施、维修人员等优势资源集中到一起，成立专业化维修基地。将需要进行定架修的车辆集中到维修基地进行维修。这种维修方式的特点是场地、设备设施、人员、管理方面专业化程度高，可以提供更优质的车辆维修服务，并且相比“分线修”能够降低车辆维修成本，减少资源的重复配置。

3.2通过网络化管理，均衡年度定架修工作量

通过网络化管理统筹规划各条线路车辆的定架修任务，依据现有车辆修程修制、运行图和运行公里数阶梯情况，测算出后几年的定架修计划。首先通过各车型当前修程级别间隔的剩余公里对比确定出调整对象。其次是根据各车型的当前修程级别间隔的剩余公里分布和进入下一修程级别的时间安排，制定第二年定架修车辆的月度目标公里数和推算其余车辆的月均公里数。由于月度目标公里数受节假日运行图、车辆临时任务、故障、整改等影响，波动较大不容易把控，所以由月度换算成年度目标公里数进行把控，实现年度定架修工作量的均衡可控。由于维修人员的数量配比是依据年度定架修工作量制定，因此维修人员的数量也能保持平稳、可控，避免出现因年度定架修工作量忽高忽低导致的维修人员工作“时忙时闲”的情况出现，大幅提高了人员利用率。

3.3优化修程修制，延长车辆维修周期

地铁车辆的维修周期通常是以车辆制造厂提供的维修手册和使用说明书等技术资料并参照同类车辆运营维修经验制定的，维修周期制定上一般偏于保守，与实际维修需求存在一定偏差。随着新的设备、工艺、材料的使用，以及车辆制造技术、故障监控诊断能力和智能化、网络化与信息化水平的日益提高，使地铁车辆维修周期延长成为可能。根据车辆各零部件的实际故障情况、磨耗规律等数据的持续性积累，并进行分析、计算，掌握车辆各零部件历史各阶段的实际工作状态和发展趋势。依托大数据分析研判再优化修程修制，制定更合理的维修周期。

3.4采用互换修缩短车辆库停时间，提高车辆使用率

通过统计分析，制约车辆使用率的主要因素就是车辆维修，而车辆维修中耗时占比最多的就是定架修。制约定架修整体维修进度和效率的因素较多，其中部件维修进度是否能与整车生产进度相匹配，是制约车辆定架修整体进度和效率提升的一个重要因素。车辆部件维修大致分为两部分，自主维修和外委维修，不论是哪种维修方式都是整个车辆定架修中耗时最长、对缩短车辆库停时间影响最大的因素。为提高车辆使用率，缩短定架修库停时间，需要对维修周期较长的车辆部件进行整体互换修。该方法灵活性高、能够更好的利用维修人员的工作时间，有助于灵活安排和开展车辆维修工作，可缩短车辆库停时间的40%左右，效果明显。

3.5探索实施状态修

状态修的实施需要车辆各关键零部件配有实时状态监测和诊断设备，根据设备监测预知车辆部件有无异常风险，当设备监测到有异常情况时能够及时准确的分级别报警提示，确保能够实时掌握各关键零部件的工作状态，保证车辆运营安全。因此，状态修可根据车辆零部件的实际工作状况来确定维修时机，不规定标准的维修范围和周期。

结语

地铁车辆智能化维修是预防性维修重要方式之一，是运营公司降低维修成本、减少过度维修次数、减少人力、提高维修效率和提高设备可靠性的重要途径。但是，建设智能化维修管理体系难点多，需要通过与智能化硬件设备的有机融合进行系统化的设计。只有分清维修所处执行阶段，不断完善管理体系，最终才能达到降本增效、减少故障风险、保障运营安全的目的。地铁车辆智能化检修水平提升是顺应时代发展的趋势，建设智能化维修管理体系难点多，需要对地铁车辆故障管理进行改善，科学设计地铁车辆智能化检修体系，同时融合多源信息的地铁车辆运行状态评估，建立基于多源信息地铁车辆智能化检修体系，只有不断完善智能化检修体系，才能有效地减少维修人工，节约列车的检修资源，提升检修效率和水平。

参考文献

[1]孙洪亮.浅析城市轨道交通车辆检修维护技术体系[J].科技创新导报,2016(11):25-26.

[2]曾银平.智能化,城市轨道交通未来发展方向[J].自动化博览,2016(1):82-84.

[3]田俊峰．高速列车智能运维支持系统研究与实现[D]．杭州：浙江大学．2014