周斌 上海鐵路局車輛處

動車組二級檢修計劃編制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

周斌 上海鐵路局車輛處

隨著高鐵的快速發(fā)展，動車所面臨著動車組配屬車型復(fù)雜、配屬體量增大、生產(chǎn)組織格局多變、運(yùn)行圖調(diào)整頻繁、交路走行公里數(shù)分散的現(xiàn)狀，導(dǎo)致以傳統(tǒng)的人工測算方式編排出的檢修月、周計劃存在著各種問題。通過信息化的手段，建立檢修計劃智能編制系統(tǒng)，可以更合理、科學(xué)地優(yōu)化動車組檢修、上線計劃，提高動車組運(yùn)用檢修效率。

動車組；檢修計劃；智能編排；信息化

當(dāng)前，動車組二級檢修月、周計劃的編制以傳統(tǒng)的人工測算方式為主。但是由于配屬車型復(fù)雜、生產(chǎn)組織多變、交路走行公里數(shù)分散、計劃測算方式簡單等因素，導(dǎo)致人工編排的計劃通常上線率偏低、均衡性較差、兌現(xiàn)率不高，而且時常發(fā)生修程安排錯誤的情況。因此，建立一套動車組檢修計劃智能編制的系統(tǒng)，既可以更合理、科學(xué)地優(yōu)化動車組檢修、上線計劃，提高動車組運(yùn)用和檢修效率；同時也能大大減輕計劃調(diào)度員、檢修工程師的工作量和工作難度，提高人員工作效率。

1 研發(fā)目標(biāo)

根據(jù)車組配屬、交路信息、檢修能力、庫線能力等情況，建立可以自動編排動車組月、周檢修計劃以及每日動車組開行計劃的計劃編制平臺。在保證配屬動車組各項修程均在規(guī)定檢修周期內(nèi)完成的基礎(chǔ)上，同時滿足以下要求：

（1）同時考慮二級檢修計劃與動車組開行計劃，生產(chǎn)檢修計劃和運(yùn)用計劃。通過車組擔(dān)當(dāng)交路的走行公里數(shù)來測算車組的檢修計劃，提高計劃的指導(dǎo)性。

（2）檢修計劃中各級修程的測算應(yīng)盡量貼近檢修周期上限，以提高車組可用率，減少不必要的過度維修，降低維修成本。

（3）檢修計劃中各項修程的安排應(yīng)相對均衡，避免末段時間內(nèi)的高等級修程集中到達(dá)，導(dǎo)致檢修能力、備用車組無法滿足的情況。

（4）適應(yīng)一個計劃周期內(nèi)，車組配屬量變化或運(yùn)行圖變化對檢修計劃測算產(chǎn)生的影響，以保證檢修計劃的兌現(xiàn)率。

（5）兼顧動車組輪軸相關(guān)修程(輪對軸承注脂、空心車軸探傷、輪輞輪輻探傷)的檢修安排，在計劃編制時必須明確至車廂號、軸位。

（6）同時針對節(jié)假日臨客開行較多的特點(diǎn)，對部分檢修項目提前安排施修，保證新舊交接期間，各項計劃的平穩(wěn)過渡。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)基于J2EE的SOA架構(gòu)，采用Spring進(jìn)行組件管理，SpringMVC開發(fā)RESTfulWebService接口，接口數(shù)據(jù)以json格式封裝，利用Ibatis框架構(gòu)建數(shù)據(jù)訪問層，客戶端采用瀏覽器，基于HTML+CSS+JS開發(fā)客戶端頁面，使用了JQuery框架，通過ajax調(diào)用服務(wù)器端REST接口獲取數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)庫采用Postgresql，服務(wù)器端運(yùn)行于Tomcat容器內(nèi)，服務(wù)器程序部署于SUSELinux環(huán)境下。

3 算法設(shè)計

3.1 算法概述

二級檢修計劃采用啟發(fā)式算法，通過建立預(yù)測模型(PredictModel)，采用滾動優(yōu)化(RecedingHorizonOptimization)的策略，將無限時域的全局優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為滾動的有限時域問題，通過預(yù)測模型對控制策略進(jìn)行性能指標(biāo)的評估，通過車組的維修實(shí)績反饋(Feedback)回系統(tǒng)來修正下一步的優(yōu)化，構(gòu)成一個閉環(huán)優(yōu)化系統(tǒng)。既考慮了系統(tǒng)中當(dāng)前相對不變的一些因素，如車組信息、交路信息、維修能力約束等，同時也將車組故障臨修、交路變更等不確定性因素反饋到系統(tǒng)中，提高了計劃在不確定因素下的穩(wěn)定性和魯棒性，確保了計劃的指導(dǎo)性和兌現(xiàn)率。

3.2 目標(biāo)函數(shù)

（1）在制定二級修計劃時，要考慮的是提高檢修效率，提高車組的運(yùn)用效率，同時盡量讓每日的檢修工作量均衡，故設(shè)計了以下目標(biāo)：

檢修周期指標(biāo)X

假如車組C1每個修程檢修時距上次檢修的時候的走行公里數(shù)（天數(shù)）為M1，而該修程的公里數(shù)（天數(shù)）周期上限為M：

檢修周期指標(biāo)X1=M1/M；

則該計劃的檢修周期指標(biāo)X=(X1+X2+....+Xn)/N；

檢修周期指標(biāo)的數(shù)值越高，意味著車組越貼近檢修周期的上限，計劃安排越為合理。

檢修均衡性指標(biāo)Y

假設(shè)整個計劃安排了未來N天的檢修和開行計劃，每天檢修的車組數(shù)分別為K1，K2....Kn，則每日平均檢修車組數(shù)為：

K=(K1+K2+...+Kn)/N

檢修均衡性指標(biāo)Y=((1-ABS(K1-K)/K)+(1-ABS(K2-K)/K) +...+(1-ABS(Kn-K)/K))/N；

檢修均衡性指標(biāo)數(shù)值越高，說明車組各項修程安排均衡性越佳。

扣車效率指標(biāo)Z

Z=（扣車次數(shù)×天數(shù)）/總扣車數(shù)量

其中，計算總扣車數(shù)量的時候，一個車扣多次數(shù)量為1；

扣車效率指標(biāo)數(shù)值越高，說明車組無效扣車次數(shù)越少，扣車效率越高。

車組可用率指標(biāo)

假設(shè)在周期為N天的整個計劃中，每天上線運(yùn)行的車組數(shù)分別為U1，U2....Un，備車數(shù)為R1，R2......Rn，每日配屬的車組數(shù)分別為：H1，H2….Hn，則：

可用率指標(biāo)Q=((U1+U2+....+Un)+(R1+R2+....+Rn))/(H1+H2+.... +Hn)

車組可用率指標(biāo)數(shù)值越高，說明一段周期內(nèi)的實(shí)際可用車組數(shù)量越多。

（2）二級修計劃的目標(biāo)函數(shù)為O=檢修周期指標(biāo)X×檢修均衡性指標(biāo)Y×扣車效率指標(biāo)

（3）二級修計劃的遴選辦法

假如算出N個二級修計劃J1，J2，J3....Jn，其目標(biāo)函數(shù)值分別為O1，O2，....On，則目標(biāo)函數(shù)值最大的前3個計劃J1、J2、J3；對于這三個計劃，取可用率指標(biāo)Q最大的一個計劃。

4 系統(tǒng)應(yīng)用情況

動車組二級檢修計劃編制系統(tǒng)于2012年6月完成基本功能的開發(fā)及系統(tǒng)測試，并在上海南動車所試用；2013年4月開始在虹橋動車所試用，并針對虹橋動車所動車所配屬車型復(fù)雜、配屬體量增大、生產(chǎn)組織格局多變等特點(diǎn)進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整；2013年9月開始在南翔動車所正式使用，并關(guān)聯(lián)輪軸管理系統(tǒng)以涵蓋輪對軸承注脂計劃，截至目前，反映良好。選取該系統(tǒng)在上海動車段南翔動車所7、8月份人工編排計劃和11、12月份系統(tǒng)自動編排計劃的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，結(jié)果如表1所示。

表1 動車組二級檢修計劃編制系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)

由表1數(shù)據(jù)可知，通過智能計劃編排系統(tǒng)編制的動車組月檢修計劃在檢修周期指標(biāo)、均衡性、扣車效率、可用率均得到優(yōu)化，計劃整體提升平均達(dá)到36%。

5 結(jié)束語

動車組二級檢修計劃系統(tǒng)的開發(fā)，解決了當(dāng)前動車組檢修計劃與運(yùn)用計劃脫節(jié)帶來的上線率偏低、車組可用率不高、均衡性較差、兌現(xiàn)率不高的問題，適應(yīng)了動車組快速發(fā)展的需求，是動車組信息化管理的重要組成部分、科學(xué)決策的必要技術(shù)手段、高效作業(yè)的主要標(biāo)志。

責(zé)任編輯：王華 徐偉民
來稿日期：2014-01-15