車輛段檢修調(diào)度指揮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)探討

馮熙

摘 要：隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，車輛段檢修調(diào)度系統(tǒng)在鐵路運(yùn)營(yíng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。該系統(tǒng)能夠解決傳統(tǒng)車輛段指揮調(diào)度，數(shù)據(jù)采集不全、系統(tǒng)集成不強(qiáng)、實(shí)施監(jiān)控覆蓋面小的局限。車輛檢修調(diào)度系統(tǒng)通過(guò)數(shù)字化場(chǎng)站平面、檢修作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、車輛基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)，以及車輛識(shí)別系統(tǒng)（AEI）、網(wǎng)絡(luò)扣車系統(tǒng)（CMIS）、車輛技術(shù)系統(tǒng)（HMIS）三個(gè)系統(tǒng)的集成，實(shí)現(xiàn)車輛段檢修有序運(yùn)作。

關(guān)鍵詞：車輛段；檢修生產(chǎn)；調(diào)度系統(tǒng)；信息化

1 概述

現(xiàn)代信息技術(shù)對(duì)車輛段檢修調(diào)度管理模式產(chǎn)生重要影響，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)車輛基本參數(shù)、檢修信息的合成；語(yǔ)言編程技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)車輛檢修調(diào)度的多方案比選；互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸和實(shí)時(shí)監(jiān)控。研究車輛段檢修調(diào)度系統(tǒng)對(duì)加強(qiáng)車輛動(dòng)態(tài)集成管理，提高車輛周轉(zhuǎn)效率，增強(qiáng)鐵路運(yùn)力具有重要意義。

2 車輛段檢修調(diào)度作業(yè)現(xiàn)狀

2.1 車輛檢修業(yè)務(wù)流程

車輛段列車檢修業(yè)務(wù)可歸納為“兩檢、一修、一驗(yàn)”?！叭龣z”即預(yù)檢和分檢，“一修”即車輛修理，“一驗(yàn)”即鑒定和驗(yàn)收。

首先，預(yù)檢。列車進(jìn)入車輛段存車線，預(yù)檢員需登記車輛基本信息，逐車檢查列車可疑故障。預(yù)檢員需手工登記預(yù)檢情況，并反饋車輛段調(diào)度員。同時(shí)，將預(yù)檢情況手工輸入車輛檢修管理系統(tǒng)（HMIS）。其次，分檢。調(diào)度員結(jié)合車輛段存車線上的車輛數(shù)量和檢修車間生產(chǎn)能力，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)提出車輛檢修調(diào)度方案。同時(shí)，下達(dá)當(dāng)日車輛檢修工作計(jì)劃。隨后，機(jī)車牽引列車進(jìn)入檢修車間，各檢修班組將列車拆解，列車部件送至專業(yè)車間檢修。第三，施修。各專業(yè)車間對(duì)列車部件的耐久年限和機(jī)械性能進(jìn)行檢查，通過(guò)取料車間調(diào)取維修材料和替換零件。施修過(guò)程需要調(diào)取大量列車零部件和專業(yè)檢測(cè)設(shè)備，為加強(qiáng)列車部件的有效管理，建立了倉(cāng)庫(kù)進(jìn)出料管理系統(tǒng)。第四，鑒定和驗(yàn)收。列車經(jīng)檢修、組裝、驗(yàn)收后，按調(diào)度員指令拉離車輛段。

2.2 車輛調(diào)度工作任務(wù)

車輛調(diào)度系統(tǒng)是列車檢修的核心與樞紐，主要承擔(dān)計(jì)劃制定、進(jìn)度控制、動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)等任務(wù)。

首先，制定車輛段檢修計(jì)劃。一是明確檢修承載力和待檢工作量。檢修承載量包括車輛段檢修車間規(guī)模、臺(tái)位數(shù)量、零部件庫(kù)存、檢驗(yàn)設(shè)備及技術(shù)人員配置等基本信息，以及正在作業(yè)或暫時(shí)空閑的臺(tái)位、設(shè)備、人員等動(dòng)態(tài)信息。待檢工作量主要是存車線上滯留的車輛規(guī)模。二是確定車輛勾序。勾序，即列車由存車線至檢修車間的股道路徑。由于車輛段股道較為復(fù)雜，車輛檢修涉及多個(gè)車間協(xié)同作業(yè)。統(tǒng)籌協(xié)調(diào)機(jī)車股道路徑能夠提高檢修效率。三是發(fā)出檢修指令。確定檢修計(jì)劃和股道勾序后，調(diào)度員要將相關(guān)信息發(fā)至檢修車間。同時(shí)，告知倉(cāng)庫(kù)需調(diào)撥的維修零部件。

其次，檢修車間進(jìn)度控制。一是實(shí)時(shí)監(jiān)控車間檢修作業(yè)進(jìn)度。掌握檢修車間各車輛的存放位置、檢修進(jìn)度、物料供應(yīng)等信息。二是組織車間檢修工序，優(yōu)先安排重要緊急的檢修任務(wù)，綜合調(diào)配各檢修車間的設(shè)備、零部件和技術(shù)人員。三是對(duì)已完成鑒定與驗(yàn)收的車輛，及時(shí)重新編組，組織駛離車輛段。

第三，協(xié)調(diào)車輛段內(nèi)外業(yè)務(wù)工作。協(xié)調(diào)車輛段和車站的業(yè)務(wù)關(guān)系，使車輛段檢修業(yè)務(wù)總量保持在正常水平；協(xié)調(diào)鐵路沿線各車輛段的檢修任務(wù)，從鐵路全線車輛檢修宏觀分析，適時(shí)增加車輛段檢修業(yè)務(wù)，或?qū)⒈拒囕v段檢修業(yè)務(wù)部分分配至其他車輛段。協(xié)調(diào)車輛段內(nèi)部存車線、檢修車間、倉(cāng)庫(kù)等相關(guān)部門，確保車輛段正常運(yùn)行。

2.3 傳統(tǒng)車輛檢修調(diào)度模式存在的問(wèn)題

車輛段檢修程序復(fù)雜、時(shí)間緊迫、任務(wù)繁重，傳統(tǒng)調(diào)度管理模式較難適應(yīng)現(xiàn)代車輛段檢修的需求，并存在若干問(wèn)題。

首先，數(shù)據(jù)采集問(wèn)題。數(shù)據(jù)采集是車輛檢修調(diào)度的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，需要及時(shí)、準(zhǔn)確的確定車輛型號(hào)、技術(shù)參數(shù)、主要故障、主要零配件等信息。傳統(tǒng)調(diào)度管理采用手工登記、紙質(zhì)傳遞、逐條錄入系統(tǒng)的方式采集信息。預(yù)檢員先將車輛型號(hào)和技術(shù)參數(shù)進(jìn)行手工登記，再將紙質(zhì)登記表格匯總交給調(diào)度員，最后將紙質(zhì)信息錄入管理系統(tǒng)。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模式，數(shù)據(jù)信息錯(cuò)誤、遺漏、錯(cuò)位等情況較為普遍；數(shù)據(jù)采集與交換的及時(shí)性較差；數(shù)據(jù)納入系統(tǒng)具有一定的滯后性。

其次，系統(tǒng)集成問(wèn)題。為了增強(qiáng)鐵路車輛段檢修的信息化管理水平，鐵道部先后研發(fā)和推廣了若干信息管理系統(tǒng)。一是車輛識(shí)別系統(tǒng)（AEI）。目前，我國(guó)鐵道車輛已全部安裝AEI識(shí)別系統(tǒng)，列車運(yùn)行過(guò)程中，安裝在地面的識(shí)別裝置可以與列車上的標(biāo)識(shí)裝置實(shí)現(xiàn)信號(hào)對(duì)接，瞬時(shí)獲取列車基本信息，包括型號(hào)、年檢時(shí)限和技術(shù)參數(shù)等，并將上述信息傳遞至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)。二是網(wǎng)絡(luò)扣車系統(tǒng)（CMIS）。系統(tǒng)對(duì)車輛段管轄范圍內(nèi)的列車進(jìn)行定位和跟蹤，依托AEI識(shí)別系統(tǒng)，掌握車輛檢修時(shí)限，對(duì)超過(guò)車輛檢修時(shí)限的列車發(fā)出強(qiáng)制檢修指令?？圮囅到y(tǒng)能夠減輕預(yù)檢員逐車檢查的工作量，提高預(yù)檢工作效率。三是車輛技術(shù)信息系統(tǒng)（HMIS）。系統(tǒng)完整記錄了車輛各類技術(shù)參數(shù)、歷次檢修時(shí)間、主要故障內(nèi)容、維修方案及零部件需求情況，為車輛檢修和保養(yǎng)提供技術(shù)支持。但是，AEI、CMIS、HMIS系統(tǒng)之間尚未建立數(shù)據(jù)交換端口，暫時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程共享，這使得上述三個(gè)系統(tǒng)成為信息“孤島”，各自為政。同時(shí)，增加了車型、車號(hào)、技術(shù)參數(shù)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的錄入和更新工作量。

第三，實(shí)施監(jiān)控問(wèn)題。目前，車輛段檢修車間尚未實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控全覆蓋，即使車輛檢修車間已安裝視頻監(jiān)控，在調(diào)度管理系統(tǒng)未與車輛技術(shù)信息系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)接前，調(diào)度員很難從實(shí)時(shí)畫面中判斷車輛檢修進(jìn)度。調(diào)度員給出車輛檢修計(jì)劃和零部件供應(yīng)計(jì)劃后，較難實(shí)時(shí)獲取車輛檢修進(jìn)度。因而，缺乏列車檢修進(jìn)度控制的依據(jù)。

3 車輛段檢修調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

3.1 總體設(shè)計(jì)

車輛檢修調(diào)度系統(tǒng)通過(guò)數(shù)字化場(chǎng)站平面、檢修作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、車輛基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)，以及車輛識(shí)別系統(tǒng)（AEI）、網(wǎng)絡(luò)扣車系統(tǒng)（CMIS）、車輛技術(shù)系統(tǒng)（HMIS）三個(gè)系統(tǒng)的集成，實(shí)現(xiàn)車輛段檢修有序運(yùn)作。

首先，建立可視化操作平面。系統(tǒng)自動(dòng)生成股道、存車線、檢修車間、列車位置等信息，使車輛段內(nèi)列車布局較為清晰的呈現(xiàn)在調(diào)度員面前。

其次，采集車輛檢修動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。依托車輛識(shí)別系統(tǒng)（AEI）、網(wǎng)絡(luò)扣車系統(tǒng)（CMIS）、車輛技術(shù)系統(tǒng)（HMIS），動(dòng)態(tài)采集列車基本信息和檢修信息，為車輛檢修調(diào)度提供支撐。

第三，實(shí)時(shí)監(jiān)控車輛檢修進(jìn)度。在檢修車間安裝視頻監(jiān)控，直觀掌握檢修進(jìn)度。

第四，數(shù)據(jù)讀取與修改。車輛檢修調(diào)度系統(tǒng)設(shè)置“讀取”和“修改”兩個(gè)數(shù)據(jù)流，單向箭頭表示僅“讀取”，雙向箭頭表示既能“讀取”，又能“修改”。如AEI、CMIS、HMIS、車輛基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)，車輛調(diào)度系統(tǒng)可讀取和修改。數(shù)字化場(chǎng)站平面、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)信息等數(shù)據(jù)，車輛調(diào)度系統(tǒng)僅能讀取，不能修改。

第五，遠(yuǎn)程查詢與統(tǒng)計(jì)分析。車輛檢修調(diào)度系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)各遠(yuǎn)程終端連接，遠(yuǎn)程終端可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢和統(tǒng)計(jì)分析，但不能修改數(shù)據(jù)。

3.2 功能模塊

車輛段檢修調(diào)度系統(tǒng)由八個(gè)模塊組成。

第一，股道平面模塊。股道平面模塊涵蓋尺度信息和參數(shù)信息。尺度信息，即是車輛段內(nèi)股道的分布形態(tài)、長(zhǎng)度、寬度、轉(zhuǎn)彎半徑等，以及股道中各項(xiàng)設(shè)備的位置、平面尺寸和高度等；參數(shù)信息，即是股道中庫(kù)門、臺(tái)位、調(diào)梁機(jī)等設(shè)備的型號(hào)、承載極限、技術(shù)參數(shù)等。股道平面模塊是車輛調(diào)度的基礎(chǔ)，機(jī)車調(diào)度、車輛檢修等均以股道平面模塊為依托。

第二，現(xiàn)車位置模塊。在股道平面圖以不同色彩的矩形方框表示現(xiàn)車?，F(xiàn)車模塊記錄三類信息，即車輛位置、技術(shù)參數(shù)、檢修進(jìn)度。車輛檢修調(diào)度系統(tǒng)將平面直角坐標(biāo)系賦予股道平面圖，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)車位置的精準(zhǔn)定位，便于調(diào)車路徑計(jì)算。將鼠標(biāo)移至矩形方框，既可顯示車輛基本參數(shù)，該數(shù)據(jù)由AEI系統(tǒng)提供。矩形方框的不同色彩表示檢修進(jìn)度，該數(shù)據(jù)由HMIS系統(tǒng)提供。

第三，調(diào)車作業(yè)模塊。調(diào)車，即是機(jī)車和車輛在場(chǎng)站股道中有指向性的位移。調(diào)車作業(yè)模塊通過(guò)仿真模擬，能夠?qū)崟r(shí)生成和修正調(diào)車作業(yè)。調(diào)車作業(yè)仿真模擬分為計(jì)劃編制和計(jì)劃執(zhí)行兩部分。計(jì)劃編制，即是確定車輛進(jìn)出檢修車間的順序。通過(guò)編程和算法，將現(xiàn)車逐車拖曳至檢修車間，并完成演示，直到一個(gè)批次的調(diào)車計(jì)劃編制完成，最后生成《調(diào)車作業(yè)通知單》。此外，模擬調(diào)車作業(yè)仿真模塊的數(shù)據(jù)庫(kù)要嚴(yán)格按照調(diào)車細(xì)則進(jìn)行，限制整個(gè)調(diào)車過(guò)程，如警沖標(biāo)位置、向空線甩車的規(guī)定、成組的規(guī)定、調(diào)車作業(yè)方法（單推多溜、禁溜、推送、單推單溜）等。計(jì)劃執(zhí)行，即是對(duì)調(diào)車作業(yè)的實(shí)時(shí)跟蹤。當(dāng)完成《調(diào)車作業(yè)通知單》后，現(xiàn)場(chǎng)車輛開(kāi)始調(diào)車，系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)控車輛的位移信息，該批調(diào)車計(jì)劃可以被執(zhí)行、打印、以及中斷操作。為保證數(shù)字化調(diào)度現(xiàn)場(chǎng)與實(shí)地作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)同步，調(diào)度員還可以與調(diào)車組進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊，以掌握調(diào)車計(jì)劃的實(shí)際執(zhí)行情況，在調(diào)車執(zhí)行模塊上輸入相應(yīng)的作業(yè)步驟。

第四，數(shù)據(jù)采集與處理模塊。由于AEI、CMIS、HMIS三個(gè)系統(tǒng)尚未建立數(shù)據(jù)共享，各自執(zhí)行不同的數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)和格式，不能被車輛段檢修調(diào)度系統(tǒng)直接識(shí)別和讀取。需要對(duì)AEI、CMIS、HMIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配、篩選、處理，作為車輛段檢修調(diào)度系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)?；贏EI系統(tǒng)讀取車輛標(biāo)簽，包括型號(hào)、技術(shù)參數(shù)、檢修記錄等，并作為車輛識(shí)別的唯一標(biāo)識(shí)?；贑MIS系統(tǒng)讀取車輛定檢計(jì)劃，自動(dòng)更新段內(nèi)車輛的附屬資料?；贑MIS系統(tǒng)讀取輪對(duì)、軸承等質(zhì)保數(shù)據(jù)。

第五，現(xiàn)車信息讀取與修改模塊。在數(shù)字化股道平面圖上，矩形方框表示現(xiàn)車位置和修程信息，將鼠標(biāo)移動(dòng)至方框，可獲得車輛基本信息；雙擊方框，可顯示車輛的型號(hào)、技術(shù)參數(shù)、檢修方案、調(diào)車計(jì)劃、臺(tái)位設(shè)置等信息。調(diào)度員還可以通過(guò)窗口對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改和調(diào)整，添加必要的調(diào)度記事、計(jì)劃安排、備注等。系統(tǒng)也可以形成邏輯運(yùn)算結(jié)果和業(yè)務(wù)報(bào)表。

第六，車間檢修計(jì)劃與執(zhí)行模塊。車間根據(jù)檢修進(jìn)度動(dòng)態(tài)要求，由車間調(diào)度負(fù)責(zé)編制修車日計(jì)劃表，通過(guò)操作該模塊，給具體的車輛安排待修臺(tái)位，就可以自動(dòng)生成車間的修車生產(chǎn)（半）日計(jì)劃；若需修改現(xiàn)車資料，則可返回編制頁(yè)面，重新生成修車計(jì)劃。修車計(jì)劃以電子文檔的形式在局域網(wǎng)共享。

第七，遠(yuǎn)程終端查詢與分析模塊。鐵路系統(tǒng)遠(yuǎn)程終端對(duì)車輛段檢修情況可進(jìn)行查詢和分析。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)和終端權(quán)限設(shè)置，鐵路系統(tǒng)各級(jí)部門和科室，可以查閱不同車輛段檢修實(shí)況，通過(guò)數(shù)據(jù)報(bào)表的匯總，可以分析車輛段內(nèi)部及車輛段之間檢修運(yùn)營(yíng)情況。通常，遠(yuǎn)程終端查詢和分析模塊僅具有讀取數(shù)據(jù)的功能，而不能修改數(shù)據(jù)。

第八，輔助模塊。輔助模塊圍繞非檢修業(yè)務(wù)，幫助調(diào)度人員實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化辦公與信息傳輸，包括：報(bào)表自動(dòng)統(tǒng)計(jì)分析模塊、車輛檢修邏輯模塊、內(nèi)部辦公模塊、系統(tǒng)數(shù)據(jù)維護(hù)模塊等。統(tǒng)計(jì)報(bào)表是車輛段檢修業(yè)務(wù)水平評(píng)估的重要形式，根據(jù)業(yè)務(wù)種類和時(shí)序，自動(dòng)生成各類報(bào)表，能夠減少調(diào)度員的工作量，提升工作效率。車輛檢修邏輯模塊以AEI系統(tǒng)為基礎(chǔ)， 收集車號(hào)、車型、制造商、檢修時(shí)限等信息，再將整理的信息與CMIS和HMIS系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)拓展，生成車輛技術(shù)參數(shù)、歷次檢修記錄等信息。如制造時(shí)間超過(guò)15年的罐車自動(dòng)提示須做水壓實(shí)驗(yàn)，過(guò)期車按前次廠修日期推算輪對(duì)質(zhì)保月數(shù)等，均屬于這一類業(yè)務(wù)邏輯判斷。內(nèi)部辦公模塊承擔(dān)公文流轉(zhuǎn)、共享、辦理等功能，相當(dāng)于企業(yè)的辦公自動(dòng)化系統(tǒng)。系統(tǒng)數(shù)據(jù)維護(hù)模塊是將與調(diào)度指揮工作相關(guān)的數(shù)據(jù)查詢、修改功能進(jìn)行統(tǒng)一，根據(jù)用戶需要進(jìn)行擴(kuò)展和改進(jìn)。如貨車基礎(chǔ)資料數(shù)據(jù)庫(kù)、用戶登錄信息、系統(tǒng)初始化操作、遠(yuǎn)程查詢?nèi)罩?、施修廠段單位代號(hào)或名稱、企業(yè)自備車終到站名、相關(guān)調(diào)度工作細(xì)則查詢等。

4 車輛段檢修調(diào)度系統(tǒng)測(cè)試與調(diào)試

系統(tǒng)測(cè)試和調(diào)整涉及軟件和硬件兩部分。車輛段檢修調(diào)度系統(tǒng)是建立在AEI、HMIS、CMIS等多個(gè)系統(tǒng)上的集成軟件，測(cè)試的重點(diǎn)包括：一是數(shù)據(jù)庫(kù)匹配程度，即各數(shù)據(jù)庫(kù)中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的標(biāo)識(shí)、數(shù)據(jù)的拓展、數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)更新等問(wèn)題；二是模塊算法的邏輯性。各系統(tǒng)模塊在調(diào)取、修改、計(jì)算、運(yùn)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)時(shí)，是否存在錯(cuò)誤或沖突，從而導(dǎo)致系統(tǒng)計(jì)算錯(cuò)誤或系統(tǒng)運(yùn)行崩潰，尤其是調(diào)車路徑自動(dòng)生成的準(zhǔn)確性；三是不同軟件和模塊的兼容性，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)混雜和擾亂等現(xiàn)象。硬件方面，主要側(cè)重于視頻攝像頭、光感識(shí)別器等設(shè)備的敏感度、清晰度、精準(zhǔn)度；各類光纜和傳輸線路的安全性等問(wèn)題。

5 結(jié)語(yǔ)

車輛段檢修調(diào)度系統(tǒng)是現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)在鐵路運(yùn)營(yíng)中的運(yùn)用，具有多項(xiàng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)。一是數(shù)字化場(chǎng)站模擬顯示，能夠使調(diào)度員實(shí)時(shí)掌握車輛段內(nèi)各設(shè)備、車間、機(jī)車的部分情況。二是多系統(tǒng)集成模塊。集成現(xiàn)有AEI、CMIS、HMIS等系統(tǒng)功能，實(shí)現(xiàn)車輛識(shí)別、網(wǎng)絡(luò)扣車、故障檢修等協(xié)同作業(yè)。三是數(shù)據(jù)庫(kù)匹配與動(dòng)態(tài)更新，通過(guò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)識(shí)別與擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)豐富車輛檢修調(diào)度的數(shù)據(jù)支撐。四是嚴(yán)格控制人工數(shù)據(jù)輸入量，自動(dòng)計(jì)算大量數(shù)據(jù)并生成報(bào)表，避免重復(fù)手工抄錄帶來(lái)的錯(cuò)誤。五是利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)不同級(jí)別用戶組遠(yuǎn)程查詢，信息共享程度高。

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