上海軌道交通列車智能檢修計(jì)劃系統(tǒng)研究

解嵩博 宗志祥

(上海地鐵維護(hù)保障有限公司車輛分公司，200235，上?！蔚谝蛔髡撸呒?jí)工程師)

近年來，隨著城市軌道交通的蓬勃發(fā)展，檢修業(yè)務(wù)量顯著增大[1]，對(duì)檢修計(jì)劃也提出了更高的要求?？茖W(xué)合理地安排列車檢修計(jì)劃，可以有效利用現(xiàn)有檢修資源、提高檢修作業(yè)的效率、節(jié)省檢修費(fèi)用[2]，有效保障列車運(yùn)營的安全可靠。

1 列車檢修管理模式現(xiàn)狀

1.1 檢修管理模式的局限性

目前，上海地鐵現(xiàn)行的列車檢修管理模式，是基于計(jì)劃維修為主線的管理模式，包括了日檢、均衡修、架大修等內(nèi)容。對(duì)于臨時(shí)突發(fā)的專項(xiàng)普查、整改、重大故障或臨時(shí)故障的處置等類活動(dòng)，都難以在目前的列車檢修生產(chǎn)管理模式中得到很好的管控，而且最終又會(huì)對(duì)列車檢修造成以下影響：① 因?yàn)椴荒芗皶r(shí)有效地共享信息，降低了各項(xiàng)檢修工作的協(xié)同檢修效率；② 由于突發(fā)故障導(dǎo)致生產(chǎn)工作任務(wù)繁重，維修班組人員分配工作任務(wù)效率低，進(jìn)而導(dǎo)致人員使用設(shè)備的效率低；③ 由于缺乏有效的管控手段，檢修人員的專業(yè)水平不足，故維修管理不能實(shí)現(xiàn)精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化；④ 物料消耗高，人工成本虛高。

因此，在列車面臨突發(fā)的檢修任務(wù)時(shí)，現(xiàn)有的檢修管理模式存在局限性。隨著大數(shù)據(jù)逐漸被運(yùn)用到城市軌道交通行業(yè)中，采用智能檢修計(jì)劃系統(tǒng)對(duì)城市軌道交通列車的檢修計(jì)劃進(jìn)行管理，將會(huì)成為未來城市軌道交通列車檢修管理的新模式。

1.2 檢修管理模式的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

目前，上海地鐵列車檢修管理模式主要依托智能運(yùn)維平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)，其主要有專家系統(tǒng)、檢修規(guī)程、檢修計(jì)劃、檢修執(zhí)行等4個(gè)環(huán)節(jié)[3]。其中，檢修計(jì)劃環(huán)節(jié)需綜合設(shè)備狀態(tài)及維修條件來制定維修計(jì)劃，并推送維修任務(wù)，是檢修規(guī)程后、檢修執(zhí)行前的最關(guān)鍵一環(huán)，承載著檢修規(guī)程的正確、合理運(yùn)用，也是檢驗(yàn)規(guī)程中檢修活動(dòng)定義有效性、可執(zhí)行性的關(guān)鍵步驟。此外，檢修計(jì)劃還是檢修執(zhí)行的前提。沒有合理的檢修計(jì)劃做指引，檢修執(zhí)行工作就會(huì)出現(xiàn)混亂。一旦出現(xiàn)臨修、故障修及正線亂表等特殊情況，檢修計(jì)劃會(huì)面臨更多不確定因素。因此，需改變管理理念，由事后管理轉(zhuǎn)變?yōu)槭虑肮芾怼?/p>

2 列車智能檢修計(jì)劃系統(tǒng)介紹

隨著上海軌道交通智能運(yùn)維系統(tǒng)的全面覆蓋，為更好地發(fā)揮其大數(shù)據(jù)平臺(tái)的作用，并對(duì)其衍生功能進(jìn)行開發(fā)應(yīng)用，列車智能檢修計(jì)劃系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

2.1 列車智能檢修計(jì)劃限制條件

列車智能檢修計(jì)劃的主要限制條件有：① 各基地檢修資源限制(工作日與節(jié)假日各基地的檢修條件不同)；② 運(yùn)行車次限制(不同運(yùn)行圖的早高峰出庫數(shù)與平時(shí)出庫數(shù)不同)；③ 運(yùn)營限制(部分檢修項(xiàng)只能扣車完成，部分檢修項(xiàng)優(yōu)先在早高峰時(shí)段完成)；④ 可同時(shí)進(jìn)行多個(gè)檢修項(xiàng)，但檢修項(xiàng)間不能沖突；⑤ 各檢修項(xiàng)有各自獨(dú)特的選車規(guī)則，如指定車次、按計(jì)劃日期選車、按間隔選車等；⑥ 架大修車、季度清掃車、故障車等特殊情況[4]。

2.2 列車智能檢修計(jì)劃生成邏輯

如圖1所示，列車智能檢修計(jì)劃系統(tǒng)的生成邏輯主要分為3個(gè)步驟：

圖1 列車智能檢修計(jì)劃生成邏輯圖

第一步，根據(jù)現(xiàn)有可用列車，結(jié)合列車當(dāng)日的檢修項(xiàng)目，確定當(dāng)日檢修計(jì)劃表。

第二步，利用既有檢修計(jì)劃表、今明日檢修事項(xiàng)，生成明日用車車次。

第三步，對(duì)明日用車計(jì)劃校驗(yàn)。主要校驗(yàn)是否有檢修項(xiàng)、和運(yùn)營計(jì)劃是否有沖突、基地列車數(shù)、后日檢修事項(xiàng)等，確定列車可用狀態(tài)，最終形成明日用車計(jì)劃表。

2.3 列車智能檢修計(jì)劃系統(tǒng)的功能

列車智能檢修計(jì)劃系統(tǒng)旨在結(jié)合列車實(shí)時(shí)的運(yùn)營情況(含每日運(yùn)營圖定列車安排及列車運(yùn)營故障情況)及列車的各項(xiàng)檢修修程修制要求(含列車架大修、均衡修、日檢、各類洗車修程、各類整改及各類普查)，通過大數(shù)據(jù)及人工智能等技術(shù)手段幫助檢修人員智能制訂更為合理的生產(chǎn)計(jì)劃，通過分析檢修數(shù)據(jù)與列車運(yùn)營狀態(tài)之間的關(guān)聯(lián)，不斷優(yōu)化提升檢修水平，實(shí)現(xiàn)城市軌道交通檢修修程修制的改革。列車智能檢修計(jì)劃系統(tǒng)具備以下功能。

2.3.1 智能編制檢修計(jì)劃

為防止漏排、錯(cuò)排檢修計(jì)劃，也為提高計(jì)劃編排效率，統(tǒng)一編排檢修計(jì)劃標(biāo)準(zhǔn)，列車智能檢修計(jì)劃系統(tǒng)提供了智能編制檢修計(jì)劃的功能。只需操作人員填寫必須要檢修的事項(xiàng)，以及各基地期望的檢修數(shù)、回庫數(shù)，便能生成一份完整的檢修計(jì)劃。

2.3.2 智能調(diào)整檢修計(jì)劃

列車智能檢修計(jì)劃系統(tǒng)在第一階段(使用初期)，由于缺少大量數(shù)據(jù)支撐，無法自動(dòng)生成月度計(jì)劃和年度計(jì)劃，故需自動(dòng)將上級(jí)單位下發(fā)的月度及年度檢修任務(wù)，按具體情況拆分到日檢修計(jì)劃中。

由于運(yùn)營存在不確定性，當(dāng)檢修計(jì)劃需調(diào)整時(shí)，若通知不到位，則可能會(huì)影響后續(xù)多項(xiàng)計(jì)劃。故列車智能檢修計(jì)劃系統(tǒng)設(shè)置了任務(wù)交換及順延日期等功能，可批量修改檢修計(jì)劃，并保留調(diào)整記錄，以避免計(jì)劃修改及通知延后導(dǎo)致的不便。

待列車智能檢修計(jì)劃系統(tǒng)積累了一定的使用數(shù)據(jù)，便能進(jìn)入第二階段(成熟應(yīng)用期)：智能編制檢修計(jì)劃。對(duì)各檢修項(xiàng)的檢修間隔、維修條件、人員配置及列車走行公里數(shù)等指標(biāo)進(jìn)行分析，并按權(quán)重打分排序，進(jìn)而配置出符合要求的月度檢修計(jì)劃甚至是年度計(jì)劃。

2.3.3 檢修任務(wù)實(shí)時(shí)下發(fā)

為了節(jié)省登記、整理每日檢修任務(wù)的時(shí)間，避免任務(wù)下發(fā)不及時(shí)等問題，列車智能檢修計(jì)劃系統(tǒng)提供維修任務(wù)查詢功能。檢修班組可查詢其責(zé)任范圍內(nèi)的檢修任務(wù)內(nèi)容。日檢班組可直觀地看到各庫各車的任務(wù)安排和回庫情況。一旦發(fā)生任務(wù)變更，執(zhí)行班組也能及時(shí)查閱。這一功能有效地縮減了下發(fā)任務(wù)、接收任務(wù)的流程及時(shí)間。

此外，列車智能檢修計(jì)劃系統(tǒng)具備對(duì)接 “釘釘”等平臺(tái)的推送功能，可直接將檢修任務(wù)以文字的形式發(fā)送到指定群組。

2.3.4 檢修日志的智能生成、保存及分析

列車智能檢修計(jì)劃系統(tǒng)提供確認(rèn)檢修功能，由檢修人員每日確認(rèn)當(dāng)日任務(wù)完成情況，自動(dòng)快速匯總每日檢修情況，智能生成檢修日志。若檢修人員未完成當(dāng)日任務(wù)，則需填寫原因。列車智能檢修計(jì)劃系統(tǒng)將保存所有檢修記錄，實(shí)時(shí)反映各條線路的檢修完成情況，以便用戶隨時(shí)查詢所需信息。

2.3.5 檢修信息數(shù)據(jù)總覽

列車智能檢修計(jì)劃系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)與使用記錄，經(jīng)積累后便能成為分析各項(xiàng)生產(chǎn)指標(biāo)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。目前，列車智能檢修計(jì)劃系統(tǒng)提供故障、運(yùn)營、檢修及架大修等情況的數(shù)據(jù)分析，并通過圖表和表格的方式呈現(xiàn)各線路的工作情況，如圖2所示。列車智能檢修計(jì)劃系統(tǒng)根據(jù)每日工作完成情況自動(dòng)生成的檢修日志、班組日志和線路日報(bào)，可直接導(dǎo)出為電子臺(tái)賬，有助于管理人員實(shí)時(shí)看到每條線路的詳細(xì)情況。

a)故障情況

2.3.6 檢修數(shù)據(jù)的全壽命周期分析

檢修工作的信息化管理使得每個(gè)計(jì)劃、每條記錄都可追溯。在列車從新車到架大修的全壽命周期中，都可通過列車智能檢修計(jì)劃系統(tǒng)查詢到其詳細(xì)的檢修信息，進(jìn)而得出更有利于維修實(shí)施的檢修策略方案。以自動(dòng)化機(jī)械洗車(以下簡為“機(jī)洗”)為例：首先，針對(duì)均衡修清潔及季度清潔等涉及洗車的檢修項(xiàng)，匯總每個(gè)檢修項(xiàng)的檢修次數(shù)，進(jìn)而計(jì)算平均檢修間隔、繪制檢修項(xiàng)整體控制圖，從而獲得檢修間隔在可接受范圍外的檢修記錄；然后，通過自然語言處理進(jìn)行命名實(shí)體識(shí)別，識(shí)別出操作人、工藝及配件等，并統(tǒng)計(jì)出頻次最多的詞，從而找到影響檢修間隔的主要因素；最后，根據(jù)主要影響因素采取針對(duì)性改善措施，即能大大提高檢修效率。

2.4 列車智能檢修計(jì)劃系統(tǒng)的核心技術(shù)

1)通過高度可配置的智能計(jì)劃流技術(shù)來梳理復(fù)雜的、不同的計(jì)劃流程。

2)通過可配置的智能檢修邏輯規(guī)則來完成復(fù)雜的檢修計(jì)劃邏輯設(shè)定。

3)通過大數(shù)據(jù)分布式計(jì)算組件來處理復(fù)雜多維的檢修計(jì)劃條件，進(jìn)而提高計(jì)算能力[5-6]。

3 列車智能檢修計(jì)劃試用效果

自2018年起，列車智能檢修計(jì)劃系統(tǒng)在上海某線的車輛檢修生產(chǎn)活動(dòng)中試用，并于1年內(nèi)完成了適用性調(diào)試及功能調(diào)試。

采用傳統(tǒng)檢修計(jì)劃方式時(shí)，落實(shí)活動(dòng)的管理工作主要為檢修故障記錄，相應(yīng)的列車檢修計(jì)劃管理及檢修日志信息化工作仍處于空白；管理人員僅能手動(dòng)安排多個(gè)車輛基地的日常生產(chǎn)多任務(wù)計(jì)劃，難以做到面面俱到；一旦發(fā)生任務(wù)沖突，管理人員只能憑經(jīng)驗(yàn)處置；故障處理、供應(yīng)商整改、整改后運(yùn)營安全確認(rèn)、洗車及施工配合等大量活動(dòng)未納入常規(guī)計(jì)劃中。可見，采用傳統(tǒng)檢修計(jì)劃方式，不僅工作計(jì)劃落實(shí)性差，而且難以幫助管理者掌控全局、判斷每條線路的檢修活動(dòng)質(zhì)量及效率。

列車智能檢修計(jì)劃系統(tǒng)可根據(jù)檢修項(xiàng)目自動(dòng)生成檢修計(jì)劃，在計(jì)劃沖突時(shí)能提醒計(jì)劃編制人員進(jìn)行調(diào)整，可形成統(tǒng)一格式的線路日志，能減少線路檢修計(jì)劃制定中出現(xiàn)的“拍腦袋”現(xiàn)象，能幫助維修生產(chǎn)班組更高效、快速地制定復(fù)雜計(jì)劃。

表1為不同列車檢修計(jì)劃方式的對(duì)比。由表1可知，相比傳統(tǒng)檢修計(jì)劃方式，列車智能檢修計(jì)劃系統(tǒng)具有計(jì)劃編制用時(shí)短、檢修計(jì)劃編制與任務(wù)下發(fā)智能化、相關(guān)信息存儲(chǔ)容量大、大數(shù)據(jù)分析適用性強(qiáng)、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。

表1 不同列車檢修計(jì)劃方式對(duì)比

4 結(jié)語

檢修計(jì)劃是檢修管理模式的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文從列車智能檢修計(jì)劃系統(tǒng)的限制條件、生產(chǎn)邏輯、實(shí)用功能、核心技術(shù)等方面進(jìn)行介紹，并在某線路進(jìn)行試用。從試用效果來看，與傳統(tǒng)檢修計(jì)劃相比，智能檢修計(jì)劃系統(tǒng)具有編制用車計(jì)劃時(shí)間短、檢修計(jì)劃編制和任務(wù)下發(fā)智能化、信息存儲(chǔ)容量大、大數(shù)據(jù)分析適用性強(qiáng)、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。此外，智能檢修計(jì)劃還實(shí)現(xiàn)了檢修活動(dòng)可視化管理，改變了管理理念，由事后管理轉(zhuǎn)變?yōu)槭虑肮芾怼?/p>