鄭 敏 ，于東洋，寧松成，吳詩春

(1 南昌鐵路局 福州動車段，福建福州350018;2 北京京天威科技發(fā)展有限公司，北京100085)

近年來，鐵路旅客運輸中動車組的應用可謂異軍突起，規(guī)模不斷擴大，車型逐漸增多，這對于動車組運用檢修的生產組織、現(xiàn)場管理、質量控制等工作提出了更高的要求，為切實提高維修保養(yǎng)質量保障動車組安全運行，需進一步深化檢修現(xiàn)場信息化管理程度。因此，有必要利用先進的信息采集技術，對現(xiàn)場檢修過程的質量進行有效管理，進行采集、整合、分析、監(jiān)控動車組一、二級修任務執(zhí)行及運用故障處理等過程的關鍵信息，達到促進生產作業(yè)的規(guī)范化、科學化、制度化目標，努力實現(xiàn)“數(shù)字鐵路”安全管理目標，保障安全質量、提高管理效率。

1 檢修現(xiàn)場管理的現(xiàn)狀

運用所檢修現(xiàn)場主要業(yè)務包括定檢作業(yè)(一、二級修)和運用故障兩大部分，定檢作業(yè)主要是進行固定項目的檢修，作業(yè)線路相對固定;而運用故障的發(fā)生具有隨機性，修復狀況需要動態(tài)跟蹤。目前，動車系統(tǒng)現(xiàn)已全面推廣使用的動車組管理信息系統(tǒng)，較為完整的實現(xiàn)了動車組配屬、履歷、計劃、故障等5大業(yè)務模塊功能，不過在運用檢修過程管理方面，尚未貼近現(xiàn)場管理需要。檢修過程數(shù)據(jù)的獲取與采集，主要依靠檢修庫端頭等固定地點的觸摸一體機，工作者在每個工作節(jié)點到工位機處打卡確認任務，用以記錄作業(yè)完成情況。而動車檢修場地較大，動車檢車線長通常超過500 m，工作者來回奔波于固定處所的工位機打卡操作，占用了大量工作時間，具體問題如下:

目前，動車組運用檢修現(xiàn)場管理主要存在以下問題:

(1)作業(yè)過程監(jiān)控手段有待提升。現(xiàn)場管理主要依賴人控，管理者無法對工作者檢修作業(yè)情況進行實時有效監(jiān)控，無法進行及時有效的調度安排，無法實現(xiàn)遠程可視化管理。

(2)作業(yè)秩序、作業(yè)質量控制難。動車組僅一級修的檢修任務就多達百項，作業(yè)者在檢修過程中容易發(fā)生檢修項目漏檢、漏修或重復作業(yè)的問題。此外，對于三電、保潔等外單位人員作業(yè)過程與動車組檢修銜接松散，作業(yè)情況不能有效掌控，“一體化”作業(yè)管理難以落實。

(3)流程卡控缺乏保障。遺留故障不能自動跟蹤提醒，故障處理過程未做到流程化卡控處理，故障信息都是事后登記甚至信息虛報，對故障的閉環(huán)管理無法落到實處。

(4)工序銜接過程有待優(yōu)化。故障和物料無法掛鉤，無法做到快速反饋更換配件信息至材料庫并實現(xiàn)到料提醒，材料室與工作者間信息交流的脫節(jié)，使得材料室無法及時了解配件更換的需求情況，無法做到提前預備、及時發(fā)送。

2 過程控制設計

2.1 設計思路

根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)特點，動車運用所檢修現(xiàn)場管理的關鍵是動車組檢查、維修過程控制，其主要內容就是一、二級修標準化作業(yè)流程及關鍵任務的卡控，目的是輔助工作者檢修作業(yè)，避免漏檢漏修、簡化作業(yè)，加強故障物料掛鉤，提高故障處理效率，確保檢修質量，促使運用檢修作業(yè)過程標準化、高效化。例如生產日計劃編制下達后，班組作業(yè)者可遠程及時獲取相關任務;檢修過程中，系統(tǒng)根據(jù)作業(yè)者的車組、號位信息，實現(xiàn)當前位置(部位)作業(yè)項目和故障任務的自動提醒，并便于作業(yè)者及時確認任務完成情況;同時，工長與作業(yè)者可便捷獲取已派活的故障信息，在現(xiàn)場完成故障登記、故障處理回填、故障復查、提報物料申請并查看物料庫存信息。

對此，如何實時確定工作者位置，將檢修任務(故障)與工作者及所在位置動態(tài)關聯(lián)，是影響本系統(tǒng)成功的關鍵。由于檢修范圍涵蓋動車頂部、車廂內部、車廂兩側以及車底，檢修位置(部位)較廣，檢修項目較多，這就需要精確定位工作者處所，以獲取準確而適量的任務信息。在定位技術中，應用普遍的A－GPS定位、Wifi基站定位、Zigbee定位等方式，既有的終端產品都無法滿足復雜站場高精度定位的應用要求。

于是，在對幾種中短距射頻識別定位技術反復測試后，綜合考慮終端設備成本、體積以及適用性等因素，最終選擇超高頻射頻標簽技術(UHF－RFID)來實現(xiàn)位置識別。設計方案是在車體各部位安裝超高頻電子標簽，使用集成了RFID識別模塊的移動數(shù)據(jù)采集終端(手持機)讀取標簽信號，以定位工作者當前位置，從而獲取相應的檢修任務和故障信息。

2.2 系統(tǒng)結構

檢修現(xiàn)場質量卡控系統(tǒng)從工位級應用出發(fā)，共享動車組管理信息系統(tǒng)的車組基本履歷信息，是一套相對獨立的智能化管理系統(tǒng)。系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲結構如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體結構

從圖1可以看出，系統(tǒng)集成包括后臺數(shù)據(jù)服務中心、監(jiān)控分析中心及前端數(shù)據(jù)采集終端3大部分:

(1)數(shù)據(jù)采集終端

數(shù)據(jù)采集終端為智能操作系統(tǒng)手持機，集成了傳感定位、數(shù)據(jù)通信、圖像語音等模塊，其傳感識別的有效距離為1～160 cm，以斜挎或手持方式攜帶。手持機應用對象主要為工作者、工班長、質檢員，一方面通過射頻識別模塊捕獲存儲了車組車號部位數(shù)據(jù)的電子標簽信息，以對作業(yè)者前進方向和位置進行確定，另一方面通過無線通信模塊與數(shù)據(jù)服務中心進行信息同步，采集任務文本及圖像信息。為簡化用戶操作維護操作，數(shù)據(jù)采集終端實現(xiàn)了智能的自動掃描標簽、自動同步數(shù)據(jù)、自動下載升級與自動校準時鐘。

(2)數(shù)據(jù)服務中心

數(shù)據(jù)庫服務器群(包括本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、動車組信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、材料管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫)數(shù)據(jù)與應用服務器群(包括Web應用、Web service終端數(shù)傳應用、Web service外部接口應用)組成了系統(tǒng)完整的數(shù)據(jù)服務中心，可以部署在動車段、動車所兩級。其中，本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫與其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫通過Web service外部接口應用進行數(shù)據(jù)共享，而數(shù)據(jù)采集終端訪問數(shù)據(jù)庫則依賴Web service終端數(shù)傳應用?？紤]到站場環(huán)境的復雜性，移動終端位于車底地溝的部分位置可能失去網(wǎng)絡連接，系統(tǒng)設計既滿足實時在線同步操作，也滿足脫機離線本地操作，在網(wǎng)絡可用時再自動與數(shù)據(jù)庫服務器同步數(shù)據(jù)。

(3)監(jiān)控分析中心

監(jiān)控分析中心分為動車段與動車所兩級，通常部署在調度值班室，實現(xiàn)庫位動態(tài)、檢修動態(tài)、人員動態(tài)及車組故障等信息的圖形化展示和歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析功能。

2.3 系統(tǒng)主要功能(見圖2)

圖2 系統(tǒng)主要功能模塊

本系統(tǒng)接入的外部系統(tǒng)數(shù)據(jù)主要有車組基本信息及任務故障信息、材料庫存信息等，其功能模塊主要由標簽管理、任務管理、故障管理、作業(yè)動態(tài)管理和基礎數(shù)據(jù)管理5部分組成。

(1)標簽管理

電子標簽注冊初始化，車組已注冊標簽信息查詢等。

(2)任務管理

工作者到達檢修處所時，系統(tǒng)自動提醒顯示檢修任務，以便作業(yè)者現(xiàn)場確認銷號。可根據(jù)需要進行前后標簽節(jié)點卡控設置，保障執(zhí)行任務按標準流程開展。

(3)故障管理

作業(yè)者在檢修作業(yè)過程中，系統(tǒng)自動判斷作業(yè)者所在區(qū)域是否存在遺留故障，對于待料故障自動提醒到料情況，作業(yè)者還可通過手持機登記故障信息、回填處理結果、確認故障修復情況。如果檢修過程中需要換料，可將配件信息通過手持機進行領料申請，系統(tǒng)自動返回材料的庫存信息。

(4)檢修動態(tài)監(jiān)控

庫內檢修實時動態(tài)監(jiān)控，顯示車次出入庫動態(tài)、檢修作業(yè)號位人員所在位置、號位任務完成進度、一體化檢修維護作業(yè)動態(tài)以及遺留故障處理信息。

(5)基礎數(shù)據(jù)維護

作業(yè)指導書信息維護、作業(yè)項目維護、作業(yè)項目位置關系維護，及用戶權限設置、用戶角色設置以及模塊權限設置等。

3 系統(tǒng)實施與應用

3.1 號位模型

在實際應用中，號位模型的設計，即如何對各號位作業(yè)任務按區(qū)域劃分并選擇合適位置安裝電子標簽，是影響系統(tǒng)能否適應現(xiàn)場作業(yè)的關鍵。如果區(qū)域分得過大，每個標簽對應的任務項就會很多，不方便在手持機上查看操作，區(qū)段任務提示的價值就無從體現(xiàn);相反，如果區(qū)域分得過細，標簽漏讀可能性會增加，同時系統(tǒng)維護成本會大大增加。對于CRH1A型動車組一級修作業(yè)區(qū)域劃分，4個號位設置8枚起止標簽、61枚定位標簽，每枚標簽對應的區(qū)域任務相對均衡，都在數(shù)十項左右。根據(jù)作業(yè)者行進方向的不同，號位模型中任務與標簽對應關系存在兩種情況，系統(tǒng)通過動態(tài)模型方法，手持機讀取定位標簽后能自動匹配顯示前方區(qū)域的任務(見圖3)。

圖3 車體標簽安裝示例

3.2 輔助作業(yè)模式

系統(tǒng)應用時，檢修作業(yè)者一次檢修作業(yè)過程可簡述為動車組入庫后，作業(yè)者按照作業(yè)任務計劃，攜帶手持機到達指定作業(yè)線路開始作業(yè);作業(yè)者在檢查過程中，手持機自動識別定位標簽，系統(tǒng)自動提示區(qū)域內作業(yè)項目與故障信息，作業(yè)者及時確認已完成檢修項目，查看故障信息，并回填故障處理結果;在檢查過程中發(fā)現(xiàn)故障，現(xiàn)場錄入故障信息，在發(fā)現(xiàn)需要換料維修時提交換料申請，現(xiàn)場查詢材料庫存信息;監(jiān)控終端實時顯示庫內作業(yè)動態(tài)及遺留故障處理情況。此外，對于二級修(專項修)以按項目卡控作業(yè)開工、完工的方式進行確認，并根據(jù)項目包含的檢修項點及狀況進行記錄，并將內外保潔、三電、加裝改造等外單位作業(yè)情況納入到系統(tǒng)進行跟蹤管理，真正實現(xiàn)動車組檢修“一體化”過程控制。檢修過程流程圖如圖4所示:

在南昌鐵路局科委的支持下，本系統(tǒng)在福州動車段進行了試點，輔助作業(yè)過程控制模式得以成功應用。通過流程化、一體化作業(yè)卡控，任務項自動提醒，有效避免了檢修項目的遺漏和重復作業(yè)情況;通過對故障閉環(huán)跟蹤處理，保障了待料故障的到料及時提醒與待跟蹤故障的動態(tài)跟蹤提醒，確保第一時間發(fā)現(xiàn)與修復遺留問題，同時，將故障處理與復查過程牢牢綁定到現(xiàn)場故障部位操作，有效促進了動車組檢修質量的提高。

圖4 檢修作業(yè)過程應用流程

4 結束語

本文研究的動車組運用檢修作業(yè)過程控制系統(tǒng)，通過在動車組車體關鍵部位安裝非接觸式電子標簽，采用手持終端無線感應技術，作業(yè)者接近標簽時自動獲知相應區(qū)域內作業(yè)任務并執(zhí)行，實現(xiàn)了檢修作業(yè)過程的“一體化”管理，確保作業(yè)流程規(guī)范、進度可視、質量可控;同時，可現(xiàn)場即時提報物料更換申領單，獲知當前可用庫存或計劃到料日期，通過信息整合有效提高了現(xiàn)場作業(yè)效率。系統(tǒng)自2012年8月在福州南動車所試用以來，各項功能穩(wěn)定可靠，使用操作簡便，符合現(xiàn)場工作實際需要，已經(jīng)成為動車所管理與作業(yè)的重要幫手，具有良好的推廣應用價值。

［1］中華人民共和國鐵道部.鐵路動車組運用維修規(guī)程(暫行)［S］.北京:中國鐵道出版社，2007.