張黎璋

(東莞市軌道交通有限公司，523378，東莞//高級(jí)工程師)

近年來(lái)，隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，對(duì)設(shè)備設(shè)施的維護(hù)與全壽命周期管理提出了更高的要求?；谛畔⒒侄巍⒋髷?shù)據(jù)分析平臺(tái)、智能終端、在途監(jiān)測(cè)設(shè)備的智能運(yùn)維系統(tǒng)得到了快速的應(yīng)用和發(fā)展。與傳統(tǒng)運(yùn)維模式相比，智能運(yùn)維系統(tǒng)在保障城市軌道交通安全可靠運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)上能夠最大限度地降低運(yùn)維成本，符合環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求[1]。本文介紹了東莞地鐵的智能設(shè)備運(yùn)維系統(tǒng)及其應(yīng)用情況。

1 城市軌道交通傳統(tǒng)設(shè)備運(yùn)維模式分析

傳統(tǒng)的城市軌道交通設(shè)備運(yùn)維模式采用的是設(shè)備定期檢修加故障維修的方法，是根據(jù)設(shè)備檢修規(guī)程周期性地開(kāi)展設(shè)備檢修工作，并利用綜合監(jiān)控等系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備故障監(jiān)測(cè)。傳統(tǒng)的城市軌道交通設(shè)備運(yùn)維模式缺少設(shè)備的全生命周期跟蹤及實(shí)時(shí)狀態(tài)預(yù)警等功能，因此運(yùn)營(yíng)設(shè)備易出現(xiàn)過(guò)修、欠修等狀況。同時(shí)，由于設(shè)備檢修主要是由作業(yè)人員按照檢修規(guī)程進(jìn)行主動(dòng)檢測(cè)，受作業(yè)人員身體和精神狀態(tài)的影響，也易發(fā)生漏檢、錯(cuò)檢等情況[2]。

2 東莞地鐵設(shè)備智能運(yùn)維系統(tǒng)

東莞地鐵設(shè)備智能運(yùn)維系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。

圖1 東莞地鐵設(shè)備智能運(yùn)維系統(tǒng)組成框圖

東莞地鐵目前處于單線運(yùn)營(yíng)狀態(tài)。東莞地鐵2號(hào)線于2016年5月27日開(kāi)通，總長(zhǎng)37.788 km，最高設(shè)計(jì)速度為120 km/h，是一條連接?xùn)|莞火車站和虎門(mén)火車站的市域快速干線。在線路設(shè)計(jì)階段就規(guī)劃了設(shè)備智能運(yùn)維體系，并在后續(xù)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中分階段實(shí)施。其中，設(shè)備信息化管理平臺(tái)是在線路試運(yùn)營(yíng)初期實(shí)施的，弓網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、輪對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)等在途監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是在正式運(yùn)營(yíng)后逐步投入使用的。

根據(jù)城市軌道交通設(shè)備智能運(yùn)維特點(diǎn)，東莞地鐵設(shè)備智能運(yùn)維工作分為設(shè)備監(jiān)測(cè)感知、數(shù)據(jù)傳輸存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析處理、運(yùn)維業(yè)務(wù)處理及運(yùn)維執(zhí)行處置5個(gè)階段，如圖2所示。

圖2 東莞地鐵設(shè)備智能運(yùn)維各階段工作內(nèi)容

3 東莞地鐵設(shè)備信息化管理平臺(tái)

設(shè)備信息化管理平臺(tái)是東莞地鐵設(shè)備智能運(yùn)維系統(tǒng)的基礎(chǔ)，依托設(shè)備信息化管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備維修管理、數(shù)據(jù)保存分析、故障預(yù)測(cè)與趨勢(shì)判斷、施工管理、物料出入庫(kù)、采購(gòu)、報(bào)廢等各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的智能管理和自動(dòng)流轉(zhuǎn)，消除了運(yùn)維管理信息孤島與碎片化[3]。東莞地鐵設(shè)備信息化管理平臺(tái)包括資產(chǎn)一體化(含資產(chǎn)管理模塊、設(shè)備維護(hù)維修模塊、物資管理模塊)、施工調(diào)度、車務(wù)管理(含票務(wù)管理模塊、車務(wù)管理模塊、站區(qū)管理模塊、服務(wù)熱線模塊)、財(cái)務(wù)管理和運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)分析等子系統(tǒng)。各子系統(tǒng)是基于運(yùn)營(yíng)管理業(yè)務(wù)需求整體開(kāi)發(fā)的，子系統(tǒng)間相互聯(lián)系、數(shù)據(jù)共享。設(shè)備信息化管理平臺(tái)也為后續(xù)相關(guān)的信息化系統(tǒng)建設(shè)預(yù)留了接口。

3.1 資產(chǎn)一體化管理系統(tǒng)

資產(chǎn)一體化管理系統(tǒng)組成框圖如圖3所示。運(yùn)營(yíng)分公司利用該平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的動(dòng)態(tài)管理，建立以設(shè)備為中心、預(yù)防性維護(hù)為主導(dǎo)、工單為主線的管理方式。

1) 資產(chǎn)管理模塊。資產(chǎn)是城市軌道交通運(yùn)營(yíng)和發(fā)展的基礎(chǔ)，其數(shù)量、質(zhì)量、技術(shù)結(jié)構(gòu)、管理水平、信息化管理程度等標(biāo)志著城市軌道交通運(yùn)營(yíng)生產(chǎn)能力和管理發(fā)展水平。資產(chǎn)管理模塊圍繞資產(chǎn)實(shí)物和價(jià)值2條管理主線，與財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)、維修維護(hù)管理模塊和物資管理模塊無(wú)縫集成、協(xié)同運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)資產(chǎn)的規(guī)劃、建設(shè)(購(gòu)置)、驗(yàn)收、交付(登記)、使用、維護(hù)、更新改造、報(bào)廢等過(guò)程的全生命周期管理。

圖3 資產(chǎn)一體化管理系統(tǒng)組成框圖

2) 維護(hù)維修模塊。具備設(shè)備維修工單管理、設(shè)備履歷管理、維修數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、設(shè)備狀態(tài)判斷預(yù)警、委外修管理等功能，能夠根據(jù)各設(shè)備的檢修周期自動(dòng)派生計(jì)劃修工單，根據(jù)設(shè)備故障報(bào)修記錄生成故障維修工單，如圖4所示。需要申報(bào)施工計(jì)劃的維修工單，維修工單信息通過(guò)接口至傳輸施工管理系統(tǒng)，施工管理系統(tǒng)自動(dòng)生成并提報(bào)施工計(jì)劃。工單消耗物料信息和備件數(shù)據(jù)傳輸至物資管理模塊后，即可自動(dòng)辦理物料、備件的出庫(kù)和領(lǐng)用。輸入設(shè)備故障情況、維保記錄等基礎(chǔ)信息后，維護(hù)維修模塊可自動(dòng)生成設(shè)備履歷信息。設(shè)備上都貼有二維碼標(biāo)簽，并導(dǎo)入了設(shè)備操作手冊(cè)、維修規(guī)程等基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)，為設(shè)備維保及故障處理等信息獲取提供了便捷的查詢渠道。

圖4 設(shè)備維護(hù)維修全過(guò)程管理流程

3) 物資管理模塊。設(shè)備維保工作離不開(kāi)高效的物資保障系統(tǒng)，物資管理模塊實(shí)現(xiàn)了從預(yù)算、采購(gòu)、入庫(kù)、倉(cāng)儲(chǔ)、出庫(kù)和報(bào)廢的全流程管理。當(dāng)維修作業(yè)需要使用備件時(shí)，設(shè)備維護(hù)維修管理模塊生成維修工單并聯(lián)動(dòng)物資管理模塊進(jìn)行物料申請(qǐng)；物資管理人員同意物料申請(qǐng)后，物資管理模塊自動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)到立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)，完成自動(dòng)出料。同時(shí)，物資管理模塊自動(dòng)調(diào)整相應(yīng)備件的庫(kù)存數(shù)量，當(dāng)備件的物資庫(kù)存低于安全庫(kù)存時(shí)，物資管理模塊會(huì)自動(dòng)發(fā)起采購(gòu)申請(qǐng)。

4) RAMS(可靠性、可用性、可維修性、安全性)指標(biāo)管理。東莞地鐵通過(guò)資產(chǎn)一體化管理系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的RAMS指標(biāo)管理。通過(guò)設(shè)備維護(hù)維修管理模塊中形成的各類維保數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，能夠全面了解設(shè)備的RAMS水平，識(shí)別設(shè)備維保中存在的薄弱環(huán)節(jié)，評(píng)估設(shè)備系統(tǒng)的性能變化趨勢(shì)，并能夠有針對(duì)性地提前修訂維修規(guī)程、物料配置標(biāo)準(zhǔn)和備件安全庫(kù)存等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[1]，以達(dá)到持續(xù)優(yōu)化的效果。

3.2 施工管理系統(tǒng)

施工管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了施工作業(yè)組織實(shí)時(shí)計(jì)劃審批、過(guò)程中的請(qǐng)銷點(diǎn)審批、停送電審批、掛拆地線審批的管理，并能夠自動(dòng)進(jìn)行沖突檢測(cè)。由設(shè)備維修工單發(fā)起的施工作業(yè)，在作業(yè)完成后銷點(diǎn)數(shù)據(jù)將自動(dòng)傳回設(shè)備維護(hù)維修模塊。由于打通了施工管理系統(tǒng)與設(shè)備維護(hù)維修模塊的上下游關(guān)系，因此確保了從工單生成到施工計(jì)劃提報(bào)再到作業(yè)時(shí)的請(qǐng)銷點(diǎn)等施工作業(yè)的順利開(kāi)展，同時(shí)也減輕了相關(guān)管理人員的工作量。

3.3 運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)

運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)的指標(biāo)范圍主要包括運(yùn)行類、客流類、能耗類、服務(wù)類、車輛類、安全類、物資類、財(cái)務(wù)類、固定資產(chǎn)設(shè)備類、資源經(jīng)營(yíng)類報(bào)表指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)計(jì)指標(biāo)管理、數(shù)據(jù)填報(bào)匯總、數(shù)據(jù)趨勢(shì)分析預(yù)警和數(shù)據(jù)查詢等功能，可為運(yùn)營(yíng)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)指標(biāo)的分析和設(shè)定、生產(chǎn)運(yùn)輸計(jì)劃的編制、設(shè)備設(shè)施狀態(tài)的判斷提供數(shù)據(jù)支持。

3.4 地鐵控制保護(hù)區(qū)巡查系統(tǒng)

地鐵控制保護(hù)區(qū)巡查系統(tǒng)用于跟進(jìn)及記錄地鐵控制保護(hù)區(qū)的事件，滿足地鐵控制保護(hù)區(qū)管理人員的綜合信息管理、項(xiàng)目管理、巡線管理、三維地質(zhì)管理等需求，如圖5所示。該系統(tǒng)配置了巡查手持終端及移動(dòng)客戶端，支持精準(zhǔn)實(shí)時(shí)定位、線路地圖及信息展示、巡查信息上報(bào)、監(jiān)測(cè)報(bào)警等功能。利用信息化手段提高了地鐵控制保護(hù)區(qū)巡查效率，能夠有效預(yù)防控制地鐵控制保護(hù)區(qū)內(nèi)外單位施工對(duì)地鐵運(yùn)營(yíng)造成的影響。

圖5 地鐵控制保護(hù)區(qū)巡查系統(tǒng)功能框圖

3.5 地鐵移動(dòng)APP

為滿足員工移動(dòng)辦公需要，東莞地鐵建立了地鐵移動(dòng)APP，并與資產(chǎn)一體化管理系統(tǒng)建立工作待辦推送接口功能，平臺(tái)上的待辦任務(wù)可推送至地鐵移動(dòng)APP，實(shí)現(xiàn)了快速申請(qǐng)審批、查詢物資、報(bào)故障、查詢?cè)O(shè)備履歷等功能。

4 東莞地鐵設(shè)備智能監(jiān)測(cè)及管理系統(tǒng)

在使用設(shè)備信息化管理平臺(tái)開(kāi)展設(shè)備智能運(yùn)維的同時(shí)，東莞地鐵針對(duì)2號(hào)線線路和設(shè)備特點(diǎn)，還引入了弓網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、列車輪對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、供電安全系統(tǒng)等設(shè)備智能監(jiān)測(cè)及管理系統(tǒng)，通過(guò)這些系統(tǒng)的使用達(dá)到故障提前告警和提升作業(yè)安全管控水平的目的。

4.1 弓網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

東莞地鐵2號(hào)線最高運(yùn)行速度達(dá)到120 km/h，在列車運(yùn)行過(guò)程中弓網(wǎng)出現(xiàn)異常情況的可能性高于一般地鐵線路。為及時(shí)發(fā)現(xiàn)弓網(wǎng)的異常情況，東莞地鐵引入弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)采用非接觸動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)，利用圖像測(cè)量法與激光測(cè)量法兩種檢測(cè)方法，獲取列車運(yùn)行時(shí)弓網(wǎng)參數(shù)數(shù)據(jù)(包括受電弓輪廓、中心線偏移、多向傾斜、羊角變形等受電弓參數(shù))，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)燃弧、電流、動(dòng)態(tài)拉出值、接觸線磨耗、硬點(diǎn)、接觸力及懸掛等數(shù)據(jù)。檢測(cè)數(shù)據(jù)直接標(biāo)注在圖片上，并進(jìn)行自動(dòng)分析，實(shí)現(xiàn)了對(duì)受電弓結(jié)構(gòu)、弓網(wǎng)關(guān)系趨勢(shì)的實(shí)時(shí)分析及告警。同時(shí)，所檢測(cè)到的弓網(wǎng)參數(shù)可導(dǎo)入運(yùn)營(yíng)信息化管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，為設(shè)備維保提供參考和依據(jù)。

4.2 列車輪對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)

列車輪對(duì)動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)安裝于2號(hào)線正線軌行區(qū)。該系統(tǒng)采用非接觸式圖像測(cè)量技術(shù)和高精度位移測(cè)量技術(shù)，能準(zhǔn)確檢測(cè)車輪各部位的尺寸和踏面缺陷(包括踏面磨耗、輪緣厚度、輪緣高度、輪緣綜合值(QR值)、車輪直徑、輪對(duì)內(nèi)側(cè)距等)，可圖像化顯示檢測(cè)值；利用3D圖像軟件對(duì)輪對(duì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，直觀顯示測(cè)量結(jié)果并對(duì)異常情況進(jìn)行報(bào)警；將輪對(duì)數(shù)據(jù)的分析及報(bào)警結(jié)果傳輸至運(yùn)營(yíng)信息化平臺(tái)，可為后續(xù)輪對(duì)鏇修提供數(shù)據(jù)參考。

4.3 供電運(yùn)行安全管理系統(tǒng)

東莞地鐵2號(hào)線由2座110 kV主變電所供電，全線設(shè)置13座牽引降壓混合變電所、6座獨(dú)立降壓變電所、7座跟隨式降壓變電所。為了確保供電設(shè)備檢修安全，提高工作效率，2號(hào)線采用了供電運(yùn)行安全管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含可視化防誤、地線管理、操作票管理、工作票管理、巡檢設(shè)施管理5個(gè)子系統(tǒng)，如圖6所示。系統(tǒng)設(shè)備分布在2號(hào)線所轄范圍內(nèi)的OCC(運(yùn)營(yíng)控制中心)、DCC(車輛段控制中心)、變電所、接觸網(wǎng)值班室及正線各個(gè)車站，為供電系統(tǒng)檢修建立了一個(gè)程序化、網(wǎng)絡(luò)化、可視化、標(biāo)準(zhǔn)化的安全保障體系。

圖6 供電運(yùn)行安全管理系統(tǒng)組成框圖

4.4 電客車智能運(yùn)維系統(tǒng)

針對(duì)電客車維修設(shè)備種類多、維修深度大的特點(diǎn)，東莞地鐵建設(shè)了電客車智能運(yùn)維系統(tǒng)。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)檢修數(shù)據(jù)統(tǒng)一分析管理功能，包括維修件的狀態(tài)參數(shù)、故障點(diǎn)提取、檢修設(shè)備信息、檢修操作人員信息、檢修過(guò)程信息、檢修完成狀態(tài)參數(shù)信息等。該系統(tǒng)能對(duì)設(shè)備檢修人員、車輛段內(nèi)電客車及工程車進(jìn)行定位，完成檢修作業(yè)任務(wù)上報(bào)及派工。采用電子化過(guò)程記錄代替?zhèn)鹘y(tǒng)紙質(zhì)作業(yè)記錄，便于數(shù)據(jù)的管理與跟蹤。設(shè)備檢修數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)上傳到控制室服務(wù)器，控制室服務(wù)器將數(shù)據(jù)匯總后分類存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了檢修數(shù)據(jù)的統(tǒng)一、便捷存儲(chǔ)查詢及分析。

5 東莞地鐵設(shè)備智能運(yùn)維系統(tǒng)應(yīng)用總結(jié)及展望

1) 全面推廣重點(diǎn)設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)和分析。通過(guò)引入設(shè)備監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)，對(duì)道岔、車門(mén)、屏蔽門(mén)等各類影響行車的關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行全生命周期管理，提升運(yùn)營(yíng)設(shè)備維修可靠性。

2) 普及運(yùn)維移動(dòng)手持終端的使用。目前，東莞地鐵部分運(yùn)營(yíng)設(shè)備維保工作已使用了移動(dòng)手持終端。手持終端的使用能夠有效提高工作效率，減輕一線維保人員的工作量。將移動(dòng)手持終端應(yīng)用到更多的設(shè)備維保工作中，并將移動(dòng)手持終端與信息化管理平臺(tái)連接，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)共享、狀態(tài)分析、維保決策，能夠進(jìn)一步提升設(shè)備智能維保深度。

3) 依托設(shè)備智能運(yùn)維系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)修的探索。隨著設(shè)備智能運(yùn)維技術(shù)的發(fā)展，在大數(shù)據(jù)中心的支持下，可對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障預(yù)測(cè)與設(shè)備劣化趨勢(shì)判斷，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)設(shè)備在線實(shí)時(shí)故障診斷、運(yùn)用狀態(tài)全面分析、劣化設(shè)備提前預(yù)警[4]，以使設(shè)備處于可靠受控狀態(tài)。

4) 全自動(dòng)運(yùn)行模式下設(shè)備智能運(yùn)維的探索。全自動(dòng)運(yùn)行技術(shù)與設(shè)備智能運(yùn)維技術(shù)具有相同的技術(shù)特點(diǎn)，即均體現(xiàn)技術(shù)的智能化、自動(dòng)化、信息化。探討全自動(dòng)運(yùn)行模式下的智能運(yùn)維具有重要意義。

5) 數(shù)據(jù)云平臺(tái)的應(yīng)用。城市軌道交通云平臺(tái)建設(shè)正從管理領(lǐng)域向生產(chǎn)領(lǐng)域滲透，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)、內(nèi)部辦公系統(tǒng)與外部服務(wù)系統(tǒng)的有機(jī)統(tǒng)一。通過(guò)搭建統(tǒng)一的生產(chǎn)云平臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)資源共享、降低能源消耗和高效利用空間資源的目的。

6 結(jié)語(yǔ)

東莞地鐵在設(shè)備智能運(yùn)維方面進(jìn)行了積極探索，通過(guò)設(shè)備智能運(yùn)維系統(tǒng)的建設(shè)實(shí)現(xiàn)了設(shè)備全生命周期的管理，提高了設(shè)備的整體運(yùn)維水平，預(yù)防和減少了設(shè)備故障的發(fā)生，降低了維護(hù)成本，為地鐵運(yùn)營(yíng)安全、運(yùn)輸效率、服務(wù)質(zhì)量提供了保障。未來(lái)將在設(shè)備智能運(yùn)維應(yīng)用的廣度和深度上下功夫，進(jìn)一步提升設(shè)備智能運(yùn)維水平。