朱健偉 史時喜

(1.中鐵第一勘察設(shè)計院集團有限公司， 710043， 西安；2.黃山市鐵路投資有限公司， 245099， 黃山∥ 第一作者， 工程師)

隨著智慧城軌的建設(shè)，列車全自動運行與智能運維成為行業(yè)重要的發(fā)展趨勢[1]。全自動駕駛車輛基地在設(shè)計時需按照自動駕駛區(qū)和人工駕駛區(qū)分區(qū)布置。自動駕駛區(qū)通常為車輛的日常運用區(qū)域，停車列檢庫是自動駕駛區(qū)的核心。列車正常入庫、休眠、喚醒、出庫等無需人工干預(yù)，而列檢、清掃等維護任務(wù)均由人工完成。為適應(yīng)南寧地鐵那洪車輛基地車輛全自動駕駛與智能運維等技術(shù)手段，本文提出一種智能信息化的列檢作業(yè)計劃管理系統(tǒng)。

1 全自動駕駛車輛基地列檢作業(yè)需求

1.1 全自動駕駛車輛的列檢特點

為確保列車運營安全，全自動駕駛車輛基地停車列檢庫內(nèi)有人員作業(yè)時，區(qū)域內(nèi)所有列車均需斷電且禁止動車。若庫內(nèi)整體斷電禁行，將會影響列車運行效率。因此，全自動駕駛模式的停車列檢庫在設(shè)計時，可將每2～3個股道劃分為1個防護分區(qū)；各分區(qū)間車輛運行與人員作業(yè)互不制約，并設(shè)置隔離柵欄進行防護。同時，在停車列檢庫內(nèi)設(shè)置地下人行通道或人行天橋，在對應(yīng)于各防護分區(qū)處設(shè)帶門禁的出入口，并與行車信號、接觸網(wǎng)/軌狀態(tài)聯(lián)鎖控制，保證分區(qū)內(nèi)有車輛運行時無人員進入[2]。典型的全自動駕駛車輛基地運用庫布置如圖1所示。

1.2 既有車輛列檢模式

針對列檢作業(yè)中的相關(guān)工作模塊，對南寧地鐵既有線路車輛段的現(xiàn)狀進行調(diào)研。

1) 檢修班組人員管理：檢修班組人員采用記名考勤的方式，由指定人員使用考勤表格做出勤記錄。

2) 檢修計劃生成：場調(diào)根據(jù)全日行車計劃向檢調(diào)提出次日上線車輛數(shù)，檢調(diào)在所提需求的基礎(chǔ)上另增加1～2輛備用車以安排次日所需列檢車次；場調(diào)再根據(jù)其車次計劃制定收、發(fā)車計劃，收車計劃即作為列檢作業(yè)的參考計劃。收發(fā)車計劃的生成全部依靠人工手動排布，排布時間較長，且要求排布人員具有一定經(jīng)驗。

3) 檢修任務(wù)的派發(fā)：檢修工班長到DCC(車輛基地調(diào)度中心)領(lǐng)取作業(yè)任務(wù)，檢調(diào)將紙質(zhì)列檢任務(wù)單交于工班長，工班長回到班組對人員進行點名，并根據(jù)實際到崗情況下發(fā)作業(yè)任務(wù)。為保證人員和車輛安全，分區(qū)車輛停穩(wěn)后才允許檢修人員進場作業(yè)。車輛入庫停車后，司機需要將車輛狀態(tài)卡交付給派班員完成退勤，派班員將狀態(tài)卡交付場調(diào)，場調(diào)再將其交付檢調(diào)。檢調(diào)通過對講機通知工班長車輛入庫停穩(wěn)信息后，班組長才能將列檢任務(wù)分配至具體檢修人員。

4) 故障填報：檢修人員巡檢過程中發(fā)現(xiàn)故障時，使用記事本對故障進行人工速記；完成檢修任務(wù)回到班組后，再通過班組電腦將發(fā)現(xiàn)的故障及其處置情況登記至故障管理電子表格并手動錄入故障管理系統(tǒng)，不同人員對故障描述存在差異。

綜上所述，既有的列檢作業(yè)仍采用傳統(tǒng)模式，即通過手動填寫的紙質(zhì)文件來傳達任務(wù)和交接信息，信息不能及時分發(fā)，歷史數(shù)據(jù)難以快速查詢；檢修過程記錄不清晰，不能滿足質(zhì)量管理體系的過程控制要求；作業(yè)安全主要依靠人工控制，安全隱患較高；系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)鏈路不通，工作效率有待提高。既有列檢作業(yè)計劃管理模式難以匹配全自動駕駛車輛基地作業(yè)方式，且難以融入車輛智能運維體系。

2 列檢作業(yè)計劃管理系統(tǒng)組成

針對既有技術(shù)手段的不足，車輛基地列檢作業(yè)計劃管理系統(tǒng)通過搭建智能化的硬件體系、軟件平臺，并對其進行優(yōu)化，打通其與智能運維體系下TIAS(行車綜合自動化)、軌旁綜合檢測、車輛專家診斷等系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)鏈路，最終實現(xiàn)人員信息化管理、作業(yè)計劃自動生成、作業(yè)計劃無紙化派發(fā)、作業(yè)手續(xù)實時卡控以及作業(yè)反饋5大功能模塊，如圖2所示。

2.1 硬件布置

車輛基地列檢作業(yè)計劃管理系統(tǒng)硬件由服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、DCC調(diào)度使用的控制終端電腦、工班長使用的現(xiàn)場終端電腦、作業(yè)人員使用的智能手持一體機、智能發(fā)卡柜、SPKS(工作人員防護開關(guān))箱、智能門禁等組成，如圖3所示。

1) 系統(tǒng)服務(wù)器：接收并處理外部接口數(shù)據(jù)，制定列檢計劃與作業(yè)指導(dǎo)書，存儲并分析檢修數(shù)據(jù)。

2) 控制終端：接收服務(wù)器數(shù)據(jù)信息，下發(fā)任務(wù)至檢修班組，對作業(yè)人員進行管理。

3) 現(xiàn)場終端：檢修班組領(lǐng)取并結(jié)合系統(tǒng)內(nèi)人員信息派發(fā)任務(wù)。

4) 考勤機：保證任務(wù)安排至實際到崗人員。

5) SPKS箱：與行車信號系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)聯(lián)鎖控制，保證檢修區(qū)有人作業(yè)時無車輛出入[3]。

6) 智能發(fā)卡柜：結(jié)合作業(yè)計劃與人員信息派發(fā)門禁卡與SPKS箱鑰匙，保證作業(yè)人員進入正確的檢修分區(qū)。

7) 智能門禁：應(yīng)用生物識別、紅外檢測、智能圖像分析等技術(shù)對人員進出檢修區(qū)進行管理。

8) 智能手持一體機：將攝像手電與智能手機有機結(jié)合，在關(guān)鍵故障項點檢查時可將檢查結(jié)果一鍵拍照、自動上傳。該設(shè)備具有斷點續(xù)傳功能，可應(yīng)對庫內(nèi)信號盲區(qū)。

2.2 軟件系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)運用先進的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)，采用B/S(瀏覽器/服務(wù)器)和C/S(客戶端/服務(wù)器)混合的模式，建立了電子化、信息化、智能化的管理平臺。

2.2.1 終端管理系統(tǒng)

終端管理系統(tǒng)可實現(xiàn)人員管理、數(shù)據(jù)接口管理、列檢計劃編制、作業(yè)手續(xù)派發(fā)、作業(yè)任務(wù)接收及車輛信息管理等功能。

1) 人員管理模塊可進行檢修人員信息的增加、刪除、修改、權(quán)限調(diào)整等操作。該模塊可顯示人員考勤簽到情況，并實時掌握作業(yè)人員動態(tài)。

2) 終端管理系統(tǒng)通過協(xié)商好的Web Service API(網(wǎng)站服務(wù)應(yīng)用程序接口)、MySQL(關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng))等從外部接口獲取收發(fā)車計劃、需人工復(fù)檢的疑似故障信息。

3) 終端管理系統(tǒng)結(jié)合收發(fā)車計劃及外部接口數(shù)據(jù)自動生成列檢計劃。列檢計劃包含列檢車次車號、車輛入庫停穩(wěn)時間、停放股道列位、作業(yè)時間、檢修類別及項點。

4) 檢調(diào)通過終端管理系統(tǒng)將計劃下發(fā)至當班班組，班組長需在現(xiàn)場終端確認領(lǐng)取任務(wù)，并將具體作業(yè)手續(xù)派發(fā)至指定作業(yè)人員的手持端系統(tǒng)，智能發(fā)卡柜與門禁系統(tǒng)同步接收作業(yè)信息。

2.2.2 手持端系統(tǒng)

如圖4 a)所示，手持端系統(tǒng)可實現(xiàn)檢修作業(yè)全過程實時卡控。該系統(tǒng)的功能包括：

1) 任務(wù)管理：接受、查看下發(fā)的任務(wù)。

2) 故障管理：提報、查看、管理故障信息。

3) 作業(yè)記錄：上傳關(guān)鍵項點作業(yè)照片，查詢、查看已有的作業(yè)記錄。

4) 技術(shù)支持：內(nèi)置檢修規(guī)程，設(shè)置質(zhì)量卡控點提醒功能，通過語音提示引導(dǎo)作業(yè)人員進行標準化作業(yè)。

5) 危險源提報：及時處理重大風(fēng)險項。

6) 圖像自動對比：采用基于深度學(xué)習(xí)算法的車輛部件關(guān)鍵故障項點圖片識別技術(shù)，實現(xiàn)作業(yè)上傳照片與標準照片的自動比對，如圖4 b)所示。服務(wù)器基于深度學(xué)習(xí)模型識別照片并給出匹配度建議，避免因人為疏忽導(dǎo)致故障項點遺漏。同時管理人員不必再人工檢查大量檢修作業(yè)過程圖片，只需查閱統(tǒng)計數(shù)據(jù)、復(fù)合異常記錄即可。

3 列檢作業(yè)計劃管理系統(tǒng)應(yīng)用分析

3.1 智能運維體系的搭建

軌旁綜合檢測系統(tǒng)主要提供車輛外部故障信息，如緊固件缺失、受電弓碳滑板裂紋、輪對擦傷等[4]。車輛基地列檢作業(yè)計劃管理系統(tǒng)通過中間數(shù)據(jù)庫收到疑似故障信息后，將人工復(fù)核任務(wù)添加至車輛下一次的列檢計劃中。檢修人員作業(yè)時使用智能手持一體機對疑似故障部位拍照上傳：如故障屬實，則按照故障處置流程進行作業(yè)，并生成故障處理記錄；如在對應(yīng)項點未發(fā)現(xiàn)實際故障，或新發(fā)現(xiàn)了軌旁綜合監(jiān)測系統(tǒng)未辨識提報的故障，軌旁綜合檢測系統(tǒng)則生成1條誤報或漏報記錄，并將此條誤、漏報信息回饋給該系統(tǒng)。

專家診斷系統(tǒng)可同時提供故障數(shù)據(jù)與處置指導(dǎo)規(guī)范。故障數(shù)據(jù)分為兩類：一類為車載監(jiān)測系統(tǒng)通過車輛總線報出的故障代碼，該故障代碼可實時傳輸至專家診斷系統(tǒng)服務(wù)器；另一類為通過車地?zé)o線傳輸?shù)能囕d監(jiān)測系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)，專家診斷系統(tǒng)根據(jù)車輛歷史狀態(tài)數(shù)據(jù)預(yù)測、分析并提報即將發(fā)生的潛在故障[5]。列檢作業(yè)計劃管理系統(tǒng)收到疑似故障信息后，將人工復(fù)核任務(wù)并添加至列檢計劃。此外，列檢作業(yè)計劃管理系統(tǒng)還會向車輛專家診斷系統(tǒng)提供軌旁綜合檢測系統(tǒng)與人工作業(yè)時發(fā)現(xiàn)的車輛外部故障及其處置信息，以作為車輛專家診斷系統(tǒng)進行高級分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

列檢作業(yè)計劃管理系統(tǒng)打通了智能運維體系下各子系統(tǒng)間數(shù)據(jù)鏈路(見圖5)，及時從車載監(jiān)測、軌旁檢測子系統(tǒng)處獲取數(shù)據(jù)與分析結(jié)果，且在更高的系統(tǒng)層面上發(fā)掘有效信息并提出作業(yè)指導(dǎo)建議。

3.2 作業(yè)計劃的生成

通過對南寧地鐵既有線路故障統(tǒng)計分析，結(jié)合南寧地鐵1號線車輛檢修規(guī)程，預(yù)選表1中所列故障項點。后期可根據(jù)地鐵運營情況對表1中的故障項點進行實時補充與完善。

列檢作業(yè)計劃管理系統(tǒng)從TIAS、軌旁綜合檢測與車輛專家診斷系統(tǒng)獲取收發(fā)車計劃，以及需人工復(fù)檢的疑似故障信息，并將其中的非常規(guī)任務(wù)與檢修規(guī)程要求的基本任務(wù)整合，根據(jù)運行周期以及計劃模板自動排布列檢計劃。檢調(diào)可根據(jù)車輛運用情況及檢修能力調(diào)整修改計劃，并最終確認下發(fā)。

3.3 計劃派發(fā)與執(zhí)行

車輛入庫時，列檢作業(yè)計劃管理系統(tǒng)從TIAS獲取行車信息，確定分區(qū)車輛已停穩(wěn)后派發(fā)具體作業(yè)任務(wù)。作業(yè)人員領(lǐng)取SPKS箱鑰匙與門禁卡，打開SPKS開關(guān)并通過門禁檢驗進入檢修分區(qū)開始作業(yè)，作業(yè)完成后于手持端系統(tǒng)確認并刷卡出庫。列檢作業(yè)計劃管理系統(tǒng)的作業(yè)流程如圖6所示。

表1 故障項點的選擇

4 結(jié)語

列車全自動運行與智能運維是智慧城市軌道交通發(fā)展的重要方向。本文提出的列檢作業(yè)計劃管理系統(tǒng)充分適應(yīng)全自動駕駛車輛基地?zé)o人駕駛區(qū)行車作業(yè)模式，并且打通了智能運維體系下各系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)鏈路，實現(xiàn)了檢修計劃自動生成、作業(yè)任務(wù)無紙化派發(fā)、人員進出庫無人化管理，以及故障信息化追溯。規(guī)范了全自動駕駛分區(qū)內(nèi)檢修作業(yè)流程，從而達到節(jié)約人力成本、提升作業(yè)效率、保障運營安全的目的。目前，車輛基地列檢作業(yè)計劃管理系統(tǒng)已在南寧地鐵那洪車輛基地建設(shè)實施，系統(tǒng)功能在實際運用過程中亦可根據(jù)具體需求進行優(yōu)化。