信息技術在機務整備作業中的應用及發展趨勢

李 虎

（中國鐵路總公司 運輸局機務部，北京 100844）

信息技術在機務整備作業中的應用及發展趨勢

李 虎

（中國鐵路總公司 運輸局機務部，北京 100844）

在分析我國機務整備設備現狀及整備作業過程中存在問題的基礎上，提出通過信息技術整合機務整備資源、規范整備作業流程的總體思路；介紹滿足運用需求的機務整備信息化前端設備；依托機務信息平臺構建了機務段、鐵路局、鐵路總公司三級機務整備管理系統；提出機務管理大數據共享、機車故障分析平臺、多因素綜合狀態修等發展方向，對機務整備質量和整備效率的提升具有重要意義。

機務設備；信息化設備；應用

高速發展的信息技術對當前經濟社會的進步起到了重要的推動作用，故此根據需求特點、借鑒相關經驗，依托信息技術構建整備資源集約化、作業流程標準化、設備設施數字化、管理手機務段信息化的標準化整備車間，創建“輪整、專整、包整”為核心的專業化整備作業模式，形成以整備車間為中心的“大整備”格局，以提高機務整備質量和整備效率，是新形勢下整備管理信息化和整備作業流程化的必然方向。

1 機務整備現狀分析

目前，我國鐵路已基本形成了“四縱四橫、干線貫通、兩翼配套”的機車運用基本格局，機車的運輸效率與效益明顯提高，但是機務整備作業仍然存在整備作業條件簡陋、設施落后、設備信息化程度不高等問題，影響機車運用效率和效益的進一步發揮，具體表現如下。

1.1 機車質量信息孤島問題

機務段現存三類設備：（1）老舊設備，需要進行人工記錄，難以保證采集數據的真實性，無法實現數據共享和綜合利用；（2）單機系統，具備數據采集功能，但無數據傳輸功能，也無法實現數據共享和綜合利用；（3）具備數據采集功能，也具備數據傳輸功能和通信協議，但是缺乏運用系統對數據進行綜合分析，無法全面地實現對機車質量的控制和監督。

1.2 機車質量檢測分析手段陳舊

機車檢修仍以人檢為主，人力投入大，質量分析方法傳統、效率低下，一般依靠經驗判斷，分析結果對故障周期、故障頻率、重點故障提示等缺乏系統性、準確性，對檢修的指導性不強。

2 機務整備信息化前端設備

隨著生產力布局的調整優化，“乘檢分離，乘養分離，整檢合一，修養合一”要求的貫徹實施，特別是實行 “車循環、人繼乘、大運用”管理模式后，機務整備的內涵發生了質的變化，在過去上油、上水、上砂等簡單“燃整”工作的基礎上，增加了保潔、保養、地勤、檢測、維修等職能，考慮到作業需求以及信息化的需要，制定了相關技術條件，推進了以下機務整備信息化前端設備的建設。

2.1 車號識別設備

車號識別設備通過嵌入式采集模塊采集機車圖像，并自動識別出車號信息，解決當前AEI設備由于機車標簽故障、丟失，無法識別車號的問題。

2.2 受電弓及車頂檢測

受電弓及車頂檢測系統用于電力機車受電弓，自動檢測受電弓滑板厚度、異常磨耗值、滑條缺損值、中心線偏移量、工作位接觸壓力等數據及關鍵部件變形或脫落。

2.3 走行部圖像檢測

走行部圖像檢測系統用于監測機車側部、底部的牽引裝置、電機蓋、制動盤、撒砂器、齒輪箱、抱軸箱等關鍵部件的制假、變形、漏油等異常情況，自動檢測閘瓦厚度尺寸并對閘瓦的安裝狀態進行成像監測。

2.4 輪對動態檢測

輪對動態檢測系統主要由輪對探傷檢測單元、輪對磨耗檢測單元、踏面擦傷檢測單元等組成。其中：（1）探傷單元對低速行進的機車車輪進行自動探傷，重點探測輪對輪輞及輪箍部位的周向輞裂、徑向裂紋和嚴重剝離等多類缺陷，同時掃查整體輪輻板部位；（2）車輪磨耗檢測單元采用光學三角檢測原理自動檢測輪對內側距、輪緣厚度、輪緣垂直磨砂高度等主要參數；（3）踏面擦傷檢測單元主要用于輪對踏面的擦傷深度、踏面缺陷、剝離和輪對不圓度的探測。

2.5 智能整備檢測

智能整備檢測系統將既有的受電弓檢測、主斷路器檢測、車頂絕緣檢測、網絡檢測、逆變器檢測、牽引電機綜合檢測、紅外熱成像檢測等整備設備進行智能化、數據化、標準化和便攜化的設計，各項檢測儀器均可實現數據的記錄、存儲、上傳功能，實現整備檢測車的信息化和網絡化管理功能，同時，通過軟件系統將整個整備作業的標準規范化，實現對現場作業的有效控制。

以上各檢測系統均具有不同限度的預警和報警功能。

2.6 機車及人員定位

機車及作業人員定位系統，依托北斗(差分)定位和RFID射頻等技術，通過機車定位追蹤實時掌握機務整備場內位置，人員定位追蹤實時掌握整備棚作業人員位置，解決了“整備場機車位置追蹤” 和“作業人員是否在規定的時間，在規定的線路，執行規定的檢修作業流程，并保留事后追溯的依據”等問題，便于實現關鍵作業環節的客觀評價，進而實現管理的標準化、規范化。

3 基于信息技術的機務整備管理系統

機務整備信息化前端設備的建設為機務整備信息化創造了有利條件，以此為基礎，依據機務整備流程，建立的集信息采集、通信聯絡、數據處理為一體的機務整備管理系統[1]，全面提升了機車運用保障能力。傳統的機務整備也擴展完善為全流程、信息化整備。

3.1 機務整備流程分析

機務整備包括機車入機務段至整備后出機務段的全過程，依次為機車車號自動識別、車載數據下載、走行部及受電弓檢測，機車清洗與卸污、油水砂補充、檢查檢測、維護保養、機車性能試驗等，分別在入庫區、交接檢測區、整備區及待乘區完成。

（1）入庫區主要功能是：完成車號識別，下載和傳輸機車車載數據，機車自動過分相檢測，輪對動態檢測，走行部動態監視，受電弓動態檢測，機車洗車等。

（2）交接檢測區主要功能是：工具交接，環線測試，3大件試驗，機車上油水砂，卸污，機車撒砂試驗等。

（3）整備棚區域為機務整備區，該區域主要功能是：檢車，修車，給油等整備作業。

（4）待乘區主要功能是：機車存放及機車性能試驗。

對流程進行統籌，實現整備作業高質和高效。

3.2 機務整備管理系統

機務整備管理系統是構建“網絡化”大整備格局，保證機車長交路、輪乘制的順利實施，加強輪乘制條件下機車運用及質量管理，實現外勤、地檢、維修、燃整、保養、保潔、數據整備等各項整備職能的綜合管理信息系統[2]。

3.2.1 系統組成

機務整備管理系統依托機務信息平臺，實現全路機務整備信息的互聯互通和信息共享，為構建全路大整備格局提供支撐[3]。

機務整備管理系統由機務段、鐵路局、鐵路總公司三級管理平臺組成，如圖1所示。實現整備作業的日常管理、機車個體數據獲取和信息交互，為構建機務整備的大數據信息交互、故障分析和綜合狀態修等機車運用平臺提供基礎。

圖1 機務整備管理系統組成框圖

3.2.2 系統構架

機務段整備固定設備，如車號識別設備、受電弓及車頂檢測系統、走行部圖像檢測系統、輪對動態檢測系統、洗車、生產管理終端、調度管理終端等，通過機務機務段局域網接入機務段級管理平臺[3]；智能整備檢測系統和機車及人員定位等通過無線網絡用于現場作業并接入機務段級管理平臺；通過機務段級機務信息平臺實現機務整備管理系統與其他子系統的信息共享[4]；利用既有TMIS網絡構成機務段、鐵路局以及鐵路總公司三級管理平臺[5]，并提供相關服務，如圖2所示。

3.2.3 系統功能

鐵路總公司級的機務整備管理功能，在鐵路總公司級的鐵路機務管理信息綜合查詢系統中實現。包括全國鐵路（簡稱：全路）機務整備動態的實時展現、整備場電子地圖查詢、普查和專項整治、機務整備信息查詢與統計分析以及報表導出和打印[6]、系統應用管理等功能，為鐵路總公司級管理人員提供輔助決策服務。

鐵路局級的機務整備管理功能，在鐵路局級的鐵路機務管理信息綜合查詢系統中實現。包括全局機務整備動態的實時展現、整備場電子地圖查詢、普查和專項整治、機務整備信息查詢與統計分析以及報表導出和打印、系統應用管理等功能，為鐵路局級管理人員提供輔助決策服務。

機務段級機務整備管理系統是機務段實現日常外勤、地檢、維修、燃整、保養、保潔和數據整備等各項整備職能的管理信息系統。主要功能包括：整備場電子地圖、機務整備管理、機油統計及油水化驗分析、機車綜合預警、機車普查和專項整治、在修車信息、機車小輔修共享接口、信息接口和數據交換等，如圖3所示。

4 信息化技術在機務整備作業中的發展趨勢

4.1 大數據信息平臺

大數據信息平臺是通過網絡、傳感器把機務設備和人工作業數據連接到一起，形成一個雙向互動的信息化網絡，進而對整備數據信息進行共享和整合分析，實現對機務整備質量的監控、跟蹤，以達到提高整備效率，優化管理的目的[7]。由于機務整備大數據發展比較晚，搭建大數據平臺的目的是提供機務整備機車質量信息海量數據的存儲和處理的能力，更重要的是研究如何更好地利用海量整備數據。

圖2 機務整備管理系統構架圖

對于大數據信息平臺的應用，從機車角度是為實現“跨局、跨機務段一臺車”的目標提供關于整備質量的數據支撐。機車進入不同鐵路局或機務段，作業人員可以通過大數據信息平臺對該機車的歷史整備數據信息進行查詢，初步了解機車的綜合質量信息，使之能夠更好地提高機務整備的效率。從成本角度，通過利用大數據的數據整合和大規模系統的分析處理能力，掌握機務整備故障的數據，分析機車零部件的消耗，為優化的材料成本控制方案給出數據支撐。

4.2 機車故障分析平臺

機車故障分析平臺是應用人工智能技術和計算機技術，以大數據信息平臺為基礎，以機車歷史故障信息為主要數據點，結合各鐵路局對機車運用安全和可靠性狀態的要求，結合某個領域一個或多個專家提供的知識和經驗，進行推理和判斷，以便解決那些需要專業知識才能解決的復雜問題[8]。

圖3 機務整備管理系統機務段級系統功能圖

通過機車的故障分析平臺可以對機車的運行狀態和設備進行狀態監測與故障診斷，可以及時發現機車的故障和預防設備的故障發生。另外，機車故障分析平臺可以解決現階機務段機務機務段維修制度中定期維修的浪費，能夠有的放矢地進行檢修，不但可以節約大量的維修費用和時間，同時也可以增加機車的線上運行時間，提高生產效率和經濟效益。

4.3 多因素綜合狀態修

狀態修是指通過對運用中機車的質量狀態進行檢測、監控和技術診斷，了解機車狀態變化的規律，分析機車的故障，檢測各部件的技術狀態或預判可能出現的故障，以此作為檢修的依據，根據機車的狀態進行修理的檢修體制。

目前，基于單個系統，如受電弓及車頂檢測、走行部檢測、輪對動態檢測的狀態修，已具有一定成效，典型應用有：估算受電弓的磨耗劣化趨勢，提供滑板經濟換修的參考依據和方案；估算閘瓦的磨耗劣化趨勢，提供閘瓦經濟換修參考依據和方案；估計輪對狀態劣化趨勢供檢修參考等。

需要進一步深化的是以需求、生產為主線，基于機車技術管理、生產管理、物流管理、調度指揮、安全監控等信息關聯的多因素綜合狀態修，以全面實行安全、高效、經濟的機車大整備。

5 結束語

新形勢下提高機務整備質量，機務整備設備信息化、網絡化是重要一環。鐵路作為網絡型結構的超大型企業，在信息化時代，更需要全局性思維、系統化理念、信息化的設備設施與之相適應，注重管理理念的更新、方法的變革、技術素養的提高，為實現全國鐵路整備管理一體化, 機車檢查、維修、保養、質量控制等信息資源統一管理和共享, 構筑功能強大的信息化管理大平臺。

大數據信息平臺、機車故障分析平臺和機車狀態修，是對機務整備管理系統這個信息化管理大平臺產生的海量數據初步的挖掘和嘗試，隨著現場數據的進一步積累、數據處理能力的進一步增強、理念認識的進一步創新和深化，機務整備管理系統這個信息化管理大平臺必將結出更多碩果并日臻完善，為機車優質高效運用提供強大支撐。

[1] 中國鐵路總公司. 鐵路機務管理信息系統總體方案：運信規劃函[2014]424號[Z]. 中國鐵路總公司，2014，8.

[2] 中華人民共和國鐵道部. 鐵路信息化總體規劃：鐵信息[2005]4號[Z]. 中華人民共和國鐵道部，2005，1.

[3] 何珍祥，張明新. 微機原理與接口技術[M].北京：機械工業出版社，2009.

[4] 北京思源新創信息安全資訊有限公司，江南計算技術研究所技術服務中心. 信息安全技術操作系統安全技術要求：GB/ T20272-2006[S]. 北京：中國標準出版社，2006.

[5] 孫遠運. TMIS總體架構設計研究[J]. 鐵路計算機應用，2005，14（7）：11-14.

[6] 中華人民共和國鐵道部.鐵路機車統計規則：鐵統計[2009]223號 [Z]. 中華人民共和國鐵道部， 2009，4.

[7] 李葆文. 點檢屋—TnPM設備點檢管理新視角[M].北京：機械工業出版社，2010.

[8] 呂 琛，王立梅. 故障診斷與預測[M].北京：北京航空航天大學出版社，2012.

責任編輯王 浩

Information technology applied to locomotive servicing

LI Hu
( Locomotive Department of Transport Administration, China Railway, Beijing 100844, China )

Based on the analysis of locomotive service equipment status and servicing problems, this article proposed the general idea which integrated locomotive service resource, standardized the servicing process through information technology. Based on the locomotive information platform, the Locomotive Servicing Management System with three layers was built. The three layers were locomotive deport, railway administration and China Railway. Some development directions were put forward such as the big data sharing of maintenance management, locomotive fault analysis platform, comprehensive condition-based maintenance for multi factors. It had important sense for the improvement of quality and efficiency for locomotive servicing.

locomotive service equipment; information based equipment; application

U269.33∶TP39 文獻標識碼：A

1005-8451（2016）12-0040-05

2016-07-08

中國鐵道科學研究院行業服務技術創新項目（2014YJ044）。

李 虎，高級工程師。