地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)設(shè)備故障數(shù)據(jù)分析與維修策略*

胡超芬 董 源 董方武

(1.寧波市軌道交通集團(tuán)運(yùn)營分公司,315101,寧波; 2.寧波職業(yè)技術(shù)教育中心學(xué)校，315040，寧波；3.浙江紡織服裝學(xué)院機(jī)電與軌道交通學(xué)院,315211,寧波//第一作者，副工長)

地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)設(shè)備故障數(shù)據(jù)分析與維修策略*

胡超芬1董 源2董方武3

(1.寧波市軌道交通集團(tuán)運(yùn)營分公司,315101,寧波; 2.寧波職業(yè)技術(shù)教育中心學(xué)校，315040，寧波；3.浙江紡織服裝學(xué)院機(jī)電與軌道交通學(xué)院,315211,寧波//第一作者，副工長)

以寧波地鐵1號線為例分析了地鐵自動(dòng)售檢票(AFC)系統(tǒng)車站終端設(shè)備的故障數(shù)據(jù),并找出其規(guī)律。車站終端設(shè)備中自動(dòng)售票機(jī)故障率最高,而且車站客流量與終端設(shè)備故障率之間存在明顯相關(guān)性。詳細(xì)闡述了AFC系統(tǒng)故障的特點(diǎn),總結(jié)了影響車站終端備置故障的主要因素。針對不同階段運(yùn)行的設(shè)備故障類型,提出設(shè)備維護(hù)與維修策略,可提高AFC設(shè)備故障維修的效率。

地鐵; 自動(dòng)售檢票系統(tǒng); 設(shè)備故障; 維修策略

在城市軌道交通系統(tǒng)中保障AFC(自動(dòng)售檢票)系統(tǒng)的正常運(yùn)行,是城市軌道交通系統(tǒng)安全高效運(yùn)行的重要保證。隨著城市軌道交通系統(tǒng)線網(wǎng)的不斷延伸,日均客流量急劇增加,AFC系統(tǒng)設(shè)備面對著大客流的高頻率使用。如何保障AFC系統(tǒng)設(shè)備的高效優(yōu)質(zhì)服務(wù),并對AFC設(shè)備進(jìn)行有效的維護(hù)與維修是重點(diǎn)研究課題。本文通過對寧波地鐵1號線AFC系統(tǒng)故障類型及故障數(shù)據(jù)的分析,找出AFC系統(tǒng)設(shè)備的故障規(guī)律；并針對AFC系統(tǒng)的故障特點(diǎn),提出了AFC系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)與維修的建議。

1 AFC系統(tǒng)設(shè)備故障類型與數(shù)據(jù)分析

城市軌道交通AFC 系統(tǒng)由系統(tǒng)清分中心(ACC)、線路中心(LC)、車站中心(SC)、車站終端設(shè)備(SLE)和票卡等組成。其中，SLE主要包括閘機(jī)(AGM)、半自動(dòng)售票機(jī)(BOM)、自動(dòng)售票機(jī)(TVM)、自助查詢機(jī)(TCM)、交換機(jī)(SW)和其他設(shè)備,其主要功能是實(shí)現(xiàn)乘客的乘車購票、檢票與乘車信息查詢等[2]。

在日常使用中,SLE設(shè)備是AFC系統(tǒng)設(shè)備故障頻率最高的設(shè)備。

根據(jù)對寧波地鐵1號線AFC系統(tǒng)近3年來的設(shè)備故障統(tǒng)計(jì),SLE的故障類型主要有TVM故障、AGM故障、BOM故障及其他設(shè)備故障等。一般來說,車站客流量與SLE故障率之間存在著明顯的因果關(guān)系。客流量大的車站設(shè)備故障出現(xiàn)頻率高。圖1為寧波地鐵1號線2014年3月—2015年6月車站客流量與SLE故障之間的關(guān)系。

寧波地鐵1號線各車站SLE各類設(shè)備的故障率也不盡相同(如圖2所示)，乘客使用頻率高的設(shè)備故障率高。SLE設(shè)備模塊故障發(fā)生頻率如圖3所示。TVM和AGM的相關(guān)模塊(如發(fā)卡模塊、硬幣及紙幣模塊、回收模塊等)是SLE故障率最高的模塊。

圖1 寧波地鐵1號線SLE故障與車站客流量關(guān)系圖

圖2 AFC系統(tǒng)SLE故障率分布

圖3 AFC系統(tǒng)SLE設(shè)備模塊故障頻率分布

2 AFC系統(tǒng)故障特點(diǎn)

2.1 影響SLE故障的主要因素

(1) 設(shè)備因素。不同廠商或同一廠商的不同批次設(shè)備都會在設(shè)備設(shè)計(jì)缺陷、生產(chǎn)工藝、元器件和材料選取以及可靠性指標(biāo)等方面存在一定的差異[3]。這些差異對AFC設(shè)備能否長時(shí)間無故障正常運(yùn)行具有很大的影響,特別是對TVM的紙幣模塊和找零模塊、AGM的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等核心模塊的影響更大。從SLE故障的數(shù)據(jù)分析中可以看出,此類故障在SLE故障中出現(xiàn)的頻率最高。

(2) 乘客操作因素。SLE主要是由乘客操作的設(shè)備。乘客在設(shè)備的使用或操作過程中,由于乘客不當(dāng)操作而造成設(shè)備故障或損壞(如強(qiáng)行沖撞閘機(jī)門、敲打售票機(jī)、使用骯臟的硬幣或紙幣等)占SLE故障數(shù)的70%左右。

(3) 設(shè)備維修能力與成本因素。地鐵公司或設(shè)備維修承包商的維修能力受到維修人員的專業(yè)素養(yǎng)、工作責(zé)任心、能力及與設(shè)備廠商的溝通和維修隊(duì)伍穩(wěn)定性等因素的制約[4]。有的地鐵運(yùn)營公司為控制運(yùn)營成本,將設(shè)備維護(hù)與維修業(yè)務(wù)全部或部分委外給相關(guān)的專業(yè)公司[5],或與供應(yīng)商聯(lián)合維修。這些措施雖然能降低設(shè)備的維護(hù)與維修成本,但對設(shè)備故障的維修效率和維修質(zhì)量卻都會產(chǎn)生一定的影響。

2.2 SLE故障特點(diǎn)

通過數(shù)據(jù)分析可以發(fā)現(xiàn),SLE故障特點(diǎn)主要表現(xiàn)以下幾個(gè)方面:

(1) SLE使用率越高,其故障率也越高。在所有SLE中，無論是設(shè)備故障出現(xiàn)頻率,還是設(shè)備故障總數(shù)方面,TVM設(shè)備的故障最多。TVM故障約占SLE故障總數(shù)的75%。造成TVM故障率高的主要原因是由于乘客在使用該類設(shè)備時(shí)很難做到按設(shè)備操作規(guī)程進(jìn)行操作。

(2) SLE故障數(shù)與地鐵車站客流量存在正相關(guān)性。從圖2中可以看出,在客流量大的車站,SLE故障率高,特別是換乘站或樞紐站的TVM及AGM等設(shè)備的故障率更高。

(3) 設(shè)備故障模塊具有趨同性。其中，硬幣模塊與紙幣模塊是TVM設(shè)備故障率最高的模塊;機(jī)械故障(如黑塊與升降桿位置發(fā)生偏移,扇門連桿位置偏移,皮帶脫落等)是AGM的主要故障類型;軟件問題與讀卡器以及工控機(jī)故障是BOM的主要故障類型。

(4) SLE本身在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面和制造方面存在缺陷。如TVM 設(shè)備硬幣找零箱鎖芯故障、紙幣模塊的機(jī)頭支撐板厚度不夠等，均與設(shè)備本身的設(shè)計(jì)或生產(chǎn)質(zhì)量有關(guān)。

3 AFC系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)與檢修對策

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在地鐵運(yùn)營過程中,SLE故障數(shù)占地鐵設(shè)備故障總數(shù)的近60%,其中以TVM、AG M 、BOM 設(shè)備故障為主。因此,在SLE維護(hù)與檢修過程中,需要制定相應(yīng)的設(shè)備故障維修與維護(hù)策略,針對SLE故障的規(guī)律,將SLE故障維修分為故障多發(fā)模塊及其他模塊兩類,并視情況采取不同的預(yù)防性維修策略[6]。同時(shí),應(yīng)根據(jù)設(shè)備生產(chǎn)商提供的可靠性數(shù)據(jù)以及對實(shí)際維修樣本數(shù)據(jù)分析,確定合理的維護(hù)維修周期與方法。

3.1 針對設(shè)備不同運(yùn)行周期進(jìn)行針對性維護(hù)維修

將SLE的運(yùn)行周期劃分為初期、中期和后期三個(gè)時(shí)段,針對不同的運(yùn)行周期采取相應(yīng)的維護(hù)與維修策略。

(1) 運(yùn)行初期:該周期一般為2～3年。運(yùn)行初期的設(shè)備維修以設(shè)備廠商為主。由于SLE在運(yùn)行初期的相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)缺乏，乘客的操作使用生疏，維護(hù)與維修人員對設(shè)備的熟悉程度較低,故此階段是設(shè)備故障的頻發(fā)階段,維護(hù)與維修工作量大。但由于該階段設(shè)備尚處于質(zhì)保期內(nèi)，因此,本階段的設(shè)備維護(hù)與維修以生產(chǎn)廠商為主,而地鐵運(yùn)營公司主要進(jìn)行設(shè)備維護(hù)技術(shù)提升和故障數(shù)據(jù)收集與分析,建立設(shè)備故障模型和維護(hù)維修對策。該階段維護(hù)與維修主要以日常巡檢與維護(hù)、故障搶修及專項(xiàng)維修為主。

(2) 運(yùn)行中期:該周期一般為3～8年。設(shè)備在該階段基本處于平穩(wěn)運(yùn)行期,且設(shè)備故障類型相對穩(wěn)定,設(shè)備運(yùn)行及故障數(shù)據(jù)較為豐富,維修技術(shù)與能力業(yè)已成熟。此時(shí)，地鐵運(yùn)營公司一般已建立了設(shè)備故障模型與維修對策。本階段的維護(hù)與檢修主要以設(shè)備可靠性為中心的預(yù)防性維護(hù)與檢修為主。

(3) 運(yùn)行后期:該周期一般為9～10年。此階段為SLE使用后期,設(shè)備故障頻發(fā),維護(hù)與維修工作量徒增。本階段的維護(hù)與維修以故障搶修與設(shè)備模塊更換(或更新)為主,相應(yīng)的維修形式以車間維修(精修)為主。

3.2 針對故障多發(fā)模塊的維修建議

通過對SLE常見故障分析發(fā)現(xiàn),TVM主要有紙幣模塊故障、硬幣模塊故障及發(fā)卡模塊故障。其中，紙幣模塊故障主要有卡紙幣、紙幣模塊通信故障及紙幣模塊皮帶脫落等故障;硬幣模塊故障主要有卡硬幣、找零故障、硬幣模塊通信故障、硬幣找零箱鎖芯故障;發(fā)卡模塊故障主要有卡票、發(fā)卡模塊通信故障及發(fā)卡模塊硬件故障。AGM主要故障為黑塊與升降桿位置發(fā)生偏移,扇門連桿位置偏移,皮帶脫落以及電機(jī)故障等。BOM 的故障多為軟件問題與讀卡器故障。

針對以上設(shè)備模塊故障發(fā)生規(guī)律,維護(hù)及維修工作主要應(yīng)以日常巡檢與保養(yǎng)、故障維修、專項(xiàng)性維護(hù)與檢修、預(yù)防性維護(hù)維修為主,對乘客進(jìn)行現(xiàn)場設(shè)備操作指導(dǎo)為輔。其中:① 日常巡檢與保養(yǎng)主要內(nèi)容包括對SLE的運(yùn)行情況進(jìn)行巡檢和監(jiān)控、數(shù)據(jù)記錄及設(shè)備臺帳填寫等。② 故障維修是針對非突發(fā)故障的預(yù)防性修理或更換,防患于未然。③ 專項(xiàng)性維護(hù)與檢修則根據(jù)監(jiān)測或預(yù)測的數(shù)據(jù),針對易發(fā)生故障的部件開展專門維護(hù)與檢修,或根據(jù)同類設(shè)備或部件的故障規(guī)律進(jìn)行預(yù)防性修理或更換。④ 現(xiàn)場設(shè)備操作指導(dǎo)時(shí),安排專門站務(wù)人員或志愿者對乘客進(jìn)行現(xiàn)場的設(shè)備操作指導(dǎo)與監(jiān)督,以盡量降低設(shè)備的故障率。

針對故障頻發(fā)模塊,建議設(shè)立精修工班,會同設(shè)備廠商技術(shù)工程師進(jìn)行故障頻發(fā)模塊的故障機(jī)理分析，并針對性改進(jìn)該類模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)行參數(shù)設(shè)置、生產(chǎn)工藝等,隨后還應(yīng)對改進(jìn)后的模塊進(jìn)行現(xiàn)場測試,以降低設(shè)備模塊的故障率。建議在精修工班設(shè)置1個(gè)TVM及AGM等故障設(shè)備多發(fā)模塊的專業(yè)維修小組來進(jìn)行針對性維修,以提高設(shè)備維修效率，提高維修人員技術(shù)水平。

3.3 合理配置設(shè)備維修資源

在設(shè)備維護(hù)與檢修資源配置方面,應(yīng)根據(jù)設(shè)備故障規(guī)律和復(fù)雜程度,合理調(diào)配維護(hù)與檢修資源。

(1) 維修資源配置:根據(jù)故障復(fù)雜程度、對運(yùn)營影響大小及設(shè)備運(yùn)行周期,將SLE維護(hù)維修技術(shù)力量分為日常維護(hù)、普通維修(現(xiàn)場維修)和精修(車間維修)3個(gè)層次(或工班)。根據(jù)SLE運(yùn)行周期合理調(diào)配各工班技術(shù)人員。在SLE運(yùn)行初期,以廠商維修為主,日常維護(hù)工班人員跟隨設(shè)備廠商進(jìn)行檢修,以提升維修人員技術(shù)水平;在SLE運(yùn)行中期,以故障檢修為主,應(yīng)增加現(xiàn)場維修工班人員;在SLE運(yùn)行后期,則以精修工班為主,相應(yīng)增加該工班維修力量,進(jìn)行大型復(fù)雜故障的維修、模塊測試和技術(shù)改造。

(2) 維護(hù)維修駐點(diǎn)設(shè)置:由于SLE故障率與車站客流量存在正相關(guān)性,因此,在設(shè)置設(shè)備維護(hù)維修駐點(diǎn)時(shí),應(yīng)盡量使駐點(diǎn)靠近設(shè)備故障量大的車站,以降低設(shè)備維修響應(yīng)時(shí)間,提高設(shè)備故障維修的反映時(shí)間和維修效率。

(3) 設(shè)備備件:針對AFC系統(tǒng)設(shè)備故障特點(diǎn),應(yīng)增加核心設(shè)備中故障高發(fā)模塊的備件量,以縮短設(shè)備故障維修時(shí)間。

4 結(jié)語

通過對AFC系統(tǒng)SLE故障數(shù)據(jù)的分析,找出SLE設(shè)備故障規(guī)律。針對地鐵AFC系統(tǒng)運(yùn)行過程的故障特點(diǎn),根據(jù)設(shè)備運(yùn)行的不同階段、設(shè)備故障類型，選擇合理的維護(hù)與維修策略進(jìn)行維護(hù)和檢修,并通過調(diào)整維護(hù)維修工班和駐點(diǎn)等手段,提高設(shè)備故障的響應(yīng)時(shí)間、設(shè)備故障的維修效率和降低維護(hù)維修成本。上述建議已應(yīng)用在寧波地鐵1號線AFC系統(tǒng)SLE故障維修工作中,并取得了顯著的成效。

[1] 陳安.AFC 系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)管理流程制定與創(chuàng)新[J].機(jī)電工程技術(shù),2012,41(6):167.

[2] 邱華瑞,張寧,徐文,等.城軌交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)架構(gòu)體系研究[J].都市快軌交通,2014,27(2):86-89.

[3] 王茵.地鐵AFC系統(tǒng)預(yù)防性維修策略初探[J].技術(shù)與市場,2014,21(8):345-346.

[4] 姚虹,徐秋良,劉飛.基于故障樹分析法的AFC系統(tǒng)終端設(shè)備故障檢修方案與應(yīng)用[J].信息化研究,2013,39(2):49-50.

[5] 張建平.市場化運(yùn)作機(jī)制在南京地鐵自動(dòng)售檢票設(shè)備維護(hù)工作中的應(yīng)用[J].城市軌道交通研究,2010(5):10-11.

[6] 趙寧,卜路強(qiáng).淺談津?yàn)I輕軌AFC系統(tǒng)設(shè)備的預(yù)防性維修[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)論,2012,19:124.

Analysis of Fault Data in AFC System Equipment and Maintenance Strategy

HU Chaofen，DONG Yuan, DONG Fangwu

Through analysing the fault data of SLE equipment in metro AFC system, the regularity of AFC equipment fault is detected. Based on the types of AFC faults during different operation stages, the maintenance strategies and repairing for AFC systems and equipments are proposed, in order to improve the efficiency of the AFC equipment repairing, provide some references for AFC equipment maintenance and repairing in urban rail transit field.

metro; AFC system; equipment failure; maintenance strategy

Ningbo City Transportation Group Company Limited，315101,Ningbo,China

*浙江省高等教育教學(xué)改革項(xiàng)目(jg2013320)

U293.22

10.16037/j.1007-869x.2017.03.000

2015-06-29)