地鐵車輛段檢修作業智能管控系統的研究與應用

申飛彤 沈翔

摘要：隨著科技的不斷進步，運用智能管控系統提高地鐵車輛段檢修作業已成為發展趨勢，智能管控系統結合了網絡技術、電子技術、統計分析技術、生物特征識別技術等，迅速獲取檢修作業所需要的信息。本文就地鐵車輛段檢修作業智能管控系統開展研究與分析。

關鍵詞：地鐵車輛段;檢修作業;智能管控系統

地鐵車輛段是軌道交通系統的重要組成部分，主要用于車輛的停放、檢查和維修，能為地鐵車輛的安全運行提供保障。地鐵車輛段智能管控系統是指應用網絡技術、電子技術、統計分析技術、生物特征識別技術等，實時收集現場檢修、設備運行、車輛狀況、維修相關人員等有關信息，整合所采集到的數據，實時保護車輛段檢修工作的全過程，通過各種相關統計分析，得出各設備和車輛的狀態預測和趨勢預測，并將統計分析結果用于指導現場工作，調整整個工藝流程，提高規劃和決策分析的準確性和效率性，從而提高地鐵車輛的維修水平[1]。地鐵車輛段智能管控系統通過采用物聯網技術，基于大數據構建智能維修決策模型，實現了監控與維修作業一體化系統，實現了資產的可視化和數字化，實時保護整個車輛段維修作業，可以預見工作計劃和實時反饋工作過程，實現了在線閉環管理以及所有數據的標準化、數字化和信息化。

一、智能管控系統功能

地鐵車輛段智能管控系統可以實現檢修作業的信息管理、車輛檢修質量的分析，從而滿足不同層次的需求，為管理層提供明確的數據支持，實現成本、質量、成本的多維控制，提高檢修工作的效率，從而實現多場作業、任務預警、安全作業等功能。智能管控系統通過現場操作指導和檢修過程的數據采集，為車輛檢修提供全面的信息覆蓋和智能信息協作功能[2]。同時，智能手持終端和工作站終端為各級用戶提供更方便的信息查詢、輸入和分析功能。①精細維修作業管理： 維修管理規范化、標準化，全過程動態跟蹤監督，維修專項檢查智能化管理。②智能質量控制： 通過信息手段和設備控制維修作業，實現維修監控程序的智能化。 ③平臺化維護數據： 整合地鐵車輛質量數據、分析和指導工作，建立地鐵車輛、零部件的電子簡歷，以及質量動態跟蹤，完成平臺化的維修作業設計，建立分析過程，完成系統預警。④科學化管理決策： 各項檢修數據的實時處理和綜合分析， 查詢內容的綜合顯示，包括檢修作業過程監控、車輛安全監控、關鍵指標等。

二、檢修作業流程

智能管控系統通過線檢測系統收集輪對信息數據、缺陷檢測數據、行駛部件檢測數據和受電弓檢測數據，從故障診斷系統和遠程監測系統中獲取地鐵車輛的實時故障數據，并依據歷史故障數據，通過質量分析模塊對地鐵車輛綜合分析，包括按照預先制定的故障等級標準進行分類，完成綜合評價，提出專家分析意見，從而完成地鐵車輛質量分析報告，根據預處理方案生成作業設備清單和指令的建議清單[3]。智能管控系統將生成的作業指令發送給車輛操作維護控制中心，檢修人員依照作業指令領取工具，遵照維修標準開始檢修作業，并通過手持智能終端收集反饋現場工作信息，進行各項維修試驗，如有問題將數據反饋給質量綜合分析模塊，再次進行分析處理，進行第二次操作。最后根據操作規程開始質量檢驗，完成各項維修作業任務后發放合格證書，并將相關備件使用信息反饋到備件管理模塊。根據工藝流程和要求，建立了相應的數據庫，如地鐵車輛狀態數據庫、設備故障數據庫、操作模板數據庫等。如圖1為地鐵車輛段智能管控系統工作流程。

三、地鐵車輛智能檢修

智能管控維修系統是對地鐵車輛維修過程進行管理和控制的系統。針對地鐵車輛維修過程的各個階段，提出了信息化和智能化的方案， 運用FMECA方法對故障模式、故障影響及損壞程度進行分析，并根據數據制定或調整維修作業計劃，為地鐵車輛維修提供技術參考[4]。如圖2為地鐵車輛段智能檢修作業流程，智能管控維修系統可以為維修員提供維修計劃模塊，可以在車輛入庫時動態調整車輛狀態和維修內容，為物料管理人員提供物料的庫存、使用跟蹤信息，記錄和協助維修團隊進行日常、在線和月度檢查，維修人員可以通過手動終端和工作站終端記錄維修過程，為維修團隊提供作業指導、信息記錄和大件跟蹤，為維修過程管理員提供配置、跟蹤和優化過程流程的依據，為質量控制人員提供過程的質量跟蹤和評價。

四、檢修作業安全

智能管控系統是通過檢修平臺的隔離開關、接觸網實時在線電氣檢測、門衛聯鎖、接觸網遠距離接地、視頻聯動保護、圖像智能報警等功能，對地鐵車輛維修過程中人員的安全進行管理和控制的系統。從綜合考慮車輛段安全生產的各個環節和各個過程出發，將安全管理融入檢修作業的各個環節，構建了網絡化、程序化、標準化、可視化的安全保障體系，保證了平臺運行過程中人員的安全[5]。 圖3說明了維修安全智能管理和控制系統的流程。地鐵車輛進庫時，信號接口會獲取車輛信息，通過視頻智能分析實現列車到達，控制器進入股道閘門，控制接觸網閘門拉開，在線檢測接觸網電壓，接觸網可靠接地實現接觸網斷電，只有在邏輯判斷和人員判斷雙層控制下，才能允許人員進入，并用技術比較進出人員，同時進行視頻實時跟蹤監控和語音對講，以保證人員的安全。首先，會通知其他系統維護啟動，維護過程由維護相關系統管理，在使用視頻輔助監控、自動報警后開始作業，維護結束后通知其他維護系統。在撤離階段，會啟動聲光報警器，提醒人員離開，同時，計數比較和視頻情報分析將被激活，以檢查物品和人員是否撤離完畢。

（一）控制隔離開關

接觸網電動隔離開關集中監控系統設置在地鐵車輛段，實時采集段內電動隔離開關、軌道電位限制裝置、單向導通裝置等設備的運行狀態，與變電站綜合自動化系統實時通信數據，實現對分散在現場的所有電動隔離開關設備的實時集中監控[6]。

（二）在線接觸網驗電

每條軌道配有接觸網帶電檢驗主機，與接觸網的正負極相連，測試接觸網電壓通過無線網絡，將電壓值和帶電狀態發送到顯示單元的帶電顯示模塊，并上傳到DCC測量系統工作站。

（三）遠程可視化接地

可視化直流驗電接地裝置優化了接觸網運行方式，提高了安全管理和控制水平。通過可視化直流驗電接地裝置，實現了DCC遠程接地二級控制，以及車輛段接觸網接地作業[7]。該系統具有遠程通信、遠程測量、遠程控制和遠程觀察等功能，可實現接觸網接地狀態的實時遠程報告和接地運行過程的遠程監控。接地柜具有電檢接地聯鎖、遙控回路硬接觸鎖定、手動操作機構鎖定等安全保證。接地狀態燈報警功能有LED顯示屏或LED燈，用于直接顯示接觸網的通電狀態和接地情況，在出現故障時會安全報警。

（四） 安全檢測車輛入庫

安全檢測系統主要是車輛段的在線安全檢測系統，通過對地鐵車輛行駛部分的在線安全檢測，保證車輛的安全運行，節約檢修成本，提高車輛檢修效率。安全檢測系統的檢測項目主要包括車頂受電弓檢測、磨損檢測、缺陷檢測、踏面檢測和輪對尺寸檢測，根據車輛類型和車輛運行狀況，以及車軸溫度等車輛運行部件實時監測系統和其他檢測子系統，除了在線安全檢測系統之外，不同車輛庫還有一些便攜式安全檢測裝置。

五、設備智能管理

設備智能管理系統是對地鐵車輛檢修以及周圍各類設備的維護、狀態監測和故障采集的總結性管理系統。實時監測系統自動采集、傳輸和存儲測試設備的運行數據，監測各項設備的運行狀態[8]。通過自動提醒系統對上次維修時間和累計運行時間進行自動記錄，自動提醒設備的維修，以及設備的更換記錄和查詢。故障診斷報警系統建立測試設備故障庫，實現設備維修故障的預警和故障報警，及時排除故障和解決方案。設備智能管理系統會在現有設備檔案的基礎上，建立相應的電子檔案，自動歸檔各設備的全生命周期數據，便于檢驗和查詢，為今后的維護提供參考依據。

智能管理檔案文件內容包括：①設備賬戶信息。其中對設備名稱、型號、制造商、安裝地點、使用部門等建立檔案。②設備生命周期記錄。檔案內容有隨機技術數據、安裝調試記錄、驗收記錄、維護、故障排除、轉移、儲存、報廢等記錄。管理層通過指紋驗證登錄智能管控終端，統計人員的工作量、出勤量、上崗時間、下崗時間等，上級可以及時進行監控，防止設備因維護不充分而出現故障，實現定崗定制、定崗定責。智能管控系統終端自動采集運行設備的實時數據，并實時上傳到服務器，后臺管理軟件通過數據分析實現維修預警和故障自動報警，提供維修計劃。智能管控系統將維修的原因、內容和結果輸入智能終端并自動上傳到服務器，為制定維修計劃和確定維修質量提供依據。以無輪機床的智能維修為例，設備智能管理系統會記錄無輪機床的維修周期和維修過程，當檢測到故障時，根據采集到的狀態數據進行故障報警和故障診斷，并對故障進行及時處理。

六、結束語

地鐵車輛段通過智能管控系統進行維修作業，能迅速獲取維修作業所需要的各項信息數據，能夠全面掌握地鐵車輛狀態，從而更加深入的維修。同時，智能管控系統可以全方位、多角度的分析維修作業數據，掌握故障的劣化情況，完成檢修數據的儲存，以便后期維護參考。智能管控系統能及時發出警報，實現預防式的維修到狀態維修，為地鐵列車的安全運行提供保障。

參考文獻：

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[8]金艷萍.地鐵車輛檢修智能管理系統研究與開發[D].蘭州交通大學，2018.

（作者單位：南京地鐵運營有限責任公司）