智慧動車所管理平臺建設方案研究與探索

劉 菲

（中國鐵路鄭州局集團有限公司鄭州動車段,河南 鄭州 450000 ）

0 引言

動車所全稱動車運用所，是專門針對動車組列車進行檢查、測試、維修和養護等作業的場所，滿足動車組的一二級檢修、動車組臨修、各類整備作業以及存車等條件[1]。隨著國家八縱八橫高鐵網絡的快速形成，全路動車組配屬數量逐步增加，全國各地動車所建設數量也在不斷增加。隨著動車組修程修制改革的不斷深入，動車組在運用過程所承擔的檢修工作量也在不斷增加，動車所的檢修任務日趨緊張，對動車組檢修精細化、智能化的需求十分迫切。

為了提高動車組檢修運用工作質量和管理效率，保障動車組行車安全，各地動車所目前建設了一大批信息化系統，基本涵蓋動車所各個業務領域。如：在動車所運用檢修管理方面，有全路統一開發建設的動車組管理信息系統（EMIS）；在車輛運行安全監控方面，建設有車輪故障在線故障監測系統（LY）、受電弓及車頂狀態動態檢測設備（SJ）、動車組運行故障圖像檢測系統（TEDS）、動車組滾動軸承聲學診斷系統（TADS）、鐵道車輛運行品質軌旁動態監測系統（TPDS）等；在生產安全管控方面，建設有安全聯鎖監控系統、作業管理視頻評價系統等。上述信息化系統在建設初期均缺乏統一的規劃和通盤考慮，這些專業信息化系統自成一體，軟硬件接口沒有統一的標準，相互間缺乏操作協同和數據共享能力，形成一個個信息和設備孤島，因沒有有效的智能化挖掘手段，致使大量有價值的數據處于沉睡狀態，沒能充分發揮數據對動車組運用檢修生產應具備的指導作用。因此，亟須采用新的信息化手段提高動車所的作業效率和管理水平。

1 方案概況

智能高鐵是落實交通強國國家戰略與鐵路運輸深度整合的重要舉措，依據國鐵集團印發的《智能高速鐵路體系架構1.0》[2]，在高鐵建設同期構建適合國情、路情的動車組智能運維體系，打造智慧動車所，能夠保障動車組安全穩定運行，持續增強高鐵運輸保障能力，提高動車組運用效率，穩步提升裝備質量，不斷深化動車組修程修制改革，幫助鐵路局集團公司率先建成服務安全優質、保障堅強有力、實力全路領先的現代化鐵路運輸企業。

智慧動車所內涵應以云計算、物聯網、大數據、移動互聯等新一代信息通信技術和智能設備在動車所各核心領域的應用為主線，能夠實現各類信息的快速可靠采集、各類設備和系統的互聯互通，整合和共享各類信息資源，為動車所提供高效、可靠、規范、智能的信息服務，進一步提升動車組運維安全保障能力和經營管理能力。

2 系統架構

智慧動車所平臺應具備全面感知、廣泛互聯、高度共享和智慧應用的特征。一是通過使用監控攝像機、傳感器、射頻識別（RFID）、軌旁檢測設備、庫內檢修設備、移動和手持智能設備，動車組、關鍵部件、物料、設備、人等任何信息都可以快速獲取并進行分析，便于立即采取應對措施和進行長期規劃。二是通過物聯網絡將各類設備連接起來，將采集的數據進行傳輸和存儲，由各類系統對數據進行處理應用，并通過系統間的接口實現數據互通，最終實現各類設備和系統的互聯互通。三是利用云計算技術，將服務器、存儲等資源虛擬化，共享計算資源。利用大數據技術，對整個動車所信息資源進行匯集、存儲、分類、整合，將各信息系統收集和儲存的分散信息及數據關聯起來，多方共享。四是通過在調度、作業、乘務、生產物流、應急、技術信息、健康管理和安全控制等方面的智慧應用，實現動車組智能維修；通過在協同辦公、人資管理、資產管理、安防和節能等方面的智慧應用，實現智能經營。通過智能維修和智能經營，進一步提高檢修質量和效率、降低維修成本，達到提質增效的目的。

智慧動車所管理平臺的總體框架應具備四個層次要素（物聯感知層、網絡通信層、數據及服務支撐層和智慧應用層）和兩個支撐體系（標準規范體系、安全保障體系），圍繞保證動車組運行安全、提高檢修效率和質量、降低檢修成本等目標，構建各類智慧應用。系統框架如圖1所示。

圖1 系統框架[3]

3 系統功能

智慧動車所管理平臺應覆蓋動車組運維應用領域和日常經營應用領域。具體應包含智能調度（檢修生產智能排程、檢修生產智能監控）、檢修作業（作業過程追蹤、檢修機器人）、乘務作業、生產物流（采購決策、智能配送）、技術信息、應急指揮、健康管理、安全控制八個智能維修應用，和協同辦公、人資管理（智能教育管理平臺、人員考核系統）、資產管理、智能安防、節能環保等五個智能經營應用。

3.1 智能調度

通過數學建模及智能優化算法，實現動車組運用、檢修、調車計劃統籌編制，以及動車組修程監控、錯編防護等功能，有效保障動車組運行安全，均衡動車組運用與檢修時間，提高動車組運用檢修效率，降低動車組檢修成本[4]。

3.2 檢修作業

采用多維信息感知、生物識別、庫內定位、大數據分析等技術，整合動車組檢修過程中的人、機、料、法、環等要素，全面管控動車組一級修、二級修、臨修、質檢等作業，實現運用檢修作業的標準化、數字化和精益化，為保障行車安全、提升檢修質量提供支撐。

3.3 乘務作業

利用物聯網、生物特征識別等技術，形成覆蓋出退乘、巡檢、運行故障應急處置等業務的智能應用，實現隨車機師作業標準化、智能化管理，提高乘務作業管理效率，進一步提高動車運行安全保障能力。目前鄭州東動車所已部署動車組隨車機械師標準化作業系統，建議該次新增鄭州南動車所子系統和乘務車間級系統的部署。

3.4 生產物流

動車組智能檢修物流管理信息系統是通過應用物聯網相關技術，以動車組檢修計劃、作業過程中的物流信息為核心，實現動車組檢修用料的倉儲、領用、配送、簽收、使用與檢修配件的裝車、報修、報廢等環節的信息化、系統化、智能化管理[4]。

3.5 技術信息

實現動車組技術規章、作業指導書等生產技術資料的電子化管理。具備批量上傳、版本控制、全文檢索等功能。針對鐵路技術規章的特點實現版本管理。

3.6 應急指揮

以故障處置流程為核心，將故障預案分解為具體的步驟，使調度指揮人員更加直觀地對處置現場進行遠程指揮，同時提供計時、步驟確認功能。故障處置流程結束后，系統自動將該次處置流程中處理步驟、開始結束時間、所用預案、每一步驟所耗時長等信息更新到對應的事件過程記錄中，生成事件信息庫，為下次事件提供指導信息，并可實現歷史事件和案例查詢。實現事件從錄入—報警—分析處理—上報—歸檔的閉環管理。

3.7 健康管理

提取已建系統（如動車組管理信息系統、車輪故障在線故障監測系統（LY）、受電弓及車頂狀態動態檢測設備（SJ）、動車組運行故障圖像檢測系統（TEDS）、動車組滾動軸承聲學診斷系統（TADS）、鐵道車輛運行品質軌旁動態監測系統（TPDS）等）的數據，實現大數據的分析利用，通過建立關鍵部件的數據模型，實現動車組關鍵部件的全壽命周期管理。

3.8 安全控制

利用物聯網、生物特征識別、激光等技術，實現作業各關鍵環節安全卡控，與既有安全聯鎖系統相連，提供精準安全控制。

3.9 協同辦公

實現工作計劃、生產任務、待辦事項管理：從任務發起、接收、處理進度、銷號等環節進行閉環卡控；提供工作提醒、郵件收發、日程管理、會議管理、報表統計等功能，具備多人同時填報、文檔分類共享等功能。

3.10 人資管理

建立人資管理平臺，實現人員的教育、工作、培訓、資格、榮譽等履歷管理，具備人員考核、獎懲管理功能。

3.11 資產管理

實現動車組及動車組配件、動車組物料、動車組專用設備、特種設備、5T設備、信息設備、設備設施、工裝器具等資產的臺賬、報修、維修、調撥、報廢等管理，各檢修設備及重要設施均配備RFID固定標簽，站場區域部署支持WIFI 6的無線網絡，通過手持設備實現盤點、出入庫、點檢、巡檢、故障報修等功能。

3.12 智能安防

搭建智能安防監控平臺，對動車檢查庫等處的出入口人臉識別門禁、車輛道閘實現統一授權管理，對動車所及動車存車場站場安全、周界安全進行統一監控，集中存儲，具備入侵報警、自動監測、布防、撤防等功能。

3.13 節能環保

對動車檢修庫及辦公場所各用電設備進行改造，具備定時、人體感應、聲光感應等功能，根據環境及作業變化智能控制，節約電能。

以上各項功能要求實現單點授權登錄，一次登錄可對所有系統功能進行訪問，共用人員、車輛等基礎信息，所有系統預留通用接口，可實現各種關鍵數據互聯互通。

4 信息資源共享

智慧動車所管理平臺以新一代信息技術為依托，從全面感知、互聯互通、高度共享、智慧應用四個層次，解決現階段動車所信息化存在的問題。互聯互通和高度共享實現各類系統和設備之間信息的傳遞和共享問題，智慧應用是各類信息的綜合利用和價值挖掘，最終目的是為提高動車組運行安全保障能力和經營管理能力，提供高效、可靠、規范、智能的信息服務。全面感知主要解決數據的快速可靠自動采集問題。

智慧動車所管理平臺包含動車組各類檢修運用數據，可以和動車組相關信息系統（如動車組管理信息系統、動車組一級修智能化綜合檢測系統）信息共享，提升動車組的運用效率和效益，提高動車組運行安全保障能力。

系統配置防火墻，數據采用加密傳輸模式，確保系統網絡安全，在上線前完成系統等保定級、備案、測評等手續，落實各項網絡安全防護措施。

5 深入探索

隨著國鐵集團動車組修程修制改革工作的不斷深入，動車所在動車組整個生命周期內的作用不斷提高。智慧動車所建設還以智慧化生產為原則，不斷推進“機檢”代替“人檢”，對補強動車所生產能力作進一步深入探索，提高動車所的生產效率，滿足動車做修程修制改革工作對動車所運用檢修作業的各項要求，最終實現智慧動車所的各項目標。現階段應主要在以下方面深入探索：

5.1 補強轉向架更換設備能力

根據國鐵集團動車組修程修制改革工作要求，各型動車組高級修間隔周期均有所延長，部分原計劃高級修更換的輪對需要提前在運用過程中進行更換，部分動車組需要整列進行輪對更換，導致全年輪對更換數量大幅增加。建議在動車所建設轉向架集中更換設施或補強臨修庫轉向架更換設備，滿足各型號各編組動車組輪對批量更換和檢修作業條件，同時配套建設輪對跑和試驗臺、橋式起重機、輪對存放場所以及供電、信息、消防、排水等設備設施。

5.2 增設庫內車底檢測機器人系統

動車組一級修作業普遍在夜間進行，職工勞動強度較大，特別是在極度疲勞困頓情況下對動車組磨耗件、部件變形（松、脫、斷）等方面容易出現漏檢情況，對動車組行車安全影響較大。應在各檢修股道設置工業機器人，采用自動控制、機器學習、圖像智能識別等技術，對動車組各部件狀態能夠自動識別并對異常狀態進行報警，利用“機檢”作業，通過“機檢加人修”模式，實現人機作業優勢互補，切實提高檢修可靠性，保障檢修質量，保證動車組運行安全。

5.3 存車場增設卸污、上水等整備設施

根據動車組修程修制改革工作要求，動車組入庫一級修整備作業周期由原來的兩日調整為三日，不入庫檢修整備的動車組需在存車場進行卸污和上水等整備作業，因此需在動車所存車場建設卸污和上水等整備設施，滿足動車組的整備要求。

5.4 完善動車所日常狀態監測能力

隨著動車組“機檢”作業的不斷深入，動車所應充分利用車載和地面檢測監測設備對動車組的日常狀態進行動態監控，提高動車組日常檢修效率和檢修能力，減少庫內作業人員和物資的投入，比如在動車所出入線上對安全檢測設備進行補強建設，完善360度圖像檢測、閘片磨耗、輪對踏面缺陷、等效錐度等檢測功能，提高檢測能力。

以上設備設施補強建設均需按照智慧動車所平臺框架開發數據信息接口，豐富數據交互，實現與管理平臺的無縫對接。通過智慧動車所管理平臺的不斷深入運用，達到對動車所運用檢修綜合生產能力不斷提高的目的。

6 結束語

智慧動車所管理平臺以“調度指揮順暢、生產組織高效、檢修質量可控、技術管理規范”為總體建設原則，以云計算、物聯網、大數據、移動互聯等技術為支撐，通過整合既有生產管理系統，實現各個信息系統的數據關聯和信息融合并進一步深入挖掘及智能化分析，以達到實時控制、科學管理、精確決策的目標。在建成后可有效提升動車組運用檢修、物料管理、人員管理水平，可以節省人工作業資源，提高現場工作效率。