城市軌道交通信號系統(tǒng)設(shè)施設(shè)備維護表現(xiàn)評估

顧佳樑GU Jia-liang；袁建軍YUAN Jian-jun；楚彭子CHU Peng-zi

（①上海申通地鐵集團有限公司運營設(shè)施設(shè)備管理部，上海 201103；②同濟大學磁浮交通工程技術(shù)研究中心，上海 201804；③上海申通地鐵集團有限公司技術(shù)中心，上海 201103）

0 引言

對于城市軌道交通而言，信號系統(tǒng)是指揮列車運行的關(guān)鍵系統(tǒng)之一。信號系統(tǒng)運行的穩(wěn)定可靠關(guān)系著列車的正常運行與乘客的出行服務(wù)。信號系統(tǒng)由相應(yīng)的設(shè)施設(shè)備構(gòu)成，因而需要維持其設(shè)施設(shè)備的良好狀態(tài)[1]。圖1 展示了信號系統(tǒng)設(shè)施設(shè)備的壽命周期過程，結(jié)合日常運營情況可知設(shè)施設(shè)備的維護對于信號系統(tǒng)的正常運行至關(guān)重要。

圖2 信號系統(tǒng)設(shè)施設(shè)備維護表現(xiàn)綜合評估的指標體系

針對信號系統(tǒng)的維護以及維護工作的重要性，本研究關(guān)注于設(shè)施設(shè)備維護表現(xiàn)的評估，該問題尚未被充分關(guān)注。具體地，通過構(gòu)建評估指標體系，結(jié)合物元分析法，提出一種設(shè)施設(shè)備維護表現(xiàn)評估方法。

1 方法

1.1 指標體系構(gòu)建

針對設(shè)施設(shè)備維護表現(xiàn)的評估需要考慮的角度是多維的，也就是指標是多樣的。就維護的一般過程而言，其是一個需求產(chǎn)生、維護執(zhí)行與記錄跟蹤的過程。就日常而言，需要根據(jù)日常維護計劃和臨時需求，由維護人員借助維護工具與材料實施維護，并記錄維護工作。針對信號系統(tǒng)設(shè)施設(shè)備維護表現(xiàn)的綜合評估考慮了以下六個維度。

①維護計劃，涉及維護計劃的制定與實施。維保部門需要結(jié)合具體情況及相關(guān)規(guī)定，編制信號系統(tǒng)設(shè)施設(shè)備日常維護計劃及年度檢修計劃。維護計劃應(yīng)包括：巡檢、日常養(yǎng)護和集中維護等工作內(nèi)容。同時，還需要依據(jù)設(shè)施設(shè)備的維護及檢修計劃，核查維護工作的執(zhí)行情況。

②維護工具，涉及維護工具的完整性及其使用。維保部門應(yīng)根據(jù)相關(guān)設(shè)施設(shè)備維護需求配備相應(yīng)的維護維修工具、裝備及儀器儀表等設(shè)備。同時還應(yīng)制定工具的管理制度，明確在工作中應(yīng)采用的工具、使用要求以及檢測要求。

③維護材料，涉及維護材料的充足性及其使用。維保部門應(yīng)根據(jù)相關(guān)設(shè)施設(shè)備維護需求后備相應(yīng)的維護材料，并保證貨源充足。同時還應(yīng)制定材料的管理制度，明確材料的質(zhì)量及其在工作中的使用要求。

④維護人員，涉及人員的工作能力與人員的管理。維保部門應(yīng)根據(jù)維護工作需要，配備專業(yè)的能力可靠的技術(shù)人員和管理人員。同時，還需要注重人員的管理，確保工作人員數(shù)量滿足維護需要，工作人員應(yīng)持證上崗，對關(guān)鍵崗位應(yīng)有備班。

⑤維護過程，涉及維護過程的規(guī)范性和維護記錄的管理。維護工作的開展應(yīng)根據(jù)具體情況及相關(guān)規(guī)定要求，對維護施工進行規(guī)范管理。在施工過程中應(yīng)強化安全防護和質(zhì)量監(jiān)控，施工作業(yè)應(yīng)有專業(yè)人員監(jiān)督。同時，還需要依據(jù)維護施工管理制度，核查相關(guān)記錄的完整性。

⑥維護效果，涉及維護項目的執(zhí)行率和達標率。監(jiān)督是較高管理層應(yīng)該注重的工作，也是促進維護工作開展的前提。對此，可以關(guān)注維護項目的執(zhí)行率和達標率這兩個指標，尤其關(guān)注維護計劃的執(zhí)行率以及故障搶修的達標率。

綜上所述，所構(gòu)建的指標體系包括六個維度，每個維度涉及2 個指標。在各個指標的數(shù)據(jù)收集上，可以根據(jù)指標特征結(jié)合主觀打分（專家打分）和客觀統(tǒng)計的兩種方式。同時，在評估算法方面，采用在評估問題研究中應(yīng)用較多的物元分析法[2][3]。

1.2 綜合評估的物元分析法

步驟1：確定維護表現(xiàn)狀態(tài)的語義等級。將維護表現(xiàn)等級分為“優(yōu)”“良”“中”“差”四個等級，相應(yīng)的等級集合表示為N={N01（優(yōu)），N02（良），N03（中），N04（差）}。

步驟2：針對12 個子維度指標，設(shè)置不同等級的數(shù)值區(qū)間，進而確定經(jīng)典物元R0j。不同等級的數(shù)值空間可以由專家結(jié)合自身經(jīng)驗與設(shè)施設(shè)備維護的實際情況確定，也可由技術(shù)人員根據(jù)大量的歷史數(shù)據(jù)開展聚類分析得到。

式中，N0j代表第j 個評價等級（j 取1、2、3、4）；Aik代表第i 個維度第k 個子維度指標（i 取1、2、3、4、5、6，k 取1、2）。例如，a11代表維護計劃的制定；X0j（ik）代表N0j關(guān)于子維度指標所規(guī)定等級的數(shù)值區(qū)間，即＜u0j（ik），v0j（ik）＞。

步驟3：根據(jù)12 個子維度指標不同等級的數(shù)值區(qū)間，獲取各個子維度指標等級的數(shù)值總區(qū)間，即得節(jié)域RP，即：

式中，P 為等級總區(qū)間，Xp（ik）為指標因素Aik所規(guī)定等級集合的整體數(shù)值范圍＜up（ik），vp（ik）＞。

步驟4：獲取各個子維度指標的權(quán)重。子維度指標的權(quán)重由wik表示，權(quán)重的獲取可采用主觀賦權(quán)法、層次分析法、熵權(quán)法等。

步驟5：獲取各個子維度指標的數(shù)據(jù)。在獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)后，可借助子維度指標數(shù)據(jù)來表示待評價物元R0，即：

式中，P0指待評價的目標，蘊含其設(shè)施設(shè)備的維護表現(xiàn)，xik為現(xiàn)狀數(shù)據(jù)。

步驟6：計算子維度指標數(shù)據(jù)與各等級區(qū)間的隸屬度。隸屬度越大代表著該指標狀態(tài)與該等級接近程度越大。隸屬度Kj（xik）的獲取方式為：

式中：

步驟7：計算維度指標以及整體與各等級之間的隸屬度。即分別確定各個維度指標狀態(tài)和信號系統(tǒng)設(shè)備整體狀態(tài)，計算方式為：

式中：當m=1，n=1 時，Kjmn（p0）代表著維護計劃與第j個等級的隸屬度；當m=2，n=2 時，Kjmn（p0）代表著維護工具與第j 個等級的隸屬度；當m=3，n=3 時，Kjmn（p0）代表著維護材料與第j 個等級的隸屬度；當m=4，n=4 時，Kjmn（p0）代表著維護人員與第j 個等級的隸屬度；當m=5，n=5 時，Kjmn（p0）代表著維護過程與第j 個等級的隸屬度；當m=6，n=6時，Kjmn（p0）代表著維護效果與第j 個等級的隸屬度；當m=1，n=5 時，Kjmn（p0）代表著整體維護表現(xiàn)與第j 個等級的隸屬度。

在得到各個維度以及整體對于各個等級的關(guān)聯(lián)度后，取數(shù)值最大關(guān)聯(lián)度對應(yīng)的等級作為相應(yīng)的評價結(jié)果，即得到維度指標與整體的維護表現(xiàn)情況。這些結(jié)果可服務(wù)于信號系統(tǒng)設(shè)施設(shè)備的維護表現(xiàn)分析。

2 實例分析

為了驗證以上方法的可行性，以某條線路為例，得到該線路信號系統(tǒng)維護現(xiàn)狀的評價數(shù)據(jù)。經(jīng)整理后得到的待評價物元為：

取維護計劃、維護工具、維護材料、維護人員、維護過程以及維護效果的權(quán)重分別為0.155，0.152，0.158，0.165，0.193，0.177。取維護計劃的兩個子維度指標的權(quán)重分別為0.61 和0.39，維護工具的兩個子維度指標的權(quán)重分別為0.43 和0.57，維護材料的兩個子維度指標的權(quán)重分別為0.67 和0.33，維護人員的兩個子維度指標的權(quán)重分別為0.55 和0.45，維護過程的兩個子維度指標的權(quán)重分別為0.71 和0.29，維護效果的兩個子維度指標的權(quán)重分別為0.53 和0.47。進而得到各個指標的總排序權(quán)重為0.067，0.089，0.093，0.059，0.106，0.052，0.091，0.074，0.137，0.056，0.094，0.083。此外，將各個指標不同等級的經(jīng)典域均設(shè)置為優(yōu)“[93，100]”、良“[85，93]”、中“[73，85]”、差“[60，73]”，即相應(yīng)的節(jié)域均為“[60，100]”。

按照物元分析法的基本過程，可得該線路信號系統(tǒng)設(shè)施設(shè)備維護表現(xiàn)的整體情況與優(yōu)良中差四個等級的關(guān)聯(lián)度分別為0.432、-0.051，-0.231，-0.573，即維護表現(xiàn)處于“優(yōu)”的狀態(tài)。同時，六個維度指標（A1-A6）的等級關(guān)聯(lián)度情況如表1 所示。

表1 維度指標關(guān)聯(lián)度情況

根據(jù)表1 可知，六個維度指標方面，維護計劃、維護工具、維護人員處于“優(yōu)”的狀態(tài)，維護材料、維護過程和維護效果則處于“良”的狀態(tài)。盡管該線路信號系統(tǒng)設(shè)施設(shè)備維護表現(xiàn)整體上處于“優(yōu)”的狀態(tài)，但還需進一步關(guān)注維護材料的儲備和使用管理，加強維護過程的管理與記錄，提高維護項目的執(zhí)行率和達標率。

3 結(jié)語

針對城市軌道交通信號系統(tǒng)設(shè)施設(shè)備維護表現(xiàn)情況，提出了相應(yīng)的評估方法，涉及指標體系和與之對應(yīng)的物元分析過程。結(jié)合算例分析，認為該方法是適用的。下一步的研究可結(jié)合更多的主觀數(shù)據(jù)與客觀數(shù)據(jù)，構(gòu)建更精細的指標體系與數(shù)學模型，以更好地應(yīng)用于設(shè)施設(shè)備管理。