PRT車輛維保管理系統(tǒng)研究及應(yīng)用

鄧心宇

（中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川 成都 610031）

1 PRT系統(tǒng)介紹

PRT系統(tǒng)是一種由小型車輛及其專用走行線路所組成的自動(dòng)化小運(yùn)量交通系統(tǒng)，可作為機(jī)場(chǎng)、碼頭間的客運(yùn)交通線路，連接大城市和衛(wèi)星城之間的交通線路，也可作為城市風(fēng)景觀光游覽線的交通干線。PRT車輛外形尺寸及結(jié)構(gòu)與一般家用車輛類似，采用通用橡膠輪胎。PRT車輛在正線運(yùn)行時(shí)采用自動(dòng)駕駛方式，由中央控制系統(tǒng)集中控制調(diào)度。

2 軌道交通及汽車車輛維保管理系統(tǒng)現(xiàn)狀

PRT系統(tǒng)是一種新型交通系統(tǒng)，缺乏成熟的應(yīng)用案例和維保經(jīng)驗(yàn)。PRT車輛結(jié)合了軌道交通車輛和一般汽車車輛兩者的特點(diǎn)。一方面，PRT屬于擁有專用路權(quán)的公共交通，使用場(chǎng)景和軌道交通類似；另一方面，PRT車輛的機(jī)械、電氣結(jié)構(gòu)和原理與一般汽車車輛類似。為了給PRT這種新型交通系統(tǒng)車輛提供維保經(jīng)驗(yàn)，本文對(duì)城市軌道交通及汽車車輛既有的維保管理系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)研。

2.1 軌道交通車輛維保管理系統(tǒng)

近年來(lái)，我國(guó)軌道交通行業(yè)發(fā)展迅猛，積攢了大量運(yùn)營(yíng)維保經(jīng)驗(yàn)，軌道交通車輛的維護(hù)保養(yǎng)通常采用計(jì)劃修與故障修結(jié)合的方式，并以計(jì)劃修為主，故障修為輔。國(guó)內(nèi)多家軌道交通行業(yè)供應(yīng)商對(duì)用于指導(dǎo)車輛維保檢修的管理系統(tǒng)進(jìn)行了研發(fā)，該管理系統(tǒng)一般與軌道交通車輛有一定的數(shù)據(jù)接口，可實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道交通車輛的健康狀況進(jìn)行檢測(cè)、預(yù)測(cè)和管理，可根據(jù)計(jì)劃修規(guī)程規(guī)范排定檢修維保班組及計(jì)劃，提高車輛檢修效率[1]。

2.2 汽車車輛維保管理系統(tǒng)

汽車車輛維保思路與軌道交通車輛大相徑庭，這是由于汽車車輛多為私人駕駛，車況受各車主駕駛習(xí)慣、駕駛時(shí)長(zhǎng)等影響各不相同，無(wú)法簡(jiǎn)單地依據(jù)相對(duì)固定的指標(biāo)對(duì)車輛進(jìn)行維保。故汽車車輛的維保管理系統(tǒng)更依賴于車輛本身裝載的各類診斷裝置，通過(guò)診斷裝置獲取車輛上各測(cè)量裝置、傳感器的信息，為車主及4S店提供維修保養(yǎng)建議[2]。

2.3 優(yōu)缺點(diǎn)分析

現(xiàn)有的軌道交通及汽車車輛維保管理系統(tǒng)存在以下不足。

2.3.1 軌道交通車輛

（1）軌道交通車輛結(jié)構(gòu)、子系統(tǒng)龐雜，且各核心部件由不同的供應(yīng)商提供，核心技術(shù)由不同的供應(yīng)商掌握，收集測(cè)量各部件的健康監(jiān)測(cè)信息是很好的想法，但實(shí)際中卻難以實(shí)施。（2）軌道交通車輛的健康自檢與車輛段（基地）的工作安排結(jié)合不好。車輛段（基地）內(nèi)維保人員的作業(yè)計(jì)劃、工作安排仍舊基于車輛計(jì)劃修的修程修制，車輛部件的健康監(jiān)測(cè)信息對(duì)維保工作計(jì)劃的安排指導(dǎo)意義不大，沒(méi)有突破傳統(tǒng)計(jì)劃修的理念。（3）軌道交通車輛維保系統(tǒng)并未考慮維保過(guò)程、物資配送等方面，管理上未形成有效閉環(huán)。

2.3.2 汽車車輛

（1）現(xiàn)有汽車車輛的維保系統(tǒng)著重于在車上安裝各類診斷裝置，獲取檢測(cè)數(shù)據(jù)，提出維保建議。但這種依靠自檢的方式獲取故障信息，存在部分故障未能提前被診斷或被發(fā)現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)，一旦檢測(cè)出故障，可能已經(jīng)發(fā)生安全問(wèn)題。（2）汽車車輛維保系統(tǒng)同樣未對(duì)維保過(guò)程、物資配送等工作環(huán)節(jié)進(jìn)行管理。

綜上所述，軌道交通車輛的維?；谲囕v的修程修制，采用的是計(jì)劃修的思路；汽車車輛的維保主要基于車輛部件的診斷，計(jì)劃性較弱，采用的是故障修的思路?，F(xiàn)有的軌道交通車輛及汽車車輛的維保系統(tǒng)在維保過(guò)程管理、物資配送管理方面有所欠缺，PRT車輛結(jié)合了兩種車輛的特點(diǎn)，以上任一現(xiàn)有的維保系統(tǒng)在PRT車輛上都不能直接套用。

3 PRT車輛維保管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)想

一方面，PRT車輛在使用場(chǎng)景、工況上與軌道交通車輛相近，有條件制定相對(duì)固定的修程修制，作為PRT車輛維保計(jì)劃修的基礎(chǔ)；另一方面，PRT車輛在車輛組成、結(jié)構(gòu)上與汽車車輛相近，且車輛裝載各類傳感器及診斷裝置，可為PRT車輛維保提供更多的信息，有條件基于此探索PRT車輛狀態(tài)修的可能性。

本文基于以下思路對(duì)PRT車輛維保管理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)：（1）通過(guò)對(duì)既有PRT項(xiàng)目的調(diào)研，制定PRT車輛專用的修程修制。（2）PRT車輛維保管理系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)通信獲取PRT車輛的實(shí)時(shí)健康監(jiān)測(cè)信息，與修程修制相結(jié)合，通過(guò)車輛及部件履歷管理、物資配送管理、維保過(guò)程管理等方面實(shí)現(xiàn)對(duì)PRT車輛維保的閉環(huán)管理。（3）通過(guò)車輛及部件的基礎(chǔ)履歷錄入及日常維保過(guò)程中的數(shù)據(jù)積累，逐步形成針對(duì)PRT車輛維保的大數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)對(duì)大數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)分析，反哺、指導(dǎo)PRT車輛維保工作，優(yōu)化PRT車輛的修程修制。

4 PRT車輛維保管理系統(tǒng)構(gòu)成

4.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及內(nèi)部關(guān)系

PRT車輛的維保管理系統(tǒng)包含以下幾個(gè)子系統(tǒng)功能模塊：車輛修程修制管理、車輛關(guān)鍵設(shè)備監(jiān)控管理、車輛及部件履歷管理、物資配送管理、維保過(guò)程管理及大數(shù)據(jù)分析管理。以上各子系統(tǒng)之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系如圖1所示。

圖1 各子系統(tǒng)之間關(guān)系圖

4.2 子系統(tǒng)功能

4.2.1 車輛修程修制管理

結(jié)合對(duì)既有PRT項(xiàng)目車輛維保情況的調(diào)研，PRT車輛專用的修程修制擬定如表1所示。

表1 擬定的PRT車輛專用修程修制

4.2.2 車輛關(guān)鍵設(shè)備監(jiān)控管理

PRT車輛的VCU（車輛控制單元）從各傳感器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、轉(zhuǎn)向電機(jī)、車門控制器等重要部件獲取設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過(guò)覆蓋PRT線路的無(wú)線局域網(wǎng)將所有數(shù)據(jù)傳輸給后臺(tái)的車輛維保管理系統(tǒng)。

4.2.3 車輛及部件履歷管理

該子系統(tǒng)主要提供車輛、部件基礎(chǔ)履歷信息的錄入、更新、查詢和相關(guān)信息的統(tǒng)計(jì)功能，并可根據(jù)PRT車輛配屬信息進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)及查詢。統(tǒng)計(jì)信息包含以下幾方面：（1）車輛基礎(chǔ)履歷信息：包含生產(chǎn)日期、生產(chǎn)廠家、基本參數(shù)、走行公里等。（2）重要部件履歷信息：包含部件編碼、類型、生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)日期、使用時(shí)長(zhǎng)、上下車記錄、出入庫(kù)記錄及維修記錄等。（3）車輛維保記錄：包含車輛維修修程、對(duì)應(yīng)檢修人員信息等。（4）車輛故障記錄。

以上履歷信息中有些為基礎(chǔ)履歷，如車輛生產(chǎn)日期、基本參數(shù)等；有些為動(dòng)態(tài)履歷，如車輛走行公里、部件上下車記錄等。動(dòng)態(tài)履歷數(shù)據(jù)在運(yùn)維過(guò)程中發(fā)生更新，系統(tǒng)將進(jìn)行記錄，通過(guò)該系統(tǒng)可以進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)。每輛車及每個(gè)重要部件都將作為獨(dú)立的履歷管理對(duì)象進(jìn)行針對(duì)性的履歷管理。

由于投入運(yùn)營(yíng)的時(shí)間不同，各批次車輛的履歷信息會(huì)有明顯差異；而隨著運(yùn)營(yíng)時(shí)間不斷增加，即使是同一批次的車輛，在走行公里、運(yùn)營(yíng)時(shí)間上的差異也將越來(lái)越明顯，故需針對(duì)每輛車進(jìn)行獨(dú)立的履歷管理。PRT車輛履歷更新及部件上下車的流程示意圖如圖2所示。

圖2 PRT車輛履歷更新及部件上下車流程示意圖

4.2.4 物資配送管理

該子系統(tǒng)主要提供物資基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、倉(cāng)庫(kù)管理和采購(gòu)計(jì)劃管理功能。

在上述車輛部件上下車中，涉及對(duì)物資配送的管理。用于更換的車輛的備品備件及易損易耗件統(tǒng)一存放于倉(cāng)庫(kù)內(nèi)，當(dāng)車上設(shè)備需要更換時(shí)，更換下來(lái)的設(shè)備掃碼登記進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)，根據(jù)設(shè)備的實(shí)際情況選擇返廠修理或直接報(bào)廢；需安裝上車的設(shè)備通過(guò)掃碼登記出庫(kù)。當(dāng)某物件的庫(kù)存較少時(shí)，系統(tǒng)將發(fā)出警報(bào)，提醒工作人員及時(shí)采購(gòu)相關(guān)物料，以確保生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)高效有序進(jìn)行，PRT生產(chǎn)過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)物資供應(yīng)不足的問(wèn)題。

系統(tǒng)還提供采購(gòu)計(jì)劃功能，包括需求清單、詢價(jià)、采購(gòu)計(jì)劃一系列采購(gòu)管理流程。

4.2.5 維保過(guò)程管理

該子系統(tǒng)主要包含作業(yè)計(jì)劃管理、作業(yè)過(guò)程卡控、作業(yè)質(zhì)量卡控以及作業(yè)人員管理綜合分析幾個(gè)方面。

由于車輛修程修制、維保人員崗位及分工、計(jì)劃修的維保流程基本是固定的，故系統(tǒng)可根據(jù)修程修制自動(dòng)生成作業(yè)計(jì)劃，可根據(jù)人員分工和各修程的維保工作量自動(dòng)生成作業(yè)工單，下發(fā)至個(gè)人，完成對(duì)作業(yè)計(jì)劃的管理。系統(tǒng)也可以根據(jù)臨時(shí)作業(yè)需要，填報(bào)臨時(shí)作業(yè)工單，下達(dá)至作業(yè)人員。車輛在運(yùn)行過(guò)程中或檢修過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了故障，系統(tǒng)將進(jìn)入故障修的管理流程，對(duì)故障、涉及部件進(jìn)行登記。對(duì)故障進(jìn)行維修、處理后，將對(duì)車輛進(jìn)行全面檢查，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證故障不再存在，系統(tǒng)再進(jìn)行故障銷項(xiàng)登記，完成故障修的流程。完成故障修后的車輛重新投入運(yùn)營(yíng)，并重新計(jì)算計(jì)劃修的修程。

在各項(xiàng)維保作業(yè)開(kāi)始前和完成后，工作人員在系統(tǒng)中進(jìn)行登錄和登出，系統(tǒng)將記錄本次作業(yè)的時(shí)間和人員信息。在作業(yè)過(guò)程中，對(duì)于關(guān)鍵維保步驟，系統(tǒng)可提供作業(yè)指導(dǎo)。作業(yè)人員完成關(guān)鍵維保步驟后，將關(guān)鍵信息、照片上傳至系統(tǒng)，形成作業(yè)記錄。其他作業(yè)人員可通過(guò)系統(tǒng)對(duì)作業(yè)記錄進(jìn)行復(fù)核、簽字，達(dá)到作業(yè)過(guò)程及作業(yè)質(zhì)量卡控的效果。系統(tǒng)將針對(duì)性地給各崗位的工作人員賦予系統(tǒng)權(quán)限，各工作人員將無(wú)法在系統(tǒng)中做超越其權(quán)限的工作，保證了管理的嚴(yán)謹(jǐn)性。

通過(guò)以上對(duì)作業(yè)工單、過(guò)程卡控、質(zhì)量卡控的管理，可全面地對(duì)作業(yè)人員的工作量、完成度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從而達(dá)到對(duì)作業(yè)班組和員工個(gè)人進(jìn)行績(jī)效考核與能力評(píng)估的目的。維保過(guò)程管理子系統(tǒng)流程圖如圖3所示。

圖3 維保過(guò)程管理子系統(tǒng)流程圖

4.2.6 大數(shù)據(jù)分析管理

通過(guò)以上三個(gè)子系統(tǒng)的管理，完成車輛及其部件的履歷錄入以及維保過(guò)程中的數(shù)據(jù)累積，形成專用于PRT維保的大數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)大數(shù)據(jù)庫(kù)中的各類故障信息進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，按故障類型、部件類型、維修人員相關(guān)性分析、部件廠商，分類統(tǒng)計(jì)重要部件常見(jiàn)故障，分析出故障率高的部件，故障產(chǎn)生原因、類別和解決措施，并制定維保方法。通過(guò)對(duì)故障進(jìn)行閉環(huán)跟蹤和反饋，反哺產(chǎn)品設(shè)計(jì)和維保策略，逐步優(yōu)化PRT的運(yùn)維方式，降低PRT的運(yùn)維費(fèi)用。

對(duì)采購(gòu)的新PRT車輛和修竣的PRT車輛進(jìn)行質(zhì)量檢查和驗(yàn)收登記；結(jié)合PRT車輛運(yùn)用情況，統(tǒng)計(jì)和分析不同采購(gòu)來(lái)源和生產(chǎn)批次的PRT車輛質(zhì)量總體情況，總結(jié)PRT車輛應(yīng)用、檢修的相關(guān)規(guī)律，作為PRT車輛采購(gòu)和供應(yīng)商評(píng)估的依據(jù)。統(tǒng)計(jì)分析不同采購(gòu)來(lái)源和生產(chǎn)批次的PRT車輛RAMS狀況，制定評(píng)價(jià)策略。結(jié)合平均無(wú)故障工作時(shí)間、平均維修時(shí)間、故障率、平均使用壽命等，綜合評(píng)價(jià)PRT質(zhì)量。

4.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸流程

綜上所述，用于PRT車輛的維保管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸流程圖如圖4所示。

圖4 PRT車輛維保管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸流程圖

5 PRT車輛維保管理系統(tǒng)的應(yīng)用

5.1 既有PRT系統(tǒng)中的應(yīng)用

根據(jù)上述對(duì)PRT車輛維保管理系統(tǒng)的研究，本系統(tǒng)需要車輛履歷數(shù)據(jù)（包含基礎(chǔ)履歷和動(dòng)態(tài)履歷）及故障信息的錄入，其中動(dòng)態(tài)履歷及故障數(shù)據(jù)需由PRT系統(tǒng)向本系統(tǒng)提供并進(jìn)行實(shí)時(shí)更新。根據(jù)調(diào)研情況，目前投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)的希思羅機(jī)場(chǎng)PRT系統(tǒng)中不包含車輛維保管理系統(tǒng)，PRT車輛動(dòng)態(tài)履歷信息均存儲(chǔ)在PRT控制系統(tǒng)內(nèi)，通過(guò)PRT控制系統(tǒng)的開(kāi)放接口，可獲取PRT車輛維保管理系統(tǒng)所需的動(dòng)態(tài)履歷及故障數(shù)據(jù)。

針對(duì)PRT車輛維保管理系統(tǒng)對(duì)各類數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性有不同要求，擬定的數(shù)據(jù)接口傳輸流程如圖5所示，依托該數(shù)據(jù)接口，PRT車輛維保管理系統(tǒng)可有效應(yīng)用于既有的PRT系統(tǒng)。

圖5 PRT控制系統(tǒng)與PRT車輛維保管理系統(tǒng)間數(shù)據(jù)接口

5.2 未來(lái)PRT系統(tǒng)中的應(yīng)用展望

根據(jù)上文的研究?jī)?nèi)容，可在未來(lái)PRT系統(tǒng)設(shè)計(jì)中考慮PRT車輛維保管理系統(tǒng)功能，提高系統(tǒng)集成度，將其與PRT控制系統(tǒng)融合，形成集調(diào)度、運(yùn)營(yíng)、維保于一體的PRT智能運(yùn)維系統(tǒng)。

6 結(jié)語(yǔ)

目前，無(wú)人駕駛汽車在公共道路開(kāi)放路權(quán)上的應(yīng)用仍受制于技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、法規(guī)、倫理等多維度的影響，PRT系統(tǒng)是無(wú)人駕駛汽車與軌道交通的結(jié)合，具備一定的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。本文通過(guò)對(duì)PRT車輛特點(diǎn)的剖析，結(jié)合軌道交通既有做法，提出了適用于PRT車輛的維保管理系統(tǒng)，有利于推動(dòng)PRT系統(tǒng)的工程應(yīng)用。