鄧心宇

（中鐵二院工程集團有限責(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化小運量交通系統(tǒng)，可作為機場、碼頭間的客運交通線路，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車輛在正線運行時采用自動駕駛方式，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。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。一方面，PRT屬于擁有專用路權(quán)的公共交通，使用場景和軌道交通類似；另一方面，PRT車輛的機械、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，本文對城市軌道交通及汽車車輛既有的維保管理系統(tǒng)進行了調(diào)研。

2.1 軌道交通車輛維保管理系統(tǒng)

近年來，我國軌道交通行業(yè)發(fā)展迅猛，積攢了大量運營維保經(jīng)驗，軌道交通車輛的維護保養(yǎng)通常采用計劃修與故障修結(jié)合的方式，并以計劃修為主，故障修為輔。國內(nèi)多家軌道交通行業(yè)供應(yīng)商對用于指導(dǎo)車輛維保檢修的管理系統(tǒng)進行了研發(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，可實現(xiàn)對軌道交通車輛的健康狀況進行檢測、預(yù)測和管理，可根據(jù)計劃修規(guī)程規(guī)范排定檢修維保班組及計劃，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、駕駛時長等影響各不相同，無法簡單地依據(jù)相對固定的指標(biāo)對車輛進行維保。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，通過診斷裝置獲取車輛上各測量裝置、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，收集測量各部件的健康監(jiān)測信息是很好的想法，但實際中卻難以實施。（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)計劃、工作安排仍舊基于車輛計劃修的修程修制，車輛部件的健康監(jiān)測信息對維保工作計劃的安排指導(dǎo)意義不大，沒有突破傳統(tǒng)計劃修的理念。（3）軌道交通車輛維保系統(tǒng)并未考慮維保過程、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，一旦檢測出故障，可能已經(jīng)發(fā)生安全問題。（2）汽車車輛維保系統(tǒng)同樣未對維保過程、物資配送等工作環(huán)節(jié)進行管理。

綜上所述，軌道交通車輛的維?；谲囕v的修程修制，采用的是計劃修的思路；汽車車輛的維保主要基于車輛部件的診斷，計劃性較弱，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，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)計構(gòu)想

一方面，PRT車輛在使用場景、工況上與軌道交通車輛相近，有條件制定相對固定的修程修制，作為PRT車輛維保計劃修的基礎(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PRT車輛維保管理系統(tǒng)進行設(shè)計：（1）通過對既有PRT項目的調(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)通過數(shù)據(jù)通信獲取PRT車輛的實時健康監(jiān)測信息，與修程修制相結(jié)合，通過車輛及部件履歷管理、物資配送管理、維保過程管理等方面實現(xiàn)對PRT車輛維保的閉環(huán)管理。（3）通過車輛及部件的基礎(chǔ)履歷錄入及日常維保過程中的數(shù)據(jù)積累，逐步形成針對PRT車輛維保的大數(shù)據(jù)庫。通過對大數(shù)據(jù)庫的數(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)合對既有PRT項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)動電機、轉(zhuǎn)向電機、車門控制器等重要部件獲取設(shè)備的實時運行數(shù)據(jù)，通過覆蓋PRT線路的無線局域網(wǎng)將所有數(shù)據(jù)傳輸給后臺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)計功能，并可根據(jù)PRT車輛配屬信息進行分類統(tǒng)計及查詢。統(tǒng)計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、使用時長、上下車記錄、出入庫記錄及維修記錄等。（3）車輛維保記錄：包含車輛維修修程、對應(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；有些為動態(tài)履歷，如車輛走行公里、部件上下車記錄等。動態(tài)履歷數(shù)據(jù)在運維過程中發(fā)生更新，系統(tǒng)將進行記錄，通過該系統(tǒng)可以進行查詢、統(tǒng)計。每輛車及每個重要部件都將作為獨立的履歷管理對象進行針對性的履歷管理。

由于投入運營的時間不同，各批次車輛的履歷信息會有明顯差異；而隨著運營時間不斷增加，即使是同一批次的車輛，在走行公里、運營時間上的差異也將越來越明顯，故需針對每輛車進行獨立的履歷管理。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、倉庫管理和采購計劃管理功能。

在上述車輛部件上下車中，涉及對物資配送的管理。用于更換的車輛的備品備件及易損易耗件統(tǒng)一存放于倉庫內(nèi)，當(dāng)車上設(shè)備需要更換時，更換下來的設(shè)備掃碼登記進入倉庫，根據(jù)設(shè)備的實際情況選擇返廠修理或直接報廢；需安裝上車的設(shè)備通過掃碼登記出庫。當(dāng)某物件的庫存較少時，系統(tǒng)將發(fā)出警報，提醒工作人員及時采購相關(guān)物料，以確保生產(chǎn)經(jīng)營活動高效有序進行，PRT生產(chǎn)過程中不會出現(xiàn)物資供應(yīng)不足的問題。

系統(tǒng)還提供采購計劃功能，包括需求清單、詢價、采購計劃一系列采購管理流程。

4.2.5 維保過程管理

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

由于車輛修程修制、維保人員崗位及分工、計劃修的維保流程基本是固定的，故系統(tǒng)可根據(jù)修程修制自動生成作業(yè)計劃，可根據(jù)人員分工和各修程的維保工作量自動生成作業(yè)工單，下發(fā)至個人，完成對作業(yè)計劃的管理。系統(tǒng)也可以根據(jù)臨時作業(yè)需要，填報臨時作業(yè)工單，下達(dá)至作業(yè)人員。車輛在運行過程中或檢修過程中發(fā)現(xiàn)了故障，系統(tǒng)將進入故障修的管理流程，對故障、涉及部件進行登記。對故障進行維修、處理后，將對車輛進行全面檢查，經(jīng)過試驗驗證故障不再存在，系統(tǒng)再進行故障銷項登記，完成故障修的流程。完成故障修后的車輛重新投入運營，并重新計算計劃修的修程。

在各項維保作業(yè)開始前和完成后，工作人員在系統(tǒng)中進行登錄和登出，系統(tǒng)將記錄本次作業(yè)的時間和人員信息。在作業(yè)過程中，對于關(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)人員可通過系統(tǒng)對作業(yè)記錄進行復(fù)核、簽字，達(dá)到作業(yè)過程及作業(yè)質(zhì)量卡控的效果。系統(tǒng)將針對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。

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

圖3 維保過程管理子系統(tǒng)流程圖

4.2.6 大數(shù)據(jù)分析管理

通過以上三個子系統(tǒng)的管理，完成車輛及其部件的履歷錄入以及維保過程中的數(shù)據(jù)累積，形成專用于PRT維保的大數(shù)據(jù)庫。對大數(shù)據(jù)庫中的各類故障信息進行分析統(tǒng)計，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)計重要部件常見故障，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。通過對故障進行閉環(huán)跟蹤和反饋，反哺產(chǎn)品設(shè)計和維保策略，逐步優(yōu)化PRT的運維方式，降低PRT的運維費用。

對采購的新PRT車輛和修竣的PRT車輛進行質(zhì)量檢查和驗收登記；結(jié)合PRT車輛運用情況，統(tǒng)計和分析不同采購來源和生產(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車輛采購和供應(yīng)商評估的依據(jù)。統(tǒng)計分析不同采購來源和生產(chǎn)批次的PRT車輛RAMS狀況，制定評價策略。結(jié)合平均無故障工作時間、平均維修時間、故障率、平均使用壽命等，綜合評價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)履歷和動態(tài)履歷）及故障信息的錄入，其中動態(tài)履歷及故障數(shù)據(jù)需由PRT系統(tǒng)向本系統(tǒng)提供并進行實時更新。根據(jù)調(diào)研情況，目前投入商業(yè)運營的希思羅機場PRT系統(tǒng)中不包含車輛維保管理系統(tǒng)，PRT車輛動態(tài)履歷信息均存儲在PRT控制系統(tǒng)內(nèi)，通過PRT控制系統(tǒng)的開放接口，可獲取PRT車輛維保管理系統(tǒng)所需的動態(tài)履歷及故障數(shù)據(jù)。

針對PRT車輛維保管理系統(tǒng)對各類數(shù)據(jù)的實時性有不同要求，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PRT系統(tǒng)中的應(yīng)用展望

根據(jù)上文的研究內(nèi)容，可在未來PRT系統(tǒng)設(shè)計中考慮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、運營、維保于一體的PRT智能運維系統(tǒng)。

6 結(jié)語

目前，無人駕駛汽車在公共道路開放路權(quán)上的應(yīng)用仍受制于技術(shù)、經(jīng)濟、法規(guī)、倫理等多維度的影響，PRT系統(tǒng)是無人駕駛汽車與軌道交通的結(jié)合，具備一定的市場競爭力。本文通過對PRT車輛特點的剖析，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PRT系統(tǒng)的工程應(yīng)用。