基于动车组管理信息系统的动车组故障管理优化研究.pdf

第5期2 0 2 3年9月N o.5S e p t.2 0 2 3运营管理文章编号:2 0 9 7-0 3 6 6(2 0 2 3)0 5-0 0 7 8-0 7基于动车组管理信息系统的动车组故障管理优化研究贾建坤1,牟增旭2(1.中国铁道学会,北京 1 0 0 8 4 4;2.中国铁路北京局集团有限公司 北京动车段,北京 1 0 2 6 0 0)摘 要:针对动车组故障信息涉及面广、数据量大、跟踪周期长等特点,本文通过分析现有动车组管理信息系统(EM I S)故障管理的现状和不足,从保证故障数据采集和存储质量、提高故障信息利用效率、完善故障闭环管理的角度入手,提出了优化故障模型、修订故障相关字典表、完善故障统计分析功能等优化方案和建议。关键词:动车组;故障管理;EM I S;信息化;故障模型中图分类号:U 2 6 6 文献标志码:B d o i:1 0.3 9 6 9/j.i s s n.2 0 9 7-0 3 6 6.2 0 2 3.0 5.0 1 5R e s e a r c h o n F a u l t M a n a g e m e n t O p t i m i z a t i o n B a s e d o n EMU M a n a g e m e n t I n f o r m a t i o n S y s t e mJ I A J i a n k u n1,MU Z e n g x u2(1.C h i n a R a i l w a y S o c i e t y,B e i j i n g 1 0 0 0 3 8,C h i n a;2.B e i j i n g EMU D e p o t,C h i n a R a i l w a y B e i j i n g G r o u p C o.,L t d.,B e i j i n g 1 0 2 6 0 0,C h i n a)A b s t r a c t:I n v i e w o f t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f EMU f a u l t i n f o r m a t i o n,s u c h a s w i d e c o v e r a g e,l a r g e a m o u n t o f d a t a a n d l o n g t r a c k i n g p e r i o d,t h i s p a p e r a n a l y z e s t h e p r e s e n t s i t u a t i o n a n d s h o r t c o m i n g s o f f a u l t m a n a g e m e n t i n e x i s t i n g EMU M a n a g e m e n t I n f o r m a t i o n S y s t e m(EM I S),a n d p u t s f o r w a r d s o m e o p t i m i z a t i o n s c h e m e s a n d s u g g e s t i o n s,s u c h a s o p t i m i z i n g f a u l t m o d e l,r e v i s i n g f a u l t r e l a t e d d i c t i o n a r y t a b l e a n d c o m p l e t i n g f a u l t s t a t i s t i c a l a n a l y s i s f u n c t i o n,f r o m t h e p e r s p e c t i v e o f e n s u r i n g f a u l t d a t a c o l l e c t i o n a n d s t o r a g e q u a l i t y,r a i s i n g f a u l t i n f o r m a t i o n u t i l i z a t i o n e f f i c i e n c y a n d i m p r o v i n g f a u l t c l o s e d-l o o p m a n a g e m e n t.K e y w o r d s:EMU;f a u l t m a n a g e m e n t;EM I S;i n f o r m a t i z a t i o n;f a u l t m o d e收稿日期:2 0 2 3-0 5-2 5第一作者:贾建坤(1 9 8 8),男,工程师。高速动车组是中国高速铁路发展的亮丽名片,保证动车组安全、高效、稳定地运营是永恒的主题,而评价动车组运营秩序和质量的一项重要指标就是动车组的故障率,因此故障管理是动车组运用维修的重要环节。当前动车组运维管理正朝着信息化、数字化的方向快速发展。动车组故障具有来源多、数据量大、时效性高、跟踪周期长、分类复杂等特点。现有的动车组管理信息系统(EM I S)系统故障管理模式,已经不能完全满足日益增加的管理和应用上的需求。我们应当进一步研究和利用信息化、数字化手段,提升故障管理水平。1 EM I S故障管理模块动车 组 管 理 信 息 系 统(E l e c t r i c M u l t i p l e U n i t s M a n a g e m e n t I n f o r m a t i o n S y s t e m,EMUM I S,以下简称“EM I S”)是国铁集团、铁路局、动车段、运用所(车间)之间的4级联网应用系统,同时与动车组车载系统、造修企业及其它信息系统实现数据交互。其目标是通过建设动车组管理信息网络,实现全路动车组运维信息的自动收集和集中管理,提供动车组运用、检修、配属、故障和技术管理等信息服务。由于故障管理功能多部署于EM I S(部局级),本文中的EM I S多指EM I S(部局级)。2 0 2 1年EM I S升级后,主要包括配属、运用、检修、监测检测、技术、故障和辅助决策管理等7大板块内容。基于动车组管理信息系统的动车组故障管理优化研究 贾建坤,牟增旭升级后的故障管理板块,包含“故障填报”“故障查询”“统计分析”3大模块。“故障填报”包含行车设备故障填报、分析和典型重大问题管理功能;“故障查询”包含检修和行车设备故障综合查询、历史查询和浏览等功能;“统计分析”包含故障分析报告管理、故障统计、各种百万公里故障率折算、统计和对比等功能。2 存在的不足和解决方案故障管理板块上线一段时间后,通过实际使用和现场调研,发现当前的故障管理板块存在故障管理和分析能力不强的情况,同时在功能多样性和用户使用体验上也存在一定的不足。比如在故障分析中发现无效故障数量占比较大;故障信息无法被有效地识别和自动筛选,导致大量故障数据需要人工二次筛选和分析等。据统计,2 0 2 2年15月份EM I S系统中,全路仅检修故障就输入了2 1 0多万条,每日的全部来源的故障信息多达数万条,数据量非常之大。但由于缺乏对故障数据有效地统计、分析,造成了“数据大”但无法进行“大数据”分析的局面,海量故障信息无法有效利用起来。为更高效地分析、利用动车组故障信息,进一步加强动车组故障信息分析和管理工作,下面对系统存在的不足进行分析并提出解决方案。2.1 缺乏统一结构化、规范化的故障模型动车组故障存在乘务运行、检修、检测监测等众多来源,不同来源的故障在当前EM I S中的技术管理、处置流程各不相同;故障数据的信息项如故障对象、故障模式、处理方式、存储方式、数据结构等也存在差异。数据结构不相同,导致故障信息统计的口径不同、信息项不匹配,造成数据无法被高效统计、分析和利用。解决方案:建立标准化的故障模型,并明确填报规范。依据动车组运维管理的特点和不同场景的信息需求,对动车组故障信息进行模型化处理,建立标准化、多维度描述的故障模型。将不同来源的故障信息按照统一的故障模型结构进行存储和管理,分别对故障主体、发现、处理、分析和解决方案等不同层面的信息进行优化采集,实现故障信息全流程跟踪管理,为故障分析提供坚实基础。2.2 故障信息存在缺项(1)系统功能不完善,数据录入困难。一是信息自动导入功能弱。相当部分信息项无法自动生成,需要人工录入,效率低且容易出错,比如录入班组、录入人等信息均应自动导入;二是故障快速录入功能弱。无法实现磨耗件到限、上部服务设施等常见、多发故障快速录入、处理和回填。解决方案:精简需要人工录入的故障信息,充分利用自动化、信息化手段录入信息;开发快捷故障录入模板或通过扫码的方式录入常见故障。(2)人为因素,数据录入质量不高。比如故障部件的结构和功能分类没有选择到最小层级;故障描述、故障处置方式录入不准确;信息漏填、错填等。解决方案:制定故障填报规范并加强人员培训。2.3 故障相关信息项字典表不准确(1)故障字典亟需更新。目前EM I S系统所存储的信息无法支撑对故障进行细致分析,原因是部分故障相关的字典表存在不准确、不规范的现象,不利于选择且容易录入错误信息。一是故障来源、影响类别等字典表,均存在分界不清晰的问题;二是目前系统中的故障模式为故障部件和故障模式组合的形式,无法穷尽动车组故障模式,系统中存在无法找到对应故障模式的情况。解决方案:重新制定故障来源、行车设备故障影响类别等故障相关字典表,优化后的字典表示例见表1和表2。表1 动车组故障来源字典表编码一级菜单二级菜单说明1-11-21-31-41-51-6运用检修检修包括委外检修质检故障质量鉴定乘务运用包括受电弓视频监控普查整治包括春秋整、专项普查其他必填,手写2-12-22-32-42-5高级修检修包括委外检修、高级修接送车时发现的故障质检故障质量鉴定监造验收其他必填,手写3-13-23-33-43-53-6监测检测L YS JT E D ST A D ST P D SP HM4-1行车故障行车设备故障5-1其他必填,手写97第6 0卷第5期2 0 2 3年9月表2 动车组行车设备故障影响类别影响类别1影响类别2影响类别3填写项t 0t 1t 2t 3t 4始发晚点时间区间停车时间前方站(超停)停车时间缓行时间换乘时间晚点情况出库晚点始发晚点区间缓行站内超停区间停车(是否退行)多种晚点未晚点其他影响换车交路停运区间救援无其他影响出库换车始发换车中间站换车折返站换车终到晚点 注:该表为行车设备故障录入时,“影响类别”信息项的字典表。“晚点情况”为必填项目,选择后填写相应时间。其他影响为必填项。若选择了晚点情况(除未晚点)后,“终到晚点”为必填项。选择“区间停车”后,需勾选“是否退行”。(2)故障结构分类和功能分类冲突。不同车型的结构分类不相同,但使用的功能分类相同,录入故障时,选择了故障部件的结构分类后仍需选择功能分类,选择功能分类后结构分类又发生变化,造成无法准确选择故障部件结构和功能分类。解决方案:建立以动车组结构分类和功能分类相结合的结构分类字典表,录入时仅需选择结构分类;同时建立功能分类和结构分类的对应关系,便于对故障数据 进 行 跨 车 型 横 向 统 计 分 析 和 其 他 应 用。如:C R 4 0 0 A F平台动车组整合后的部分结构分类字典表,见表3。2.4 故障自动统计、分析功能不强系统缺乏针对故障进行阶段性统计、分析的功能。每次分析故障都需要在原始数据中重新筛选,没有分析故障的模板,无法高效形成报表和分析报告。解决方案:利用EM I S既有的故障数据,开发故障自动统计分析功能模块,用户使用此功能对阶段性故障快速分析并形成报表和分析报告。2.5 系统功能不够完善和丰富(1)强化快捷录入故障信息功能。一是开发不同场景故障智能展示功能;二是针对每个部件故障选取的频次,进行常用故障的优先展示和根据使用频率智能排序;三是实现故障录入时的模糊搜索。(2)完善多源故障库。将行车设备故障、T P D S、T A D S等检测监测设备的数据纳入闭环管理,将全部来源的动车组故障信息纳入闭环管理。(3)故障信息与其他信息联动。例如将故障部件更换信息与履历信息进行联动,更换部件后关联更换履历信息,变更履历信息后同时生成一条故障记录。(4)丰富故障筛选和查询功能。例如多维度查询、筛选行车设备故障信息,按里程维度查询部件故障信息等功能。(5)开发故障合并功能。通过技术手段限制重复未处理故障录入,可将多次发现的故障,合并丰富为一条故障,优化回填信息,减少故障数据重复录入和处置。(6)增加信息查询权限。结合各技术主导(高级修)局实际需求,建议给技术主导(高级修)局增加一部分多源故障、行车设备故障等数据的查询权限,提高故障分析和高级修准备、回访、信息统计等方面工作效率。08基于动车组管理信息系统的动车组故障管理优化研究 贾建坤,牟增旭表3 C R 4 0 0 A F平台动车组整合后结构分类字典表(部分)系统子系统功能组功能件子件C 0 0 0 外门及车内设施C 1 0 0 外门C 6 0 0 客室设施C 1 1 0 外门门机构C 6 1 0 座椅C 1 1 1 门扇C 1 1 6 外紧急装置C 1 1 8 电路及风路控制阀板C 6 1 1 一等车座椅C 6 1 2 二等车座椅 C 1 1 6 1 紧急解锁拉手C 1 1 6 2 钢丝绳C 1 1 8 1 9 8%限位开关C 1 1 8 2 B 5电磁阀及压力开关C 1 1 8 3 1 0 0%限位开关C 1 1 8 4 主锁行程开关C 1 1 8 5 主锁电磁阀C 1 1 8 6 辅助锁电磁阀C 1 1 8 7 解锁电磁阀C 1 1 8 8 紧急解锁电磁阀C 1 1 8 9 过滤减压阀C 1 1 8 A K 3气动单元C 1 1 8 B 压力调节器C 1 1 8 C 风压表C 1 1 8 D 风管及接头C 6 1 1 1 座垫和填充C 6 1 1 2 座垫蒙面C 6 1 1 3 底座框架和支撑组件C 6 1 1 4 小桌板C 6 1 1 5 扶手C 6 1 1 6 其他C 6 1 2 1 座垫和填充C 6 1 2 2 座垫蒙面C 6 1 2 3 底座框架和支撑组件C 6 1 2 4 小桌板C 6 1 2 5 扶手C 6 1 2 6 其他3 故障模型和故障填报研究3.1 故障模型结构故障模型是描述动车组故障核心信息的集合,将动车组故障相关信息项按故障发现、故障主体、故障处理、故障分析和故障解决方案分层归类,并使用统一标准语言将这些信息结构化。其组成结构如图1所示。此处的故障模型是研究故障数据及事件的工具和手段,不同于其他分析方法中常指的物理模型和数学模型。图1 动车组故障模型组成结构18第6 0卷第5期2 0 2 3年9月3.2 故障模型各层信息字段规范为使动车组故障模型的描述信息结构标准化、统计维度统一,便于故障信息的统计、分析和故障数据被使用,制定了故障模型各层信息项字段的录入和存储规范,见表4。表4 动车组故障字段规范表信息层信息项数据类型计量单位是否有字典表是否优化字典表示例故障发现层发现时间日期型年/月/日 时:分2 0 2 2/5/1 1 7:3 0故障来源字符型是是乘务运用发现单位字符型是北京北所,乘务四队,张三走行公里数整数型公里1 2 3 4 5 6担当信息字符型是北京局集团公司,北京动车段,北京北所车次字符型G 1 1运行区间字符型北京-石家庄车组运行速度字符型千米每小时2 5 0车组运行环境温度整数型摄氏度5车组运行环境字符型是大风扬沙主控信息字符型0 1车升弓信息字符型3车故障主体层车型字符型C R 4 0 0 A F车组号整数型2 0 0 1车辆号字符型0 1发现功能分类字符型是0 0 0 0-整车发现零部件名称字符型是是整车发现位数整数型/发现故障模式字符型是是现象型-噪音大处理功能分类字符型是3 1 1 1-车轮处理零部件名称字符型是是车轮处理位数整数型1处理故障模式字符型是是超限型-径向跳动超限序列号字符型Z QM 2 E DM 5 4 8 9供应商字符型智奇铁路设备有限公司物料编码整数型3 1 5 7 2 1 1 0 0 1 4配件故障参数字符型检测值或测量值故障描述字符型0 1车车厢内噪声大故障代码字符型是2 4 D 6故障处理层处理时间日期型年/月/日,时:分2 0 2 2/1/2 0 4:3 0处理单位字符型是北京北所,旋轮一班,李四处理措施字符型是是修补调整处理详情字符型对0 1车1位车轮进行旋修处理。处理结果字符型是是已处理质检结果字符型合格28基于动车组管理信息系统的动车组故障管理优化研究 贾建坤,牟增旭续表4信息层信息项数据类型计量单位是否有字典表是否优化字典表示例故障分析层故障原因字符型轮轨磨耗造成车轮径向跳动超标配件消耗分析字符型车轮直径变小处理工时分析字符型分钟5 0行车设备故障分析字符型/解决方案层故障原因库字符型1.车轮径向跳动超限。2.车门密封不良。3.历史故障字符型4月2 8日0 1车噪声大建议解决方案字符型1.车轮旋修2.车门修复3.3.3 故障模型各层信息填报规范为使动车组故障模型的描述信息更具通用性,便于故障信息的存储、读取和分析使用,制定了故障模型各层信息项的填报规范,见表5。表5 动车组多源故障数据填报规范表信息项是否必填运用检修高级修监测检测行车故障填写时机填写方式故障发现层发现时间故障发现系统自动填写,可以修改故障来源故障发现人工选择发现单位故障发现系统自动填写,可以修改走行公里数故障发现系统自动填写担当信息故障发现系统自动填写车次故障发现系统自动填写运行区间故障发现人工选择车组运行速度WT D S为必填故障发现系统自动填写车组运行环境温度故障发现系统自动填写车组运行环境故障发现人工选择主控信息故障发现人工选择升弓信息故障发现人工选择故障主体层车型、车组号、车辆号故障发现人工选择功能分类故障发现、故障处理系统自动填写位数装车件必填,下车件选填故障发现、故障处理人工填写零部件名称故障发现、故障处理人工选择,可模糊查询序列号、供应商、物料编码故障处理系统自动填写故障参数故障处理人工填写故障模式(直观、本质)故障发现、故障处理人工选择,可模糊查询故障描述故障发现人工填写故障代码WT D S为必填故障发现人工选择38第6 0卷第5期2 0 2 3年9月续表5信息项是否必填运用检修高级修监测检测行车故障填写时机填写方式故障处理层处理时间故障处理系统自动填写,可以修改处理单位故障处理系统自动填写,可以修改处理措施故障处理人工选择处理详情故障处理人工填写处理结果故障处理人工选择质检结果故障处理人工选择故障分析层(需要时)故障原因故障分析人工填写配件消耗分析(需要时)故障分析人工填写处理工时分析(需要时)故障分析人工填写行车设备故障分析故障分析人工填写解决方案层故障原因库故障发现系统自动生成历史故障故障发现系统自动生成建议解决方案故障发现系统自动生成4 结论(1)为动车组运维提供高效、可靠、智能的故障管理服务,进一步保障动车组的高效安全运营,本文通过调研EM I S故障管理现状,分析系统现阶段存在的不足,对动车组故障模型进行了深入研究,对动车组故障常用字典表进行了梳理,对利用信息化手段进行故障管理提出了优化改进建议。(2)规范化的动车组故障模型是形成规范化故障信息的基础,也是利用信息化手段进行动车组故障管理的基础,它能够帮助提高故障数据利用率,督促故障闭环管理。本文对故障模型和故障填报规范进行研究,明确了动车组故障模型结构、具体的故障信息项和填报规范。5 展望动车组故障管理方面还有许多地方需要完善和改进,本文将信息化手段运用在故障管理上,对动车组海量故障数据进行更加细致地分析,为动车组故障管理提供了另一种思路。参考文献:1 中华人民共和国工业和信息化部.系统可靠性分析技术 失效模式和影响分析(FME A)程序:G B/T 7 8 2 62 0 1 2S.北京:中国标准出版社,2 0 1 3.2 吴国栋,王华胜,文礼,等.高速动车组备件管理研究J.铁道机车车辆,2 0 1 1,3 1(2):3 8-4 1.WU G u o d o n g,WAN G H u a s h e n g,WE N L i,e t a l.R e s e a r c h o n s p a r e p a r t s m a n a g e m e n t f o r EMUJ.R a i l w a y L o c o m o t i v e&C a r,2 0 1 1,3 1(2):3 8-4 1.3 黄凌云.大数据环境下动车组故障数据挖掘分析技术研究D.北京:中国铁道科学研究院,2 0 1 9.4 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