PRT車輛維保管理系統(tǒng)研究及應(yīng)用

1PRT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(yùn)量交通系統(tǒng),可作為機(jī)場、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,我國軌道交通行業(yè)發(fā)展迅猛,積攢了大量運(yùn)營維保經(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(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)對軌道交通車輛的健康狀況進(jìn)行檢測、預(yù)測和管理,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。

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(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(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,收集測量各部件的健康監(jiān)測信息是很好的想法,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)測信息對維保工作計(jì)劃的安排指導(dǎo)意義不大,沒有突破傳統(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(xiǎn),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(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。現(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(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。

3PRT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(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PRT車輛維保管理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì):(1)通過對既有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)通過數(shù)據(jù)通信獲取PRT車輛的實(shí)時(shí)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(shí)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。

4PRT車輛維保管理系統(tǒng)構(gòu)成

4.l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。

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(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。

4.2.2車輛關(guān)鍵設(shè)備監(jiān)控管理

PRT車輛的VVC(車輛控制單元)從各傳感器、驅(qū)動電機(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(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、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(yùn)維過程中發(fā)生更新,系統(tǒng)將進(jìn)行記錄,通過該系統(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)立的履歷管理對象進(jìn)行針對性的履歷管理。

由于投入運(yùn)營的時(shí)間不同,各批次車輛的履歷信息會有明顯差異:而隨著運(yùn)營時(shí)間不斷增加,即使是同一批次的車輛,在走行公里、運(yùn)營時(shí)間上的差異也將越來越明顯,故需針對每輛車進(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。

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(jì)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(shí),更換下來的設(shè)備掃碼登記進(jìn)入倉庫,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)備通過掃碼登記出庫。當(dāng)某物件的庫存較少時(shí),系統(tǒng)將發(fā)出警報(bào),提醒工作人員及時(shí)采購相關(guān)物料,以確保生產(chǎn)經(jīng)營活動高效有序進(jìn)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(jì)劃功能,包括需求清單、詢價(jià)、采購計(jì)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(jì)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(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生成作業(yè)工單,下發(fā)至個(gè)人,完成對作業(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)行過程中或檢修過程中發(fā)現(xiàn)了故障,系統(tǒng)將進(jìn)入故障修的管理流程,對故障、涉及部件進(jìn)行登記。對故障進(jìn)行維修、處理后,將對車輛進(jìn)行全面檢查,經(jīng)過試驗(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,并重新計(jì)算計(jì)劃修的修程。

在各項(xiàng)維保作業(yè)開始前和完成后,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(jìn)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(jìn)行統(tǒng)計(jì),從而達(dá)到對作業(yè)班組和員工個(gè)人進(jìn)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。

4.2.6大數(shù)據(jù)分析管理

通過以上三個(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(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(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。

對采購的新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(jì)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(jià)策略。結(jié)合平均無故障工作時(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。

5PRT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(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)營的希思羅機(jī)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(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)。

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(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、維保于一體的PRT智能運(yùn)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(jì)、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(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PRT系統(tǒng)的工程應(yīng)用。