文章编号:1005-8451(2017)07-0007-05收稿日期:2017-03-10基本项目:中国铁道科学研究院基金(2016YJ102)。作者简介:陈彦,高级工程师;张惟皎,研究员。智慧动车段综合解决方案研究陈彦,张惟皎,李樊,王辉(中国铁道科学研究院电子计算技术研究所,北京100081)摘要:“智慧动车段”利用云计算、物联网、大数据等新一代信息技术,实现各类信息的快速可靠的采集、各类设备和系统的互联互通,整合和共享各类动车段信息资源,为动车段提供高效、可靠、规范、智能的信息服务,进一步提升动车组运维安全保障能力和经营管理能力。对“智慧动车段”的内涵及特征进行描述,提出“智慧动车段”总体框架,并重点对智慧应用进行规划,提出涵盖动车组运维和动车段经营管理的智慧应用主题,为未来的动车段信息化建设规划提供可供参考的方案。关键词:智慧动车段;智能维修;智能经营中图分类号:U266.2∶TP39文献标识码:AIntegratedsolutionofintelligentEMUdepotCHENYan,ZHANGWeijiao,LIFan,WANGHui(InstituteofComputingTechnologies,ChinaAcademyofRailwaySciences,Beijing100081,China)Abstract:“TheintelligentEMUdepot”usescloudcomputing,InternetofThings(IoT),bigdataandothernewgenerationofinformationtechnologiestoimplementtherapidandreliablecollectionofvarioustypesofinformation,theinterconnectionandintercommunicationofallkindsofequipmentsandsystems,integrationandsharingofvarioustypesofEMUdepotinformationresources.Italsoprovidesefficient,reliable,standardandintelligentinformationservicefortheEMUdepot,furtherenhancestheoperationandmaintenancesafetysupportcapabilityandmanagementabilityofEMU.Thisarticledescribedtheconnotationandfeaturesof“theintelligentEMUdepot”,proposedgeneralframeworkofit,focusedontheplanningofintelligentapplications,putforwardtheintelligentapplicationthemethatcoveredtheoperationandmaintenanceofEMUandtheoperationandmanagementofEMUdepot,providedareferenceprogramforthefutureinformationbasedconstructionplanofEMUdepot.Keywords:intelligentEMUdepot;intelligentmaintenance;intelligentmanagement近年来,为了保证动车组运行安全、提高动车组检修效率、检修质量和管理水平,动车段建设了一系列信息化系统。在动车组运用检修管理方面,建设了动车组管理信息系统(EMIS);在运行安全监控方面,利用红外检测、力学检测、高速摄像、声学诊断等地面监测设备及动车组监测信息传输设施等,建设应用了动车组运行安全联网监控及综合应用系统;这些信息系统的应用,在保障动车组运行安全、支撑动车组检修生产组织和日常经营管理等方面发挥了重要作用。但动车段信息化也存在一些问题:(1)信息感知手段还不够智能,多数信息仍然需要人工识别、录入;(2)各类软硬件资源未实现全面的共享和互联互通;(3)缺少数据的高端应用和价值挖掘,尚处在“数据有余,信息不足”的阶段,未实现智慧的应用。为解决上述3个问题,提出智慧动车段综合解决方案:(1)对智慧动车段内涵及特征进行描述;(2)在此基础上设计智慧动车段的总体框架;(3)对智慧动车段的智能应用进行规划。1内涵及特征智慧动车段内涵是以云计算、物联网、大数据、移动互联等新一代信息通信技术和智能设备在动车段各核心领域的应用为主线,实现各类信息的快速可靠采集、各类设备和系统的互联互通,整合和共享各类动车段信息资源,为动车段提供高效、可靠、规范、智能的信息服务,进一步提升动车组运维安全保障能力和经营管理能力。1.1全面感知利用可随时随地感知、测量、捕获和传递信息第26卷第7期Vol.26 No.7总体方案General Planning 2017.7总第244期7RCA的设备快速采集信息。通过使用监控摄像机、传感器、射频识别(RFID)、轨旁检测设备、库内检修设备、移动和手持设备等设备,动车组、关键部件、物料、设备、人等动车段的任何信息都可以快速获取并进行分析,便于立即采取应对措施和进行长期规划。1.2广泛互联通过通信网络将各类设备连接起来,将采集的数据进行传输和存储,由各类系统对数据进行处理应用,并通过系统间的接口实现数据互通,最终实现各类设备和系统的互联互通。1.3高度共享利用云计算技术,将服务器、存储等资源虚拟化,共享计算资源。利用大数据技术,对整个动车段信息资源进行汇集、存储、分类、整合,将各信息系统收集和储存的分散信息及数据关联起来,多方共享。1.4智慧应用通过在调度、作业、乘务、生产物流、应急、技术信息、健康管理和安全控制等方面的智慧应用,实现动车组智能维修;通过在协同办公、人资管理、资产管理、安防和节能等方面的智慧应用,实现智能经营。通过智能维修和智能经营,进一步提高检修质量和效率、降低维修成本,达到提质增效的目的。在对智慧动车段内涵和特征描述的基础上,给出智慧动车段整体蓝图,如图1所示。2总体框架根据智慧动车段的总体蓝图,设计智慧动车段总体框架,总体框架具备的4个层次要素和2个支撑体系,如图2所示。2.1物联感知层物联感知层主要提供智能感知能力,以物联网技术为核心,通过芯片、传感器、RFID、摄像头等手段实现对动车组、关键部件、人、设备等对象的识别、信息采集、监测和控制。实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程,采集对象的身份、状态、位置等各种需要的信息,实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。2.2网络通信层网络通信层主要目标是建设普适、共享、便捷、高速的网络通信基础设施,为信息的流动、共享和共用提供基础。利用GSM/GPRS、3G、WLAN、4GTD-LTE等宽带无线接入技术建成覆盖全段的无线接入网,实现全方位的无线移动网络应用。2.3数据及服务支撑层数据及服务支撑层是智慧动车段建设的核心内图1总体蓝图标准规范体系安全保障体系智能调度智能作业智能乘务智能物流智能应急技术信息健康监控安全控制智能办公人资管理资产管理智能安防节能环保GSM-R铁路计算网移动公网互联网段LTE网WifiIPv6GPRS/3G/4G/5GLTE数据汇聚数据处理数据融合挖掘分析遥感二维码摄像头传感器RFID室内定位设备检修检测设备轨边监测设备智慧应用层数据及服务支撑层大数据分析网络通信层物联感知层智能维修智能经营基础信息资源共享交换信息资源业务领域信息资源硬件资源云平台动车组物料关键部件机器人人水设备电图2总体框架2017年7月总体方案铁路计算机应用8RCA2017.7总第244期容,本层实现信息资源的聚合、共享、共用,并为各类智慧应用提供支撑。数据融合和信息共享是支撑更加“智慧”的关键。云计算、大数据等技术的应用在本层当中起到了关键的技术支撑作用。通过云平台实现基础数据资源、共享交换信息资源、业务领域信息资源、硬件资源的整合和共享;大数据平台实现各类数据汇聚、处理、融合以及数据的挖掘分析。2.4智慧应用层在物联感知层、网络通信层和数据服务支撑层的基础上,围绕保证动车组运行安全、提高检修效率和质量、降低检修成本这3大目标,构建智慧的应用,覆盖调度、作业、乘务等动车组运维的8大应用领域和协同办公、人资管理、资产管理等日常经营5大应用领域。3智慧应用规划3.1智能维修3.1.1智能调度通过合理调派段内各种资源(包括动车组、人员、物料、设备等),科学组织动车组运用检修工作,在保证动车组运行安全的前提下,完成旅客运输任务。(1)检修生产智能排程动车组运用送修计划一体化优化:根据修程修制、运行交路、段所维修能力,对动车组运用计划和送修计划进行综合优化,科学合理安排动车组担当的运行交路和各级检修时机,在确保每日运行交路安排状态良好的动车组,动车组各级维修不超期、不漏项前提下,充分利用段内维修能力和动车组。可根据动车组状态、节假日客流高峰等情况进行调整。高级修车间检修计划:根据动车组送修计划,进一步细化动车组高级修车间的维修资源(包括人员、物料、设备等)调派,安排各检修项目的时间、台位、人员、物料和工具,科学合理组织动车组高级修车间的检修。调车作业计划:在动车组送修计划确定情况下,优化动车组在洗车线、轮对镟修线、临修线、检修线、存车线等功能线区上转线和停留的方案,涵盖动车组进出段/所和在段/所内检修、存车的全过程。乘务派班计划:在动车组运用计划确定的情况下,优化乘务派班计划,实现动车组随车机师科学安排,均衡随车机师工作量。(2)检修生产智能监控检修生产信息一体化展示:搭建检修生产信息3D可视化展示平台,将车组位置、车组状态、部件位置、部件状态、人员位置、物料位置、存储信息、作业进度、设备状态、设备占用情况等进行一体化展示,帮助调度人员实时掌握生产情况,为检修生产指挥提供必要的信息支持。检修过程控制:实时统计当前检修进度与检修进度的偏差,偏差原因分析,按偏差程度划分预警等级,根据预警等级自动启用相应的处理流程,并提供相应的处理建议,为确保按进度检修提供保障。3.1.2检修作业(1)作业过程追踪通过手持终端扫描部件二维码,完成检修作业信息、质检信息、检修记录单数据采集;检修记录单自动导入检修设备检测数据;通过指纹识别、人脸识别等方式进行人员身份识别,利用电子签名,杜绝违规代签。(2)检修机器人智能搬运机器人:通过配备自动导向系统和装卸机构的智能搬运机器人,在不需要人工引航情况下沿预设路线自动行驶,将检修半成品和物料自动从起始点运送到目的地。与其他物流设备自动接口,实现库内检修半成品和物料装卸与搬运全过程自动化。车底车侧检修机器人:在地面走行小车上配备摄像头,利用智能视频分析技术,对动车组侧面和底部进行检查。3.1.3乘务作业通过随车机师作业APP,实现机师出乘提醒;实现重要指示,包括工作提示、安全提示、天气预告等;电子交互式故障处理手册查看;接收动车组运行故障及处理指导信息;下载遗留故障,查询故障字典,填报故障情况及处理过程,或填报遗留故障的再次发现信息;利用语音、视频等多媒体手段,实时报告现场情况,回传现场图片、视频,通过5G等新一代通信技术保证应急处置过程中事故现场与总体方案第26卷第7期陈彦等:智慧动车段综合解决方案研究2017.7总第244期9RCA应急指挥中心的信息交换畅通。3.1.4生产物流(1)采购决策根据物料的特性,采用部件寿命预测、部件质量趋势、消耗数据分析和维修计划数据分析的方法,对物料需求进行预测。按照物料的资金占用率、需求量、订购费用、关键性、订货时间、缺货成本、订货难易程度等因素对物料进行分类,对不同分类物料制定不同的采购策略。在保证物料及时供应的基础上,根据配件需求预测和采购策略制定采购申请,达到降低资金占用率和物流成本的目的。(2)智能配送在检修计划制定后,根据检修计划确