動(dòng)車組運(yùn)用檢修作業(yè)過程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

楊春輝，張惟皎，詹珂昕

（中國(guó)鐵道科學(xué)研究院，北京 100081）

動(dòng)車組運(yùn)用檢修作業(yè)過程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

楊春輝，張惟皎，詹珂昕

（中國(guó)鐵道科學(xué)研究院，北京 100081）

在動(dòng)車組的日常檢修中，檢修作業(yè)過程的管理對(duì)于動(dòng)車組規(guī)范化管理有重要意義，本文結(jié)合Web服務(wù)技術(shù)，將移動(dòng)手持終端技術(shù)應(yīng)用到動(dòng)車組的檢修作業(yè)過程中，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了動(dòng)車組作業(yè)過程控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，該系統(tǒng)提高了現(xiàn)場(chǎng)的檢修作業(yè)效率，同時(shí)促進(jìn)了動(dòng)車組檢修信息化和管理規(guī)范化。

動(dòng)車組檢修；作業(yè)過程控制；Web服務(wù)

動(dòng)車組的檢修作業(yè)管理在保障動(dòng)車組運(yùn)行安全的工作中發(fā)揮著極為重要的作用，對(duì)動(dòng)車組檢修過程的規(guī)范管理，是保證檢修信息可追蹤的重要手段，同時(shí)也是檢修作業(yè)規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化的要求。目前，對(duì)檢修作業(yè)過程控制管理主要有以下幾個(gè)難點(diǎn)：

（1）檢修作業(yè)人員之間檢修信息很難共享，檢修人員很難掌握整個(gè)檢修作業(yè)的進(jìn)度。（2）不能實(shí)時(shí)記錄現(xiàn)場(chǎng)檢修作業(yè)任務(wù)的實(shí)際進(jìn)度和檢修信息，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員需要到指定的檢修終端機(jī)錄入相關(guān)信息。（3）檢修工長(zhǎng)或者組長(zhǎng)主要通過對(duì)講設(shè)備和紙質(zhì)記錄管理檢修作業(yè)進(jìn)度，對(duì)人員的作業(yè)管理缺乏更加直觀有效的方法。

本文設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了動(dòng)車組運(yùn)用檢修作業(yè)過程控制系統(tǒng)，利用智能手持設(shè)備的移動(dòng)優(yōu)勢(shì)，結(jié)合Web服務(wù)技術(shù)，實(shí)時(shí)、高效地采集和控制檢修作業(yè)的信息，同時(shí)在監(jiān)控大屏上展示相關(guān)的檢修作業(yè)信息。

1 動(dòng)車組運(yùn)用檢修作業(yè)過程控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

動(dòng)車組的日常檢修作業(yè)繁忙，流程復(fù)雜，作業(yè)環(huán)境復(fù)雜多變，這就要求系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要滿足以下幾個(gè)要求：

（1）檢修作業(yè)信息的采集盡量不影響現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的正常作業(yè)，不增加作業(yè)人員的負(fù)擔(dān)，并且，要求系統(tǒng)使用簡(jiǎn)單、方便。（2）信息的采集和展示要及時(shí)高效，在網(wǎng)絡(luò)信號(hào)較差時(shí)要有續(xù)傳數(shù)據(jù)的機(jī)制，以便于在網(wǎng)絡(luò)信號(hào)較好時(shí)繼續(xù)傳輸。（3）能展示和分析現(xiàn)場(chǎng)檢修的數(shù)據(jù)，便于管理和改進(jìn)檢修作業(yè)的過程。

1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

動(dòng)車組運(yùn)用檢修作業(yè)過程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)采用C/S架構(gòu)，在智能手持終端設(shè)備上需要安裝客戶端App，相比于B/S架構(gòu)具有更好的用戶操作體驗(yàn)，方便現(xiàn)場(chǎng)人員使用。

圖1 作業(yè)過程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

系統(tǒng)通過采用局域網(wǎng)結(jié)合庫內(nèi)無線AP的方式，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在庫內(nèi)檢修區(qū)域的全部網(wǎng)絡(luò)覆蓋，使得手持終端可以通過無線AP訪問所需的系統(tǒng)相關(guān)服務(wù)。手持終端通過RFID超高頻掃描技術(shù)識(shí)別電子標(biāo)簽信息，將該標(biāo)簽相關(guān)的檢修信息記錄到系統(tǒng)，同時(shí)在LED顯示屏展示檢修作業(yè)信息。

1.3 系統(tǒng)總體流程

按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則要求，作業(yè)過程控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 作業(yè)過程控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

（1）作業(yè)過程控制系統(tǒng)采用Web-Service方式與動(dòng)車組信息管理系統(tǒng)交互，這樣，有利于系統(tǒng)跨平臺(tái)擴(kuò)展，使得動(dòng)車組作業(yè)過程控制系統(tǒng)更加靈活和可靠。（2）登錄驗(yàn)證模塊，在動(dòng)車組檢修作業(yè)環(huán)境中，檢修數(shù)據(jù)保護(hù)十分重要，因此，在任何智能設(shè)備接入到系統(tǒng)時(shí)都需要進(jìn)行授權(quán)驗(yàn)證，授權(quán)驗(yàn)證包括對(duì)智能設(shè)備的有效期驗(yàn)證和登錄驗(yàn)證。（3）對(duì)于每一個(gè)已驗(yàn)證登錄用戶，通過檢修任務(wù)模塊，可以獲取該用戶當(dāng)前的檢修作業(yè)任務(wù)，每個(gè)用戶只能看到自己需要做的檢修任務(wù)，包括需要檢修的車組、其所在的股道列位以及具體的檢修類型和任務(wù)信息等。（4）用戶在對(duì)自己的檢修任務(wù)確認(rèn)后，即可進(jìn)行正常的檢修作業(yè)，對(duì)于檢修的進(jìn)度信息有一定的校驗(yàn)才會(huì)上傳到服務(wù)器，以便確保檢修數(shù)據(jù)的可靠性。在檢修作業(yè)過程中，檢修人員可以看到作業(yè)進(jìn)度信息。

有了原始的檢修數(shù)據(jù)信息，檢修作業(yè)過程的統(tǒng)計(jì)展示分析模塊可以更好、更直觀地發(fā)現(xiàn)檢修作業(yè)中可能存在的問題，改進(jìn)和指導(dǎo)流程。

2 動(dòng)車組運(yùn)用檢修作業(yè)過程控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 射頻識(shí)別技術(shù)

射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象。在檢修作業(yè)過程中，盡可能不影響檢修人員的正常作業(yè)，射頻識(shí)別這種非接觸式識(shí)別技術(shù)比較符合現(xiàn)場(chǎng)要求。使用RFID掃描器配合RFID標(biāo)簽，可以使檢修人員在正常作業(yè)的同時(shí)能夠?qū)⑽恢煤拖嚓P(guān)檢修信息記錄到系統(tǒng)中。

在檢修作業(yè)時(shí)，檢修工人同時(shí)攜帶手持機(jī)和RFID掃描器，RFID掃描器讀取一定范圍內(nèi)的RFID標(biāo)簽，通過藍(lán)牙將該標(biāo)簽信息傳送給手持機(jī)的作業(yè)過程控制程序，該程序識(shí)別標(biāo)簽代表的位置和檢修信息，展示給檢修人員并且在系統(tǒng)中記錄檢修信息。由于RFID掃描器能識(shí)別一定范圍內(nèi)的RFID標(biāo)簽，使得檢修人員不必刻意去掃描RFID標(biāo)簽，在檢修人員正常作業(yè)時(shí)即可完成對(duì)RFID標(biāo)簽信息的讀取，從而避免了對(duì)正常檢修作業(yè)的干擾。

2.2 Web服務(wù)技術(shù)

Web服務(wù)的一個(gè)基本特點(diǎn)就是：所有東西都是服務(wù)，這些服務(wù)發(fā)布一個(gè)API集合供其他系統(tǒng)使用，并且封裝了實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。Web服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)是面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)，基于Web服務(wù)提供者、Web服務(wù)請(qǐng)求者、Web服務(wù)中介者3個(gè)角色和發(fā)布、發(fā)現(xiàn)、綁定3個(gè)動(dòng)作構(gòu)建。

在檢修作業(yè)過程控制系統(tǒng)中，利用Web-Service技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)跨平臺(tái)的要求，同時(shí)Web-Service還具有開放的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議規(guī)范，高度的可集成能力和互操作性以及松散的耦合性和良好的封裝性。利用Web服務(wù)技術(shù)，可以通過PC端訪問Web服務(wù)，也可以通過手持機(jī)和平板訪問，不論終端如何變化，Web服務(wù)都可以提供一個(gè)統(tǒng)一的接口供終端去調(diào)用，如圖3所示。

圖3 Web服務(wù)提供示意圖

在作業(yè)過程控制系統(tǒng)中，根據(jù)檢修作業(yè)的流程分析，將用戶登錄驗(yàn)證模塊、股道信息模塊、檢修任務(wù)獲取模塊、檢修信息交互模塊、故障處理模塊等分別封裝成Web服務(wù)的方式提供給終端訪問。不管以后手持機(jī)設(shè)備更換系統(tǒng)或者采用瀏覽器方式去訪問系統(tǒng)功能，該Web服務(wù)程序都不需要改動(dòng)，這就實(shí)現(xiàn)了跨平臺(tái)一致的訪問方式。從而減少多系統(tǒng)造成的數(shù)據(jù)不一致問題，減輕了系統(tǒng)維護(hù)代價(jià)。

2.3 網(wǎng)絡(luò)延遲處理

在動(dòng)車組檢修作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，由于檢修信息的傳輸使用的是無線網(wǎng)絡(luò)方式，而檢修庫內(nèi)的檢修線跨度大，檢修環(huán)境復(fù)雜，在檢修庫內(nèi)的某些位置無線信號(hào)并不理想，為了解決這個(gè)問題，需要在系統(tǒng)中采用續(xù)傳數(shù)據(jù)的功能。

網(wǎng)絡(luò)延遲處理流程如圖4所示。

在流程處理時(shí)，對(duì)于數(shù)據(jù)發(fā)送隊(duì)列數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，有兩種處理思路：（1）將數(shù)據(jù)發(fā)送隊(duì)列保存成文件，在每次流程結(jié)束或者異常結(jié)束時(shí)，將未發(fā)送成功的檢修數(shù)據(jù)保存下來，等到下次程序啟動(dòng)時(shí)，再進(jìn)行恢復(fù)傳輸；（2）在程序結(jié)束時(shí)，直接將數(shù)據(jù)發(fā)送隊(duì)列清空，每次啟動(dòng)都是針對(duì)本次檢修數(shù)據(jù)處理。這兩種方式各有利弊，為了保持?jǐn)?shù)據(jù)的整潔，本系統(tǒng)采用第2種方式。

圖4 網(wǎng)絡(luò)延遲處理流程圖

3 在動(dòng)車運(yùn)用所的實(shí)施案例

該動(dòng)車組檢修作業(yè)過程控制系統(tǒng)已經(jīng)在多個(gè)動(dòng)車運(yùn)用所中成功實(shí)施。使用作業(yè)過程控制系統(tǒng)使得檢修作業(yè)人員從登錄系統(tǒng)到計(jì)劃下發(fā)、作業(yè)派工、檢修作業(yè)全流程封閉操作，借助于手持終端設(shè)備檢修作業(yè)人員可以高效便捷地實(shí)現(xiàn)作業(yè)流程和檢修信息的交互。

檢修作業(yè)人員在進(jìn)行檢修作業(yè)時(shí)，手持機(jī)端的顯示如圖5所示，作業(yè)人員選擇對(duì)應(yīng)的號(hào)位后即可進(jìn)行相應(yīng)位置的作業(yè)。

圖5 手持機(jī)端作業(yè)過程截圖

對(duì)于檢修作業(yè)人員的檢修作業(yè)情況，在作業(yè)過程控制系統(tǒng)的監(jiān)控程序部分可以實(shí)時(shí)顯示檢修作業(yè)情況。

4 結(jié)束語

該案例的成功實(shí)施，使得運(yùn)用檢修過程實(shí)現(xiàn)了全過程管理，提高了現(xiàn)場(chǎng)的檢修作業(yè)效率，促進(jìn)了動(dòng)車組檢修信息化和管理規(guī)范化。

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責(zé)任編輯 楊琍明

EMU Operation Maintenance Process Control System

YANG Chunhui,ZHANG Weijiao,ZHAN Kexin
( China Academy of Railway Sciences,Beijing 100081,China)

In daily maintenance of EMU,the management of maintenance process has important significance for the EMU standardization management.Combining with the Web service technology,the mobile handset technology was applied to the EMU maintenance operation process.The field application indicated that the efficiency of the maintenance operations was improved,and the EMU information based maintenance and management standardization were promoted.

EMU maintenance;process control;Web service

U266.2∶279.33∶TP39

A

1005-8451（2016）07-0046-04

2015-12-11

楊春輝，在讀碩士研究生；張惟皎，研究員。