韓志偉 李 良 徐 娜

(1.北京市軌道交通建設(shè)管理有限公司，100068，北京；2.城市軌道交通全自動運行系統(tǒng)與安全監(jiān)控北京市重點實驗室，100068，北京；3.北京市軌道交通運營管理有限公司，100068，北京//第一作者，高級工程師)

城市軌道交通設(shè)備故障處理及維修是運營成本的重要組成部分。在保障維修工作的前提下，建立完善的故障管理體系，做到故障精確上報，對癥解決，認(rèn)真分析，可提高維護質(zhì)量與效果，促進設(shè)備維護更好更快地進行。

北京軌道交通燕房線通過資產(chǎn)運營維護管理信息系統(tǒng)來管理設(shè)備故障信息，實踐效果良好。

1 設(shè)備故障管理體系

運營維護管理信息系統(tǒng)采用B/S(瀏覽器/服務(wù)器)模式，向運營維護人員提供業(yè)務(wù)服務(wù)。其主要業(yè)務(wù)功能為：

(1) 設(shè)備臺賬管理。包括建立設(shè)備臺賬，管理設(shè)備技術(shù)規(guī)范、作業(yè)指導(dǎo)書、圖紙資料等；設(shè)備臺賬按北京地方標(biāo)準(zhǔn)DB 11/T 717《城市軌道交通設(shè)施設(shè)備分類與代碼》進行規(guī)范和編碼。

(2) 故障知識庫管理。借助于故障代碼體系，提供故障管理知識庫模塊，對設(shè)備系統(tǒng)/子系統(tǒng)/零部件的故障類別進行編碼和規(guī)范，形成完整的故障現(xiàn)象、原因、措施知識庫，為設(shè)備故障診斷和分析提供支持。

(3) 設(shè)備運行及故障管理。記錄設(shè)備運行狀態(tài)和故障信息。該模塊由設(shè)備運行日志管理、與綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成獲取設(shè)備實時運行數(shù)據(jù)及狀態(tài)、設(shè)備故障報警生成等模塊構(gòu)成。

(4) 設(shè)備維護管理。結(jié)合故障代碼知識庫，從故障上報、生成維修工單到故障解決，建立完整的設(shè)備故障管理機制，并在日常的維修維護過程中，不斷完善形成知識庫和專家?guī)臁?/p>

(5) 統(tǒng)計查詢管理。對運營維護管理信息系統(tǒng)中設(shè)備的所有故障相關(guān)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、查詢以及匯總。

運營維護管理工作中的故障管理體系應(yīng)用范圍如圖1所示。在實際的運營維護管理工作中，從實時系統(tǒng)設(shè)備故障報警、中心調(diào)度人員報警或巡檢人員發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，到維修派工、完工匯報、統(tǒng)計分析，這些環(huán)節(jié)均與故障代碼體系緊密銜接。

2 設(shè)備管理故障代碼體系

2.1 傳統(tǒng)設(shè)備管理故障代碼體系

傳統(tǒng)的設(shè)備管理故障代碼體系為三層結(jié)構(gòu)(如圖2所示)。這種體系結(jié)構(gòu)簡單，可統(tǒng)計的數(shù)據(jù)少。因城市軌道交通設(shè)備零部件種類繁多，故障模式多樣，故傳統(tǒng)的故障代碼體系不能精確匯總設(shè)備的故障情況，其統(tǒng)計數(shù)據(jù)對分析設(shè)備狀況及消除設(shè)備隱患起到的作用不大。

圖2 傳統(tǒng)設(shè)備管理故障代碼體系

2.2 新設(shè)備管理故障代碼體系

2.2.1 新設(shè)備管理故障代碼體系結(jié)構(gòu)

根據(jù)DB11/T 717—2010《北京市城市軌道交通設(shè)施設(shè)備分類與代碼》，對設(shè)備設(shè)施進行系統(tǒng)分類，并在保留傳統(tǒng)設(shè)備管理故障代碼體系三層樹狀結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進行改進優(yōu)化，從而得到運營維護管理信息系統(tǒng)的新故障代碼體系結(jié)構(gòu)(如圖3所示)。

圖3 含有設(shè)備系統(tǒng)/零部件分類的設(shè)備管理故障代碼體系

2.2.2 新設(shè)備管理故障代碼體系特點

2.2.2.1 采用線分類和面分類結(jié)合的方式

采用線分類法的故障代碼，體現(xiàn)了典型故障設(shè)備的縱向?qū)蛹壓腿萘浚谠?～4層體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，能較好反映出層級之間的邏輯關(guān)系，但也有結(jié)構(gòu)擴展性差的缺點。如果修改分類深度，也將影響整個代碼體系規(guī)則及規(guī)范。

面分類是在縱向故障代碼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進行平行擴展，將所在層級的故障代碼進行信息擴充，形成復(fù)合結(jié)構(gòu)的故障特性。每個組合特性都包含故障信息的多個具體描述。故障代碼應(yīng)用時，可根據(jù)擴展信息進行精準(zhǔn)定位。

面分類的優(yōu)點是代碼結(jié)構(gòu)具備較大柔性，橫向信息的改變和擴充，不影響縱向結(jié)構(gòu)的定義。同時，平行結(jié)構(gòu)的故障體系適用性更強，可供用于統(tǒng)計分析的信息更豐富。

2.2.2.2 基于故障字典的標(biāo)準(zhǔn)化定義

基于運營維護管理信息系統(tǒng)建立系統(tǒng)零部件分類、故障類、故障模式等相關(guān)數(shù)據(jù)字典，并應(yīng)用到故障代碼結(jié)構(gòu)中。故障字典對各項故障描述進行語言文字規(guī)范化描述。

新設(shè)備管理故障代碼體系定義的數(shù)據(jù)字典涵蓋系統(tǒng)及零部件、故障模式、故障原因、解決措施及應(yīng)急措施。

將城市軌道交通中具有獨立完整某項功能的主系統(tǒng)及零部件類別進行定義、分類、編碼并形成字典(如10 kV開關(guān)子系統(tǒng))。數(shù)據(jù)字典中的擴展信息可集成到新的故障代碼體系中，與對應(yīng)的故障類、故障原因綁定。

故障現(xiàn)象是設(shè)備故障的具體表現(xiàn)，對應(yīng)特定的故障表現(xiàn)形式。相同或相近的故障現(xiàn)象，具備相同的故障特征，即“故障模式”。

根據(jù)故障的重要等級程度，故障字典還可給出對應(yīng)的解決措施和應(yīng)急措施以區(qū)分響應(yīng)動作。

2.2.2.3 增加故障等級定義

車輛、通信、信號、供電等專業(yè)設(shè)備在地鐵運輸服務(wù)中具有重要作用，一旦發(fā)生故障，將給公共交通出行帶來嚴(yán)重影響。按各設(shè)備及系統(tǒng)故障的危害性，設(shè)備管理故障代碼體系將故障分為一、二、三類故障。一類故障為對運營安全、人身安全、消防安全等產(chǎn)生影響的嚴(yán)重故障。一類故障發(fā)生后，在司機或車站人員直接向行車調(diào)度人員報告時，運營維護管理信息系統(tǒng)會同步接收到綜合監(jiān)控系統(tǒng)自動發(fā)出的報警，還會收到發(fā)出報警的設(shè)備、可能的故障原因和應(yīng)急措施等信息，并通知調(diào)度人員和責(zé)任單位積極響應(yīng)處理，以盡快恢復(fù)運行。二類故障，可由車站人員報告行車調(diào)度人員或維修調(diào)度人員，由維修調(diào)度人員安排處理。三類故障只要求在一定時間內(nèi)修復(fù)即可。

2.2.3 故障字典編碼規(guī)則

根據(jù)設(shè)備管理信息系統(tǒng)編碼原則及城市軌道交通故障管理特點，制定設(shè)備管理故障代碼體系編碼規(guī)則。

系統(tǒng)及零部件編碼定義由S(System首字段)+大類(車輛)+小類(電動客車)+大組(牽引系統(tǒng))+小組(子系統(tǒng)/零部件)數(shù)字構(gòu)成。部分系統(tǒng)及零部件編碼見表1。

表1 部分系統(tǒng)及零部件編碼

故障類編碼定義由FC(Failure Code首字母)+流水號構(gòu)成。為區(qū)分故障類所屬系統(tǒng)設(shè)備，流水號可以該類系統(tǒng)數(shù)字開頭，如FC03XXXX，表示車輛設(shè)備故障類，以下各層級編碼可采用相同方法處理。部分故障類編碼見表2。

表2 部分故障類編碼

故障現(xiàn)象編碼定義由P(Problem首字母)+流水號構(gòu)成。同一故障現(xiàn)象可對應(yīng)多個故障類。故障現(xiàn)象描述通常包含該故障的故障模式內(nèi)容。部分故障現(xiàn)象編碼見表3。

表3 部分故障現(xiàn)象編碼

故障模式編碼由M(Model首字母)+流水號構(gòu)成。故障模式字典規(guī)范定義了各項故障的準(zhǔn)備描述，如“無法啟動”、“沒響應(yīng)”、“啟動失敗”均為相同或相似含義，在這里進行規(guī)范化表述。部分故障模式編碼見表4。

表4 部分故障模式編碼

故障原因編碼定義由C(Cause首字母)+流水號構(gòu)成。由于某些故障可能會引起設(shè)備的多個故障表象，故同一故障原因可對應(yīng)多個故障現(xiàn)象。部分故障原因編碼見表5。

表5 部分故障原因編碼

故障措施編碼定義由R(Remedy首字母)+流水號構(gòu)成。緊急措施的編碼，末尾以E表示。部分故障措施編碼見表6。

表6 部分故障措施編碼

完整的設(shè)備管理故障代碼結(jié)構(gòu)示例見表7。

3 新設(shè)備管理故障代碼體系的應(yīng)用及優(yōu)點

3.1 基于新設(shè)備管理故障代碼體系的故障統(tǒng)計分析

新設(shè)備管理故障代碼體系可通過數(shù)據(jù)積累，完整反映所有系統(tǒng)及子系統(tǒng)設(shè)備一定時間內(nèi)的故障頻數(shù)、同類型故障出現(xiàn)的次數(shù)、引起故障次數(shù)較多的系統(tǒng)零部件類別、引起故障的主要原因及零部件等。

表7 完整的設(shè)備管理故障代碼體系數(shù)據(jù)

運營維護管理信息系統(tǒng)可將歷史數(shù)據(jù)通過報表匯總的方式展示，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)分析，可為用戶提供某系統(tǒng)零部件運行狀況、故障率等動態(tài)數(shù)據(jù)指標(biāo)，直觀反映某類系統(tǒng)或資產(chǎn)故障情況，為進一步預(yù)防維護提供決策性支持。依托設(shè)備管理故障代碼體系，運營維護管理信息系統(tǒng)支持以多種方式對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，并支持用戶通過高級查詢功能進行數(shù)據(jù)篩選。

3.1.1 按引起故障的零部件進行統(tǒng)計

引起故障最多的前五個設(shè)備系統(tǒng)及占其故障比重如圖4 所示。

注：ATS——列車自動監(jiān)控

圖4 故障統(tǒng)計量最多的5個子系統(tǒng)及零部件

基于引起故障零部件的統(tǒng)計，可生成月度零部件故障次數(shù)排名前五名，直觀展示多次產(chǎn)生故障的子系統(tǒng)及零部件，便于管理人員對對應(yīng)設(shè)備做出評價，制定及更新維修策略。

3.1.2 按故障原因及解決措施進行統(tǒng)計

在運營維護管理工作中，通過按故障原因及解決措施進行統(tǒng)計(見表8)，可以解讀系統(tǒng)零部件的故障原因及出現(xiàn)頻次，綜合分析設(shè)備故障特征，采取具有針對性的解決方式，利用故障知識庫提供準(zhǔn)確的維修建議和應(yīng)急措施，為設(shè)備管理人員做出準(zhǔn)確、有效的決策提供技術(shù)支持，并可避免相同或類似的故障再次發(fā)生。

表8 故障原因特征統(tǒng)計

3.2 新設(shè)備管理故障代碼體系優(yōu)點

新設(shè)備管理故障代碼體系有龐大的故障字典和嚴(yán)謹(jǐn)高效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和正反向關(guān)聯(lián)，可規(guī)范編碼管理及使用，還可在減輕維護量的同時保證數(shù)據(jù)的完整性和標(biāo)準(zhǔn)化。此外，規(guī)范化的系統(tǒng)零部件數(shù)據(jù)和故障編碼，還能實現(xiàn)與外部系統(tǒng)的完美銜接。

通過積累的歷史數(shù)據(jù)，用戶可獲取某系統(tǒng)零部件的運行狀況、故障率，可對數(shù)據(jù)進行分析，進而實現(xiàn)對某類系統(tǒng)或設(shè)備的深入了解?；谙到y(tǒng)及零部件類型，建立在設(shè)備基礎(chǔ)上的故障模式管理，可幫助用戶在故障發(fā)生后，快捷檢索故障原因、尋找解決措施、匯報故障解決情況，并可便捷查詢設(shè)備的歷史故障記錄，為下一步設(shè)備維護做出初步分析。

新設(shè)備管理故障代碼體系具有充分的靈活性，能使用戶在復(fù)雜善變的業(yè)務(wù)環(huán)境中運用自如。在人員增長或組織及流程變更的情況下，新設(shè)備管理故障代碼體系可隨之調(diào)整，而不必做大量的重寫程序工作。

4 結(jié)語

目前，運營維護管理信息系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于地鐵設(shè)備管理中。完善的設(shè)備管理故障代碼體系應(yīng)用能有效地按不同需求對設(shè)備故障信息進行分類統(tǒng)計，是管理和優(yōu)化改造設(shè)備，提供維修決策支持的重要途徑之一。通過長期收集運營維護信息、合理有效的故障代碼體系，能建立起完善的故障知識庫，可以找到科學(xué)的設(shè)備管理方法和維修方法，為軌道交通運營企業(yè)的設(shè)備維護提供強有力的信息化支持。

(本文為“北京市國資委2016年度科技創(chuàng)新團隊項目”。)