中车大连机车车辆有限公司 辽宁大连 116022
摘要：地铁车辆作为乘客的载体，其安全性、稳定性和可靠性需要良好的维护系统来支持。如果能对车辆的整个生命周期进行维修研究，了解车辆在使用期间的性能和故障规律，就能充分发挥其价值。从严格意义上讲，地铁车辆在规划设计阶段已经进入全生命周期阶段。在车辆选型、形成、开发、设计、制造、装配、调试、试车、冷热滑车和车辆整改运行前的准备阶段，车辆全寿命周期的维护费用已确定80%。基本确定了整车各系统和零部件的维修标准和维修周期。基于此，本文主要对地铁车辆全生命周期维修策略进行分析探讨。
关键词：地铁车辆；全生命周期；维修策略
1、前言
地铁车辆的维修主要分为维护和故障维修。维护也是解决地铁问题的基本方法之一。最佳的维修周期与零部件的实际磨损使用周期一致，在此期间的维修是最经济的。养护的难度和复杂性取决于地铁车辆的复杂性，因此有必要根据养护过程中零部件的特点制定相应的养护方法。了解它们的特性和特点后，才能进行正确的维护和修理。有计划的维护可以保证车辆的安全稳定运行。
2、地铁车辆智慧运维平台
地铁车辆智慧运维的研究是以车辆设备的故障预测与健康管理技术为基础，将车辆关键系统、零部件的运行状态和剩余寿命与运营生产数据进行有效结合分析，从而实现以故障为导向的被动维修方式和计划维修方式向以车辆全生命周期健康状态为导向的状态维修方式转变，提高列车运行突发故障的应急处理能力，提高车辆维修效率，提高车辆的可靠性和使用率，降低车辆全生命周期的维护成本。
深圳地铁搭建的地铁车辆智慧运维平台，其目标是采集地铁列车各子系统数据、地面检修维护数据和列车状态监测数据，并与企业资产、生产等管理系统进行融合分析，从而构建地铁车辆大数据平台，为实现检修数据化、管理智能化、调度自动化、决策科学化提供技术基础，最终实现车辆状态修及全寿命周期管理。
地铁车辆智慧运维平台总体框架包括智慧系统、车地无线传输系统、智慧运维系统三大板块。
智慧系统包括智慧列车、智慧检修、智慧监测三部分，实现列车的故障预测与健康管理、检修作业的智能化和列车弓网、轮轨等重要系统的在线监测功能，完整涵盖了车辆运行、地面检修、在线监测等运维全数据，为后续的大数据融合分析与应用提供数据基础。车地无线传输系统实现智慧系统数据与运营总部数据网络和智慧运维系统之间的数据传输，实时数据主要采用4G公网传输，段场车地无线传输主要采用WiFi方式。
智慧运维系统作为车辆运维大数据平台，可实现智慧系统数据与企业生产系统、信号、隧道等跨系统数据的融合、建模、深度学习等，作为统一的交互入口，给管理层、技术层、调度层和维修层等不同角色人员提供面向不同层级用户的运维数据及指导建议，实现地铁运维模式从故障维修、计划维修向状态修转变。
2.1智慧系统
2.1.1智慧列车
工业4.0中引入的数字双胞胎概念，其意义是通过传感器将物理状态反映到虚拟状态，通过模型优化的信息再返回现实世界。具体到地铁车辆，即通过传感器和各系统的数字化实现，将列车的真实状态形成虚拟化的列车；通过虚拟列车模型的不断积累，对列车提出预测与优化。
智慧列车通过运用自感知、自诊断和自管理的前沿技术，能够实现数字双胞胎的车载镜像模型。其中“自感知”包括列车现有系统对列车状态的感知和新增的检测系统以及利用先进的技术实现的列车关键状态感知；而“自诊断”是基于列车现有故障诊断系统的基础上，实现列车状态的诊断与故障预警；“自管理”则是通过新方法、新技术实现自动化、信息化、智慧化的管理，建立起列车自我健康管理的新模式。
智慧列车根据地面预测与健康管理（PHM）系统的数字双胞胎模型（twinmodel），在列车上映射一套相同的经过优化的模型。智慧列车通过映射的优化模型，对获取的数据进行预处理和预诊断。智慧列车根据优化模型的数据趋势或故障模型分析机理，实施监控列车及其部件的预期寿命，评估当前在正线运营列车的健康状态，在关键节点输出正线运营列车的预警信息，管理列车在正线的运用及合理化建议。智慧列车预处理和预诊断的对象主要有：计算量不大的整车和系统级数据，评判标准简单明确的整车和系统级数据，具有高实时性要求的整车和系统级数据，需要对车载智慧列车模型和标准进行修正的数据。目前，地铁列车已具备牵引系统、辅助系统、网络系统、车门系统、空调系统、乘客信息系统（PIS）、制动系统等列车子系统，上述子系统具有部件和主要参数的检测功能，已经实现了基本的整车感知功能。地铁列车要实现彻底的自感知功能，还需要增加列车环境监测系统、智慧车门系统、走行部检测系统、受电弓检测系统、智慧牵引系统、智慧辅助系统、智慧制动系统、智慧空调系统、智慧PIS系统和车载智能中心，以实现整车感知功能的全覆盖。
2.1.2智慧检修
智慧检修是指列车在日常检修中使用智慧设备来替代部分传统的人工检查，实现车辆检修的数字化、智能化，从而提高生产效率，提高检修质量。例如：列车图像分析系统通过在出入段线安装监控设备，并利用后台分析系统，实现列车回库时列车车底、两侧、车顶部件的自动检测和异常状态报警，降低人工检查强度，避免检查盲区，提高检修质量和效率。标准化作业监控系统依托图像识别、室内定位技术、人工智能（AI）等新技术，通过自主设计的巡检仪进行检修人员定位、检修数据采集、巡检过程记录监督，通过对图像数据进行自动分析，实现防松线异位、部件缺失等故障判断，实现地铁列车日常检查标准作业监控。
2.1.3智慧监测
智慧监测指的是车载或轨旁设置的具备弓网关系、轮轨关系、轮对尺寸、轴温、轮温等监测功能的在线检测系统，例如车门在线监测系统、走行部在线监测系统、受电弓运行安全监测系统等。
2.2智慧运维系统
随着地铁车辆数量激增，车辆及监测设备智能化水平提升，智慧系统中设备运维数据量激增，但由于各系统相互独立，系统数据被人为分割的问题，不同使用者必须在不同的系统间进行频繁切换，极大地增加了操作人员的工作复杂度；同时，由于数据之间不能交互，无法形成车辆故障数据、故障处理工单、维修信息和备件信息的快速流转，难以形成合理的维修规程的设计与再优化，因此需建立统一的智慧运维系统对企业原有的信息化系统和维保系统进行升级。智慧运维系统主要由一门户一平台五中心组成。运维门户作为统一的交互入口和基础数据平台，能够接入列车数据、地面检测系统数据、检修操作数据、资产管理数据、生产数据等并进行大数据分析。智慧运维系统的核心功能主要分为监测中心，实现车、地设备的全方位监测；预警中心，实现车辆和设备的健康管理和故障预警；工单中心，根据故障预警及部件剩余寿命实现工单的自动派发、故障的拉动以及物料的管理；调度中心，实现安全调度批准、人员配备等；评估中心，实现预警评估、工单评估、维修排程评估和成本评估等。智慧运维系统打通了地铁列车、地面检测系统、企业资产管理、调度和检修生产系统的数据流，形成集运行监控—故障预警—故障触发—工单处理—维修执行—工单闭环—预警闭环—监控闭环的全流程管理，为车辆状态修提供技术保障。
3、小结
综上所述，地铁车辆在全生命周期内的维修工作是十分必要的，它不仅能够了解地铁车辆在服役期内的各种性能，还能及时发现和解决其中出现的故障，这对于降低车辆维修成本发挥了一定的作用。基于此，地铁公司应该从车辆规划设计阶段开始，针对车辆全生命周期进行细致的检查和维修工作，以保证地铁车辆安全、稳定运行。
参考文献
[1]宋丹.城市轨道交通车辆单部件维修策略及鲁棒优化研究[D].吉林大学，2015.
[2]王路萍，张标.天津地铁机电设备系统维修策略[J].铁路工程造价管理，2010,05:8~13.