动车组二级检修计划编制系统的研究与应用

2014-04-11周斌上海铁路局车辆处

上海铁道增刊 2014年1期

周斌上海铁路局车辆处

动车组二级检修计划编制系统的研究与应用

周斌上海铁路局车辆处

随着高铁的快速发展，动车所面临着动车组配属车型复杂、配属体量增大、生产组织格局多变、运行图调整频繁、交路走行公里数分散的现状，导致以传统的人工测算方式编排出的检修月、周计划存在着各种问题。通过信息化的手段，建立检修计划智能编制系统，可以更合理、科学地优化动车组检修、上线计划，提高动车组运用检修效率。

动车组；检修计划；智能编排；信息化

当前，动车组二级检修月、周计划的编制以传统的人工测算方式为主。但是由于配属车型复杂、生产组织多变、交路走行公里数分散、计划测算方式简单等因素，导致人工编排的计划通常上线率偏低、均衡性较差、兑现率不高，而且时常发生修程安排错误的情况。因此，建立一套动车组检修计划智能编制的系统，既可以更合理、科学地优化动车组检修、上线计划，提高动车组运用和检修效率；同时也能大大减轻计划调度员、检修工程师的工作量和工作难度，提高人员工作效率。

1 研发目标

根据车组配属、交路信息、检修能力、库线能力等情况，建立可以自动编排动车组月、周检修计划以及每日动车组开行计划的计划编制平台。在保证配属动车组各项修程均在规定检修周期内完成的基础上，同时满足以下要求：

（1）同时考虑二级检修计划与动车组开行计划，生产检修计划和运用计划。通过车组担当交路的走行公里数来测算车组的检修计划，提高计划的指导性。

（2）检修计划中各级修程的测算应尽量贴近检修周期上限，以提高车组可用率，减少不必要的过度维修，降低维修成本。

（3）检修计划中各项修程的安排应相对均衡，避免末段时间内的高等级修程集中到达，导致检修能力、备用车组无法满足的情况。

（4）适应一个计划周期内，车组配属量变化或运行图变化对检修计划测算产生的影响，以保证检修计划的兑现率。

（5）兼顾动车组轮轴相关修程(轮对轴承注脂、空心车轴探伤、轮辋轮辐探伤)的检修安排，在计划编制时必须明确至车厢号、轴位。

（6）同时针对节假日临客开行较多的特点，对部分检修项目提前安排施修，保证新旧交接期间，各项计划的平稳过渡。

2 系统架构

系统基于J2EE的SOA架构，采用Spring进行组件管理，SpringMVC开发RESTfulWebService接口，接口数据以json格式封装，利用Ibatis框架构建数据访问层，客户端采用浏览器，基于HTML+CSS+JS开发客户端页面，使用了JQuery框架，通过ajax调用服务器端REST接口获取数据；

数据库采用Postgresql，服务器端运行于Tomcat容器内，服务器程序部署于SUSELinux环境下。

3 算法设计

3.1 算法概述

二级检修计划采用启发式算法，通过建立预测模型(PredictModel)，采用滚动优化(RecedingHorizonOptimization)的策略，将无限时域的全局优化问题转化为滚动的有限时域问题，通过预测模型对控制策略进行性能指标的评估，通过车组的维修实绩反馈(Feedback)回系统来修正下一步的优化，构成一个闭环优化系统。既考虑了系统中当前相对不变的一些因素，如车组信息、交路信息、维修能力约束等，同时也将车组故障临修、交路变更等不确定性因素反馈到系统中，提高了计划在不确定因素下的稳定性和鲁棒性，确保了计划的指导性和兑现率。

3.2 目标函数

（1）在制定二级修计划时，要考虑的是提高检修效率，提高车组的运用效率，同时尽量让每日的检修工作量均衡，故设计了以下目标：

检修周期指标X

假如车组C1每个修程检修时距上次检修的时候的走行公里数（天数）为M1，而该修程的公里数（天数）周期上限为M：

检修周期指标X1=M1/M；

则该计划的检修周期指标X=(X1+X2+....+Xn)/N；

检修周期指标的数值越高，意味着车组越贴近检修周期的上限，计划安排越为合理。

检修均衡性指标Y

假设整个计划安排了未来N天的检修和开行计划，每天检修的车组数分别为K1，K2....Kn，则每日平均检修车组数为：

K=(K1+K2+...+Kn)/N

检修均衡性指标Y=((1-ABS(K1-K)/K)+(1-ABS(K2-K)/K) +...+(1-ABS(Kn-K)/K))/N；

检修均衡性指标数值越高，说明车组各项修程安排均衡性越佳。

扣车效率指标Z

Z=（扣车次数×天数）/总扣车数量

其中，计算总扣车数量的时候，一个车扣多次数量为1；

扣车效率指标数值越高，说明车组无效扣车次数越少，扣车效率越高。

车组可用率指标

假设在周期为N天的整个计划中，每天上线运行的车组数分别为U1，U2....Un，备车数为R1，R2......Rn，每日配属的车组数分别为：H1，H2….Hn，则：

可用率指标Q=((U1+U2+....+Un)+(R1+R2+....+Rn))/(H1+H2+.... +Hn)

车组可用率指标数值越高，说明一段周期内的实际可用车组数量越多。

（2）二级修计划的目标函数为O=检修周期指标X×检修均衡性指标Y×扣车效率指标

（3）二级修计划的遴选办法

假如算出N个二级修计划J1，J2，J3....Jn，其目标函数值分别为O1，O2，....On，则目标函数值最大的前3个计划J1、J2、J3；对于这三个计划，取可用率指标Q最大的一个计划。

4 系统应用情况

动车组二级检修计划编制系统于2012年6月完成基本功能的开发及系统测试，并在上海南动车所试用；2013年4月开始在虹桥动车所试用，并针对虹桥动车所动车所配属车型复杂、配属体量增大、生产组织格局多变等特点进行适应性调整；2013年9月开始在南翔动车所正式使用，并关联轮轴管理系统以涵盖轮对轴承注脂计划，截至目前，反映良好。选取该系统在上海动车段南翔动车所7、8月份人工编排计划和11、12月份系统自动编排计划的相关数据进行对比，结果如表1所示。