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。
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。
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。
3.1 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。
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。
表1 动车组二级检修计划编制系统相关数据
由表1数据可知,通过智能计划编排系统编制的动车组月检修计划在检修周期指标、均衡性、扣车效率、可用率均得到优化,计划整体提升平均达到36%。
动车组二级检修计划系统的开发,解决了当前动车组检修计划与运用计划脱节带来的上线率偏低、车组可用率不高、均衡性较差、兑现率不高的问题,适应了动车组快速发展的需求,是动车组信息化管理的重要组成部分、科学决策的必要技术手段、高效作业的主要标志。
责任编辑:王华 徐伟民
来稿日期:2014-01-15