PRT车辆维保管理系统研究及应用

邓心宇

（中铁二院工程集团有限责任公司，四川 成都 610031）

1 PRT系统介绍

PRT系统是一种由小型车辆及其专用走行线路所组成的自动化小运量交通系统，可作为机场、码头间的客运交通线路，连接大城市和卫星城之间的交通线路，也可作为城市风景观光游览线的交通干线。PRT车辆外形尺寸及结构与一般家用车辆类似，采用通用橡胶轮胎。PRT车辆在正线运行时采用自动驾驶方式，由中央控制系统集中控制调度。

2 轨道交通及汽车车辆维保管理系统现状

PRT系统是一种新型交通系统，缺乏成熟的应用案例和维保经验。PRT车辆结合了轨道交通车辆和一般汽车车辆两者的特点。一方面，PRT属于拥有专用路权的公共交通，使用场景和轨道交通类似；另一方面，PRT车辆的机械、电气结构和原理与一般汽车车辆类似。为了给PRT这种新型交通系统车辆提供维保经验，本文对城市轨道交通及汽车车辆既有的维保管理系统进行了调研。

2.1 轨道交通车辆维保管理系统

近年来，我国轨道交通行业发展迅猛，积攒了大量运营维保经验，轨道交通车辆的维护保养通常采用计划修与故障修结合的方式，并以计划修为主，故障修为辅。国内多家轨道交通行业供应商对用于指导车辆维保检修的管理系统进行了研发，该管理系统一般与轨道交通车辆有一定的数据接口，可实现对轨道交通车辆的健康状况进行检测、预测和管理，可根据计划修规程规范排定检修维保班组及计划，提高车辆检修效率[1]。

2.2 汽车车辆维保管理系统

汽车车辆维保思路与轨道交通车辆大相径庭，这是由于汽车车辆多为私人驾驶，车况受各车主驾驶习惯、驾驶时长等影响各不相同，无法简单地依据相对固定的指标对车辆进行维保。故汽车车辆的维保管理系统更依赖于车辆本身装载的各类诊断装置，通过诊断装置获取车辆上各测量装置、传感器的信息，为车主及4S店提供维修保养建议[2]。

2.3 优缺点分析

现有的轨道交通及汽车车辆维保管理系统存在以下不足。

2.3.1 轨道交通车辆

（1）轨道交通车辆结构、子系统庞杂，且各核心部件由不同的供应商提供，核心技术由不同的供应商掌握，收集测量各部件的健康监测信息是很好的想法，但实际中却难以实施。（2）轨道交通车辆的健康自检与车辆段（基地）的工作安排结合不好。车辆段（基地）内维保人员的作业计划、工作安排仍旧基于车辆计划修的修程修制，车辆部件的健康监测信息对维保工作计划的安排指导意义不大，没有突破传统计划修的理念。（3）轨道交通车辆维保系统并未考虑维保过程、物资配送等方面，管理上未形成有效闭环。

2.3.2 汽车车辆

（1）现有汽车车辆的维保系统着重于在车上安装各类诊断装置，获取检测数据，提出维保建议。但这种依靠自检的方式获取故障信息，存在部分故障未能提前被诊断或被发现的风险，一旦检测出故障，可能已经发生安全问题。（2）汽车车辆维保系统同样未对维保过程、物资配送等工作环节进行管理。

综上所述，轨道交通车辆的维保基于车辆的修程修制，采用的是计划修的思路；汽车车辆的维保主要基于车辆部件的诊断，计划性较弱，采用的是故障修的思路。现有的轨道交通车辆及汽车车辆的维保系统在维保过程管理、物资配送管理方面有所欠缺，PRT车辆结合了两种车辆的特点，以上任一现有的维保系统在PRT车辆上都不能直接套用。

3 PRT车辆维保管理系统设计构想

一方面，PRT车辆在使用场景、工况上与轨道交通车辆相近，有条件制定相对固定的修程修制，作为PRT车辆维保计划修的基础；另一方面，PRT车辆在车辆组成、结构上与汽车车辆相近，且车辆装载各类传感器及诊断装置，可为PRT车辆维保提供更多的信息，有条件基于此探索PRT车辆状态修的可能性。

本文基于以下思路对PRT车辆维保管理系统进行设计：（1）通过对既有PRT项目的调研，制定PRT车辆专用的修程修制。（2）PRT车辆维保管理系统通过数据通信获取PRT车辆的实时健康监测信息，与修程修制相结合，通过车辆及部件履历管理、物资配送管理、维保过程管理等方面实现对PRT车辆维保的闭环管理。（3）通过车辆及部件的基础履历录入及日常维保过程中的数据积累，逐步形成针对PRT车辆维保的大数据库。通过对大数据库的数据分析，反哺、指导PRT车辆维保工作，优化PRT车辆的修程修制。

4 PRT车辆维保管理系统构成

4.1 系统结构及内部关系

PRT车辆的维保管理系统包含以下几个子系统功能模块：车辆修程修制管理、车辆关键设备监控管理、车辆及部件履历管理、物资配送管理、维保过程管理及大数据分析管理。以上各子系统之间的结构关系如图1所示。

图1 各子系统之间关系图

4.2 子系统功能

4.2.1 车辆修程修制管理

结合对既有PRT项目车辆维保情况的调研，PRT车辆专用的修程修制拟定如表1所示。

表1 拟定的PRT车辆专用修程修制

4.2.2 车辆关键设备监控管理

PRT车辆的VCU（车辆控制单元）从各传感器、驱动电机、转向电机、车门控制器等重要部件获取设备的实时运行数据，通过覆盖PRT线路的无线局域网将所有数据传输给后台的车辆维保管理系统。

4.2.3 车辆及部件履历管理

该子系统主要提供车辆、部件基础履历信息的录入、更新、查询和相关信息的统计功能，并可根据PRT车辆配属信息进行分类统计及查询。统计信息包含以下几方面：（1）车辆基础履历信息：包含生产日期、生产厂家、基本参数、走行公里等。（2）重要部件履历信息：包含部件编码、类型、生产厂家、生产日期、使用时长、上下车记录、出入库记录及维修记录等。（3）车辆维保记录：包含车辆维修修程、对应检修人员信息等。（4）车辆故障记录。

以上履历信息中有些为基础履历，如车辆生产日期、基本参数等；有些为动态履历，如车辆走行公里、部件上下车记录等。动态履历数据在运维过程中发生更新，系统将进行记录，通过该系统可以进行查询、统计。每辆车及每个重要部件都将作为独立的履历管理对象进行针对性的履历管理。

由于投入运营的时间不同，各批次车辆的履历信息会有明显差异；而随着运营时间不断增加，即使是同一批次的车辆，在走行公里、运营时间上的差异也将越来越明显，故需针对每辆车进行独立的履历管理。PRT车辆履历更新及部件上下车的流程示意图如图2所示。

图2 PRT车辆履历更新及部件上下车流程示意图

4.2.4 物资配送管理

该子系统主要提供物资基础数据管理、仓库管理和采购计划管理功能。

在上述车辆部件上下车中，涉及对物资配送的管理。用于更换的车辆的备品备件及易损易耗件统一存放于仓库内，当车上设备需要更换时，更换下来的设备扫码登记进入仓库，根据设备的实际情况选择返厂修理或直接报废；需安装上车的设备通过扫码登记出库。当某物件的库存较少时，系统将发出警报，提醒工作人员及时采购相关物料，以确保生产经营活动高效有序进行，PRT生产过程中不会出现物资供应不足的问题。

系统还提供采购计划功能，包括需求清单、询价、采购计划一系列采购管理流程。

4.2.5 维保过程管理

该子系统主要包含作业计划管理、作业过程卡控、作业质量卡控以及作业人员管理综合分析几个方面。

由于车辆修程修制、维保人员岗位及分工、计划修的维保流程基本是固定的，故系统可根据修程修制自动生成作业计划，可根据人员分工和各修程的维保工作量自动生成作业工单，下发至个人，完成对作业计划的管理。系统也可以根据临时作业需要，填报临时作业工单，下达至作业人员。车辆在运行过程中或检修过程中发现了故障，系统将进入故障修的管理流程，对故障、涉及部件进行登记。对故障进行维修、处理后，将对车辆进行全面检查，经过试验验证故障不再存在，系统再进行故障销项登记，完成故障修的流程。完成故障修后的车辆重新投入运营，并重新计算计划修的修程。

在各项维保作业开始前和完成后，工作人员在系统中进行登录和登出，系统将记录本次作业的时间和人员信息。在作业过程中，对于关键维保步骤，系统可提供作业指导。作业人员完成关键维保步骤后，将关键信息、照片上传至系统，形成作业记录。其他作业人员可通过系统对作业记录进行复核、签字，达到作业过程及作业质量卡控的效果。系统将针对性地给各岗位的工作人员赋予系统权限，各工作人员将无法在系统中做超越其权限的工作，保证了管理的严谨性。

通过以上对作业工单、过程卡控、质量卡控的管理，可全面地对作业人员的工作量、完成度进行统计，从而达到对作业班组和员工个人进行绩效考核与能力评估的目的。维保过程管理子系统流程图如图3所示。

图3 维保过程管理子系统流程图

4.2.6 大数据分析管理

通过以上三个子系统的管理，完成车辆及其部件的履历录入以及维保过程中的数据累积，形成专用于PRT维保的大数据库。对大数据库中的各类故障信息进行分析统计，按故障类型、部件类型、维修人员相关性分析、部件厂商，分类统计重要部件常见故障，分析出故障率高的部件，故障产生原因、类别和解决措施，并制定维保方法。通过对故障进行闭环跟踪和反馈，反哺产品设计和维保策略，逐步优化PRT的运维方式，降低PRT的运维费用。

对采购的新PRT车辆和修竣的PRT车辆进行质量检查和验收登记；结合PRT车辆运用情况，统计和分析不同采购来源和生产批次的PRT车辆质量总体情况，总结PRT车辆应用、检修的相关规律，作为PRT车辆采购和供应商评估的依据。统计分析不同采购来源和生产批次的PRT车辆RAMS状况，制定评价策略。结合平均无故障工作时间、平均维修时间、故障率、平均使用寿命等，综合评价PRT质量。

4.3 系统数据传输流程

综上所述，用于PRT车辆的维保管理系统数据传输流程图如图4所示。

图4 PRT车辆维保管理系统数据传输流程图

5 PRT车辆维保管理系统的应用

5.1 既有PRT系统中的应用

根据上述对PRT车辆维保管理系统的研究，本系统需要车辆履历数据（包含基础履历和动态履历）及故障信息的录入，其中动态履历及故障数据需由PRT系统向本系统提供并进行实时更新。根据调研情况，目前投入商业运营的希思罗机场PRT系统中不包含车辆维保管理系统，PRT车辆动态履历信息均存储在PRT控制系统内，通过PRT控制系统的开放接口，可获取PRT车辆维保管理系统所需的动态履历及故障数据。

针对PRT车辆维保管理系统对各类数据的实时性有不同要求，拟定的数据接口传输流程如图5所示，依托该数据接口，PRT车辆维保管理系统可有效应用于既有的PRT系统。

图5 PRT控制系统与PRT车辆维保管理系统间数据接口

5.2 未来PRT系统中的应用展望

根据上文的研究内容，可在未来PRT系统设计中考虑PRT车辆维保管理系统功能，提高系统集成度，将其与PRT控制系统融合，形成集调度、运营、维保于一体的PRT智能运维系统。

6 结语

目前，无人驾驶汽车在公共道路开放路权上的应用仍受制于技术、经济、法规、伦理等多维度的影响，PRT系统是无人驾驶汽车与轨道交通的结合，具备一定的市场竞争力。本文通过对PRT车辆特点的剖析，结合轨道交通既有做法，提出了适用于PRT车辆的维保管理系统，有利于推动PRT系统的工程应用。