机车关键部件全寿命周期管理系统研究

刘波

摘要：现阶段，我国机车检修多采用计划预防修的模式，该模式下机车的检修范围与周期相对固定，但受多种因素的影响，机车某些关键部件的故障存在随机产生的情况，同时各部件的性能随着机车运行里程的增加不断衰减，基于现有检修模式无法了解部件的状态。因此，为提高机车运行安全，本文基于先进的信息技术手段与机务专业数据，设计了机车关键部件全寿命周期管理系统，规划了系统的基本功能，实现对机车关键部件状态感知与检修质量的高效管理，促进机车关键部件向全寿命周期管理方向发展，减少部件的过度维修，降低机车的检修成本。

关键词：机车关键部件；全寿命周期管理；检修质量；系统设计

在机车全寿命周期管理过程中，如何全面掌控机车质量，提高检修效率与品质，保证机车运行安全，一直是行业内研究的重点。但由于机车部件数量较多，某些微小部件同样会影响机车的运行安全，而目前行业内采用的计划性预防检修的模式，无法全面及时的管控机车安全风险。通过构建机车关键部件的全寿命周期管理系统，全面把控机车关键部件质量，提高整体检修效率、降低成本，进一步提升机车运行的安全性。

一、系统需求设计

机车包含制动机、牵引变流器、轮对、车钩等多种关键部件，为了满足机车各关键部件的检修管理要求，该系统首先将制定统一的管理标准，通过构建机车及关键部件的档案数据库，实现传统纸质化管理到信息化管理的转变，推动机车关键部件的全寿命周期管理，为各关键部件检修工作的信息化管理提供技术基础。另一方面，在建立检修数据库的过程中，需充分考虑关键部件检修数据的关联关系，构建分析规范与数据模型，充分挖掘数据价值，用于评判关键部件的检修质量，科学把控检修品质，实现部件检修精细化管理。

本系统将根据各关键部件的历史情况以及运行状态，实现全寿命周期管理，对机车进行重点修、精准修，加大机车运行安全风险管控力度，开展预控式安全风险控制，降低机车安全故障发生概率[1]。

二、系统架构开发

（一）架设分析

根据不同功能需求，机车关键部件全寿命周期管理系统分为检修设备层、网络接口内层、数据仓库层、系统功能层与应用管理层五个层级。

图1 系统架构图

各个层级通过信息技术手段进行连接，实现系统信息的共享交互，加强对机车检修设备的管控，推动机车检修工作向自动化、智能化发展[2]。

（二）硬件架构

机车关键部件全寿命周期管理系统中，硬件设备是提升系统能力，保证机车关键部件检修工作质量的关键。

图2 系统硬件架构图

如图所示，本系统将选用2台企业级服务器来组建双机冗余热备配置，1台服务器用于部署系统前端应用，并配备了RAID10或RAID5磁盘。数据库服务器中安装了RoseMirrorHA双机冗余热备软件，该软件能够对机车关键部件数据库进行备份，保证数据信息的安全性，确保服务器发生故障问题时，备用服务器能够直接接受管理，保证机车关键部件全寿命周期系统管理的安全稳定[3]。

（三）数据贯通

机车关键部件全寿命周期管理系统连接机车关键部件的检修设备，并通过无线网络技术实时监督管理情况，机车关键部件管理中，基于智能检修检测设备，通过路网TCP/IP通信协议实现系统完成信息交互，将机车关键部件检修数据信息上传至服务器中，非TCP/IP接口设备能够通过信息技术手段将系统数据导入服务器中。

机车关键部件全寿命周期管理系统为了掌握真实的数据信息，还需要与机车电子档案管理系统、机车运用管理系统、机务油水化验管理系统，以及机务统计软件整合，将机车的档案、运用、检修数据共享，提升机车关键部件全寿命周期管理系统数据共享效率[4]。

（1）数据库分层设计

将分层方法应用至机车关键部件全寿命周期管理系统开发工作中，能够有效提升系统的开发效率。同时，为了数据的安全性，需要完善数据库的结构设计。根据分层技术，通过加大数据库的安全管理力度，能够降低安全事故的风险，并能够同时优化服务器的运行情况，保证数据库的安全[5]。

（2）数据接口设计

全寿命周期管理系统中，采用统一的数据存储管理软件，制定标准数据采集与共享协议，通过软件中间件与接口服务，汇聚现场检修设备的数据信息，实现检修设备数据信息的集中的存储，从而提升数据访问效率。

（3）数据操作设计

随着机车全寿命周期的数据不断增加，为了更好的挖掘数据价值，优化更新软件，还需要在数据库层上增加数据操作层，形成数据存储层、数据操作层与WEB层的技术架构。其中，数据操作层将对数据进行加工、建模，为系统的WEB层提供数据，并保证WEB应用的效果。

三、系统功能开发

机车关键部件全寿命周期管理系统主要包含以下主要功能：

图3 系统功能图

（一）档案管理

通过构建机车的档案履历，涵盖机车出厂、运用、整备、检修、报废，共计5个阶段，记录所有机车的基本信息、设备故障、检修情况、检修部件等信息，为机车关键部件检修提供数据支撑

[6]，进而提升检修管理效率与质量。

（二）检修管理

为了保证机车检修的安排合理、可控，系统将结合机车检修管理要求，基于机车每日与总走行公里数、关键部件的状态等信息，生成机车检修计划。随后，在系统管理人员审核通过后，将计划下发至检修作业部门，交由检修部门在系统中安排机车、人员派活，再由检修作业班组进行检修作业，最终兑现机车检修计划，实现机车检修的过程管理。

（三）质量管理

系统可根据采集到的检修过程数据、检验数据、部件试验数据等进行整合，形成部件的合格率、试验记录、故障记录等各项报表。通过对关键部件检修过程的统计分析，优化后续部件检修流程，提升部件检修质量及部件使用周期。

（四）系统管理

为了满足现场应用、后期运维等业务需求，系统还将实现组织结构管理、人员信息管理、以及角色、用户与权限管理功能，统一管控上述子功能基础信息的查询、新增、编辑、删除、保存等操作。

四、结束语

本系统通过汇集、治理机车“出厂-运用-整备-检修-报废”整个过程的维护数据，构建检修大数据库，有效克服日常计划修引起的“过剩维修”或修程不合理问题，逐步优化机车的检修修程制度，实现机车的全寿命周期维护管理与关键部件的精准检修，从而提高机车利用率与维修效率，推动机车检修系统化、智能化，满足机车安全、可靠、经济运用与维护目标。

参考文献：

[1]徐世保,管敏玮,赵超,秦文斌,李振奇,黄慧中,蒋茂华,邹家顺,李钊,孙奇超. 出口内燃机车“先进制造+现代服务”全寿命周期管理实践[J]. 创新世界周刊,2023,(03):96-100.

[2]程育新,侯春涛,章祥. 机车关键部件全寿命周期管理系统研究[J]. 技术与市场,2022,29(02):38-40+43.