城市轨道交通运营维护管理信息系统中的设备管理故障代码体系研究

韩志伟 李 良 徐 娜

(1.北京市轨道交通建设管理有限公司，100068，北京；2.城市轨道交通全自动运行系统与安全监控北京市重点实验室，100068，北京；3.北京市轨道交通运营管理有限公司，100068，北京//第一作者，高级工程师)

城市轨道交通设备故障处理及维修是运营成本的重要组成部分。在保障维修工作的前提下，建立完善的故障管理体系，做到故障精确上报，对症解决，认真分析，可提高维护质量与效果，促进设备维护更好更快地进行。

北京轨道交通燕房线通过资产运营维护管理信息系统来管理设备故障信息，实践效果良好。

1 设备故障管理体系

运营维护管理信息系统采用B/S(浏览器/服务器)模式，向运营维护人员提供业务服务。其主要业务功能为：

(1) 设备台账管理。包括建立设备台账，管理设备技术规范、作业指导书、图纸资料等；设备台账按北京地方标准DB 11/T 717《城市轨道交通设施设备分类与代码》进行规范和编码。

(2) 故障知识库管理。借助于故障代码体系，提供故障管理知识库模块，对设备系统/子系统/零部件的故障类别进行编码和规范，形成完整的故障现象、原因、措施知识库，为设备故障诊断和分析提供支持。

(3) 设备运行及故障管理。记录设备运行状态和故障信息。该模块由设备运行日志管理、与综合监控系统集成获取设备实时运行数据及状态、设备故障报警生成等模块构成。

(4) 设备维护管理。结合故障代码知识库，从故障上报、生成维修工单到故障解决，建立完整的设备故障管理机制，并在日常的维修维护过程中，不断完善形成知识库和专家库。

(5) 统计查询管理。对运营维护管理信息系统中设备的所有故障相关数据进行统计、查询以及汇总。

运营维护管理工作中的故障管理体系应用范围如图1所示。在实际的运营维护管理工作中，从实时系统设备故障报警、中心调度人员报警或巡检人员发现设备故障，到维修派工、完工汇报、统计分析，这些环节均与故障代码体系紧密衔接。

2 设备管理故障代码体系

2.1 传统设备管理故障代码体系

传统的设备管理故障代码体系为三层结构(如图2所示)。这种体系结构简单，可统计的数据少。因城市轨道交通设备零部件种类繁多，故障模式多样，故传统的故障代码体系不能精确汇总设备的故障情况，其统计数据对分析设备状况及消除设备隐患起到的作用不大。

图2 传统设备管理故障代码体系

2.2 新设备管理故障代码体系

2.2.1 新设备管理故障代码体系结构

根据DB11/T 717—2010《北京市城市轨道交通设施设备分类与代码》，对设备设施进行系统分类，并在保留传统设备管理故障代码体系三层树状结构的基础上进行改进优化，从而得到运营维护管理信息系统的新故障代码体系结构(如图3所示)。

图3 含有设备系统/零部件分类的设备管理故障代码体系

2.2.2 新设备管理故障代码体系特点

2.2.2.1 采用线分类和面分类结合的方式

采用线分类法的故障代码，体现了典型故障设备的纵向层级和容量，在原有3～4层体系结构的基础上，能较好反映出层级之间的逻辑关系，但也有结构扩展性差的缺点。如果修改分类深度，也将影响整个代码体系规则及规范。

面分类是在纵向故障代码结构基础上进行平行扩展，将所在层级的故障代码进行信息扩充，形成复合结构的故障特性。每个组合特性都包含故障信息的多个具体描述。故障代码应用时，可根据扩展信息进行精准定位。

面分类的优点是代码结构具备较大柔性，横向信息的改变和扩充，不影响纵向结构的定义。同时，平行结构的故障体系适用性更强，可供用于统计分析的信息更丰富。

2.2.2.2 基于故障字典的标准化定义

基于运营维护管理信息系统建立系统零部件分类、故障类、故障模式等相关数据字典，并应用到故障代码结构中。故障字典对各项故障描述进行语言文字规范化描述。

新设备管理故障代码体系定义的数据字典涵盖系统及零部件、故障模式、故障原因、解决措施及应急措施。

将城市轨道交通中具有独立完整某项功能的主系统及零部件类别进行定义、分类、编码并形成字典(如10 kV开关子系统)。数据字典中的扩展信息可集成到新的故障代码体系中，与对应的故障类、故障原因绑定。

故障现象是设备故障的具体表现，对应特定的故障表现形式。相同或相近的故障现象，具备相同的故障特征，即“故障模式”。

根据故障的重要等级程度，故障字典还可给出对应的解决措施和应急措施以区分响应动作。

2.2.2.3 增加故障等级定义

车辆、通信、信号、供电等专业设备在地铁运输服务中具有重要作用，一旦发生故障，将给公共交通出行带来严重影响。按各设备及系统故障的危害性，设备管理故障代码体系将故障分为一、二、三类故障。一类故障为对运营安全、人身安全、消防安全等产生影响的严重故障。一类故障发生后，在司机或车站人员直接向行车调度人员报告时，运营维护管理信息系统会同步接收到综合监控系统自动发出的报警，还会收到发出报警的设备、可能的故障原因和应急措施等信息，并通知调度人员和责任单位积极响应处理，以尽快恢复运行。二类故障，可由车站人员报告行车调度人员或维修调度人员，由维修调度人员安排处理。三类故障只要求在一定时间内修复即可。

2.2.3 故障字典编码规则

根据设备管理信息系统编码原则及城市轨道交通故障管理特点，制定设备管理故障代码体系编码规则。

系统及零部件编码定义由S(System首字段)+大类(车辆)+小类(电动客车)+大组(牵引系统)+小组(子系统/零部件)数字构成。部分系统及零部件编码见表1。

表1 部分系统及零部件编码

故障类编码定义由FC(Failure Code首字母)+流水号构成。为区分故障类所属系统设备，流水号可以该类系统数字开头，如FC03XXXX，表示车辆设备故障类，以下各层级编码可采用相同方法处理。部分故障类编码见表2。

表2 部分故障类编码

故障现象编码定义由P(Problem首字母)+流水号构成。同一故障现象可对应多个故障类。故障现象描述通常包含该故障的故障模式内容。部分故障现象编码见表3。

表3 部分故障现象编码

故障模式编码由M(Model首字母)+流水号构成。故障模式字典规范定义了各项故障的准备描述，如“无法启动”、“没响应”、“启动失败”均为相同或相似含义，在这里进行规范化表述。部分故障模式编码见表4。

表4 部分故障模式编码

故障原因编码定义由C(Cause首字母)+流水号构成。由于某些故障可能会引起设备的多个故障表象，故同一故障原因可对应多个故障现象。部分故障原因编码见表5。

表5 部分故障原因编码

故障措施编码定义由R(Remedy首字母)+流水号构成。紧急措施的编码，末尾以E表示。部分故障措施编码见表6。

表6 部分故障措施编码

完整的设备管理故障代码结构示例见表7。

3 新设备管理故障代码体系的应用及优点

3.1 基于新设备管理故障代码体系的故障统计分析

新设备管理故障代码体系可通过数据积累，完整反映所有系统及子系统设备一定时间内的故障频数、同类型故障出现的次数、引起故障次数较多的系统零部件类别、引起故障的主要原因及零部件等。

表7 完整的设备管理故障代码体系数据

运营维护管理信息系统可将历史数据通过报表汇总的方式展示，将数据转化为数据分析，可为用户提供某系统零部件运行状况、故障率等动态数据指标，直观反映某类系统或资产故障情况，为进一步预防维护提供决策性支持。依托设备管理故障代码体系，运营维护管理信息系统支持以多种方式对数据进行统计分析，并支持用户通过高级查询功能进行数据筛选。

3.1.1 按引起故障的零部件进行统计

引起故障最多的前五个设备系统及占其故障比重如图4 所示。

注：ATS——列车自动监控

图4 故障统计量最多的5个子系统及零部件

基于引起故障零部件的统计，可生成月度零部件故障次数排名前五名，直观展示多次产生故障的子系统及零部件，便于管理人员对对应设备做出评价，制定及更新维修策略。

3.1.2 按故障原因及解决措施进行统计

在运营维护管理工作中，通过按故障原因及解决措施进行统计(见表8)，可以解读系统零部件的故障原因及出现频次，综合分析设备故障特征，采取具有针对性的解决方式，利用故障知识库提供准确的维修建议和应急措施，为设备管理人员做出准确、有效的决策提供技术支持，并可避免相同或类似的故障再次发生。

表8 故障原因特征统计

3.2 新设备管理故障代码体系优点

新设备管理故障代码体系有庞大的故障字典和严谨高效的数据结构和正反向关联，可规范编码管理及使用，还可在减轻维护量的同时保证数据的完整性和标准化。此外，规范化的系统零部件数据和故障编码，还能实现与外部系统的完美衔接。

通过积累的历史数据，用户可获取某系统零部件的运行状况、故障率，可对数据进行分析，进而实现对某类系统或设备的深入了解。基于系统及零部件类型，建立在设备基础上的故障模式管理，可帮助用户在故障发生后，快捷检索故障原因、寻找解决措施、汇报故障解决情况，并可便捷查询设备的历史故障记录，为下一步设备维护做出初步分析。

新设备管理故障代码体系具有充分的灵活性，能使用户在复杂善变的业务环境中运用自如。在人员增长或组织及流程变更的情况下，新设备管理故障代码体系可随之调整，而不必做大量的重写程序工作。

4 结语

目前，运营维护管理信息系统广泛应用于地铁设备管理中。完善的设备管理故障代码体系应用能有效地按不同需求对设备故障信息进行分类统计，是管理和优化改造设备，提供维修决策支持的重要途径之一。通过长期收集运营维护信息、合理有效的故障代码体系，能建立起完善的故障知识库，可以找到科学的设备管理方法和维修方法，为轨道交通运营企业的设备维护提供强有力的信息化支持。

(本文为“北京市国资委2016年度科技创新团队项目”。)