城市轨道交通信号系统设施设备维护表现评估

2024-02-25顾佳樑GUJialiang袁建军YUANJianjun楚彭子CHUPengzi

价值工程 2024年3期

顾佳樑GU Jia-liang；袁建军YUAN Jian-jun；楚彭子CHU Peng-zi

（①上海申通地铁集团有限公司运营设施设备管理部，上海 201103；②同济大学磁浮交通工程技术研究中心，上海 201804；③上海申通地铁集团有限公司技术中心，上海 201103）

0 引言

对于城市轨道交通而言，信号系统是指挥列车运行的关键系统之一。信号系统运行的稳定可靠关系着列车的正常运行与乘客的出行服务。信号系统由相应的设施设备构成，因而需要维持其设施设备的良好状态[1]。图1 展示了信号系统设施设备的寿命周期过程，结合日常运营情况可知设施设备的维护对于信号系统的正常运行至关重要。

图2 信号系统设施设备维护表现综合评估的指标体系

针对信号系统的维护以及维护工作的重要性，本研究关注于设施设备维护表现的评估，该问题尚未被充分关注。具体地，通过构建评估指标体系，结合物元分析法，提出一种设施设备维护表现评估方法。

1 方法

1.1 指标体系构建

针对设施设备维护表现的评估需要考虑的角度是多维的，也就是指标是多样的。就维护的一般过程而言，其是一个需求产生、维护执行与记录跟踪的过程。就日常而言，需要根据日常维护计划和临时需求，由维护人员借助维护工具与材料实施维护，并记录维护工作。针对信号系统设施设备维护表现的综合评估考虑了以下六个维度。

①维护计划，涉及维护计划的制定与实施。维保部门需要结合具体情况及相关规定，编制信号系统设施设备日常维护计划及年度检修计划。维护计划应包括：巡检、日常养护和集中维护等工作内容。同时，还需要依据设施设备的维护及检修计划，核查维护工作的执行情况。

②维护工具，涉及维护工具的完整性及其使用。维保部门应根据相关设施设备维护需求配备相应的维护维修工具、装备及仪器仪表等设备。同时还应制定工具的管理制度，明确在工作中应采用的工具、使用要求以及检测要求。

③维护材料，涉及维护材料的充足性及其使用。维保部门应根据相关设施设备维护需求后备相应的维护材料，并保证货源充足。同时还应制定材料的管理制度，明确材料的质量及其在工作中的使用要求。

④维护人员，涉及人员的工作能力与人员的管理。维保部门应根据维护工作需要，配备专业的能力可靠的技术人员和管理人员。同时，还需要注重人员的管理，确保工作人员数量满足维护需要，工作人员应持证上岗，对关键岗位应有备班。

⑤维护过程，涉及维护过程的规范性和维护记录的管理。维护工作的开展应根据具体情况及相关规定要求，对维护施工进行规范管理。在施工过程中应强化安全防护和质量监控，施工作业应有专业人员监督。同时，还需要依据维护施工管理制度，核查相关记录的完整性。

⑥维护效果，涉及维护项目的执行率和达标率。监督是较高管理层应该注重的工作，也是促进维护工作开展的前提。对此，可以关注维护项目的执行率和达标率这两个指标，尤其关注维护计划的执行率以及故障抢修的达标率。

综上所述，所构建的指标体系包括六个维度，每个维度涉及2 个指标。在各个指标的数据收集上，可以根据指标特征结合主观打分（专家打分）和客观统计的两种方式。同时，在评估算法方面，采用在评估问题研究中应用较多的物元分析法[2][3]。

1.2 综合评估的物元分析法

步骤1：确定维护表现状态的语义等级。将维护表现等级分为“优”“良”“中”“差”四个等级，相应的等级集合表示为N={N01（优），N02（良），N03（中），N04（差）}。

步骤2：针对12 个子维度指标，设置不同等级的数值区间，进而确定经典物元R0j。不同等级的数值空间可以由专家结合自身经验与设施设备维护的实际情况确定，也可由技术人员根据大量的历史数据开展聚类分析得到。

式中，N0j代表第j 个评价等级（j 取1、2、3、4）；Aik代表第i 个维度第k 个子维度指标（i 取1、2、3、4、5、6，k 取1、2）。例如，a11代表维护计划的制定；X0j（ik）代表N0j关于子维度指标所规定等级的数值区间，即＜u0j（ik），v0j（ik）＞。

步骤3：根据12 个子维度指标不同等级的数值区间，获取各个子维度指标等级的数值总区间，即得节域RP，即：

式中，P 为等级总区间，Xp（ik）为指标因素Aik所规定等级集合的整体数值范围＜up（ik），vp（ik）＞。

步骤4：获取各个子维度指标的权重。子维度指标的权重由wik表示，权重的获取可采用主观赋权法、层次分析法、熵权法等。

步骤5：获取各个子维度指标的数据。在获得相应数据后，可借助子维度指标数据来表示待评价物元R0，即：

式中，P0指待评价的目标，蕴含其设施设备的维护表现，xik为现状数据。

步骤6：计算子维度指标数据与各等级区间的隶属度。隶属度越大代表着该指标状态与该等级接近程度越大。隶属度Kj（xik）的获取方式为：

式中：

步骤7：计算维度指标以及整体与各等级之间的隶属度。即分别确定各个维度指标状态和信号系统设备整体状态，计算方式为：

式中：当m=1，n=1 时，Kjmn（p0）代表着维护计划与第j个等级的隶属度；当m=2，n=2 时，Kjmn（p0）代表着维护工具与第j 个等级的隶属度；当m=3，n=3 时，Kjmn（p0）代表着维护材料与第j 个等级的隶属度；当m=4，n=4 时，Kjmn（p0）代表着维护人员与第j 个等级的隶属度；当m=5，n=5 时，Kjmn（p0）代表着维护过程与第j 个等级的隶属度；当m=6，n=6时，Kjmn（p0）代表着维护效果与第j 个等级的隶属度；当m=1，n=5 时，Kjmn（p0）代表着整体维护表现与第j 个等级的隶属度。

在得到各个维度以及整体对于各个等级的关联度后，取数值最大关联度对应的等级作为相应的评价结果，即得到维度指标与整体的维护表现情况。这些结果可服务于信号系统设施设备的维护表现分析。

2 实例分析

为了验证以上方法的可行性，以某条线路为例，得到该线路信号系统维护现状的评价数据。经整理后得到的待评价物元为：

取维护计划、维护工具、维护材料、维护人员、维护过程以及维护效果的权重分别为0.155，0.152，0.158，0.165，0.193，0.177。取维护计划的两个子维度指标的权重分别为0.61 和0.39，维护工具的两个子维度指标的权重分别为0.43 和0.57，维护材料的两个子维度指标的权重分别为0.67 和0.33，维护人员的两个子维度指标的权重分别为0.55 和0.45，维护过程的两个子维度指标的权重分别为0.71 和0.29，维护效果的两个子维度指标的权重分别为0.53 和0.47。进而得到各个指标的总排序权重为0.067，0.089，0.093，0.059，0.106，0.052，0.091，0.074，0.137，0.056，0.094，0.083。此外，将各个指标不同等级的经典域均设置为优“[93，100]”、良“[85，93]”、中“[73，85]”、差“[60，73]”，即相应的节域均为“[60，100]”。

按照物元分析法的基本过程，可得该线路信号系统设施设备维护表现的整体情况与优良中差四个等级的关联度分别为0.432、-0.051，-0.231，-0.573，即维护表现处于“优”的状态。同时，六个维度指标（A1-A6）的等级关联度情况如表1 所示。