車輛THDS設(shè)備狀態(tài)修輔助系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)研究

馬治國

【摘 要】近年來，隨著THDS檢修方式由原來的半月檢到月檢再發(fā)展到雙月檢，對THDS設(shè)備現(xiàn)有的維修、維護(hù)制度及故障處理方式和手段提出了新的挑戰(zhàn)。論文主要結(jié)合目前THDS檢修變化的實(shí)際，研究開發(fā)一套THDS設(shè)備狀態(tài)修輔助系統(tǒng)，利用人工智能技術(shù)，以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，智能分析為手段，在保證設(shè)備可靠運(yùn)行的同時(shí)提高設(shè)備管理能力和效率，改革傳統(tǒng)檢修方法。

【Abstract】In recent years， with the THDS maintenance mode has been developed from the original half a month to a monthly check and then a bimonthly check， it has put forward new challenges to the existing maintenance， system and fault handling mode and means of the THDS equipment. This paper mainly combines the reality of the current THDS overhaul changes， and researches and develops a THDS equipment "on condition" repair auxiliary system， which uses artificial intelligence technology， takes big data as the foundation， intelligent analysis as the means. The equipment management ability and efficiency are improved while ensuring the reliable operation of the equipment， and the traditional maintenance methods are reformed.

【關(guān)鍵詞】車輛 ；THDS；狀態(tài)；系統(tǒng)

【Keywords】 vehicle； THDS； state；system

【中圖分類號(hào)】U298 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）05-0194-03

1 引言

THDS是重要的地對車安全監(jiān)控設(shè)備，歷經(jīng)了近30年的技術(shù)發(fā)展過程。隨著鐵路的發(fā)展和生產(chǎn)、運(yùn)營及管理方式的不斷改革，THDS的設(shè)備應(yīng)用和管理也在不斷變化。近年來，總公司明確提出“天窗修”和減少人員上線的要求，檢修方式由原來的半月檢到月檢再發(fā)展到雙月檢，檢修方式的變化對THDS設(shè)備現(xiàn)有的維修、維護(hù)制度及故障處理方式和手段提出了新的挑戰(zhàn)。為適應(yīng)這些需求的變化，需要利用新的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)新的功能，增強(qiáng)整個(gè)紅外線系統(tǒng)的“自我檢測、自我分析、自我診斷、自我調(diào)整”的能力，達(dá)到智能化設(shè)備管理的目的。因此需要結(jié)合THDS檢修變化實(shí)際，開發(fā)一套THDS設(shè)備狀態(tài)修輔助系統(tǒng)，利用人工智能技術(shù)，以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，智能分析為手段，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的全面智能化在線式診斷，將故障預(yù)防和處置關(guān)口前移。通過科學(xué)監(jiān)測與診斷結(jié)果，對設(shè)備檢修提供決策依據(jù)，為運(yùn)維管理提供全新的技術(shù)基礎(chǔ)和管理手段，在保證設(shè)備可靠運(yùn)行同時(shí)，提高設(shè)備管理能力和效率，改革傳統(tǒng)檢修方法，為THDS設(shè)備從定期檢到狀態(tài)修發(fā)展提供技術(shù)基礎(chǔ)，適應(yīng)總公司對減少人員線路施工和“天窗修”的管理要求。

2 方案設(shè)計(jì)

2.1在線式設(shè)備不間斷自檢及趨勢分析

THDS設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)，采用了定時(shí)自動(dòng)檢測關(guān)鍵設(shè)備指標(biāo)的技術(shù)，系統(tǒng)檢測項(xiàng)多達(dá)21項(xiàng)。這些指標(biāo)是設(shè)備的“體征”，正是基于這樣的數(shù)據(jù)，狀態(tài)修輔助系統(tǒng)可實(shí)時(shí)掌握設(shè)備狀態(tài)的每一次細(xì)微波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的不間斷追蹤“體檢”。

“體檢”結(jié)果可以實(shí)時(shí)預(yù)警，并且采用直觀的“趨勢曲線”的模式展示分析結(jié)果。在設(shè)備未預(yù)報(bào)故障時(shí)，趨勢分析是有效判斷設(shè)備狀態(tài)變化的手段之一。通過對趨勢曲線進(jìn)行分析，查看曲線變化和參數(shù)跳變情況，對狀態(tài)進(jìn)行趨勢性的分析和預(yù)測，達(dá)到早期發(fā)現(xiàn)故障苗頭，提前處理的目的。

2.2 設(shè)備狀態(tài)的智能診斷和早期預(yù)警

設(shè)備在使用過程中，除了設(shè)備本身自檢數(shù)據(jù)之外，還會(huì)產(chǎn)生大量的過車數(shù)據(jù)以及其他的輔助數(shù)據(jù)（如設(shè)備狀態(tài)、曲線信息）。就如一個(gè)人要判斷一個(gè)設(shè)備的狀態(tài)好壞，要依托自己對設(shè)備的深入認(rèn)知，同樣，一個(gè)系統(tǒng)要能實(shí)現(xiàn)對設(shè)備狀態(tài)的智能診斷，實(shí)際上就是將人對設(shè)備的認(rèn)知和判斷，通過計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)，這實(shí)際上是人工智能的一種基本技術(shù)，即知識(shí)表示與知識(shí)庫技術(shù)。THDS設(shè)備狀態(tài)修輔助系統(tǒng)通過建立設(shè)備狀態(tài)專家知識(shí)庫，并利用知識(shí)庫對設(shè)備狀態(tài)的現(xiàn)狀進(jìn)行知識(shí)推理，結(jié)合大數(shù)據(jù)的深度分析，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備狀態(tài)的在線診斷并預(yù)警。智能診斷分析預(yù)警類可達(dá)22項(xiàng)內(nèi)容。

2.3 設(shè)備狀態(tài)信息統(tǒng)計(jì)及分析

報(bào)表統(tǒng)計(jì)功能主要對設(shè)備狀態(tài)信息及過車信息進(jìn)行自動(dòng)匯總和統(tǒng)計(jì)，為現(xiàn)場故障處理提供參考依據(jù)和處理手段和方法。匯總表猶如一個(gè)人的“體檢表”，它直觀地展示了設(shè)備的“健康狀態(tài)”。報(bào)表中會(huì)針對各類狀態(tài)提供有效的參考信息，為維修人員提供有力的輔助性決策和方法。正是借助于這張?bào)w檢表，THDS設(shè)備狀態(tài)修輔助系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對設(shè)備關(guān)鍵指標(biāo)的“日日檢”。

此外，狀態(tài)修還應(yīng)提供單站狀態(tài)匯總和過車報(bào)表統(tǒng)計(jì)功能。報(bào)表統(tǒng)計(jì)功能清晰反映探測站在一定時(shí)間段內(nèi)（由使用者選擇）的故障信息、相應(yīng)累計(jì)次數(shù)及參考故障原因等信息，管理及維修人員可快速通過該報(bào)表獲取某段時(shí)間所發(fā)生的故障及設(shè)備當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)并進(jìn)行針對性的處理。

設(shè)備狀態(tài)分析是對設(shè)備預(yù)報(bào)的故障或異常狀態(tài)進(jìn)行更深入的數(shù)據(jù)分析，管理及運(yùn)維人員可以利用THDS設(shè)備狀態(tài)修輔助系統(tǒng)對歷史信息進(jìn)行挖掘，分析故障成因，制定處理預(yù)案，以便維修人員有針對性、及時(shí)地進(jìn)行問題處理。

2.4 設(shè)備遠(yuǎn)程控制及修復(fù)功能

THDS設(shè)備狀態(tài)修輔助系統(tǒng)可以利用硬件冗余和多元化的遠(yuǎn)程控制功能，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備關(guān)鍵功能點(diǎn)的全方位檢測、遠(yuǎn)程修復(fù)以及故障處置。為豐富對設(shè)備的維修、管理等技術(shù)手段，系統(tǒng)結(jié)合探測站共同作用，可以為維修人員提供了一系列遠(yuǎn)程控制和操控功能，為維修人員進(jìn)一步判斷設(shè)備故障，提供有效的技術(shù)手段。

2.4.1 熱敏定標(biāo)和光子校曲線

對熱敏探頭進(jìn)行遠(yuǎn)程定標(biāo)，對比熱靶溫度和探頭溫度，通過動(dòng)態(tài)調(diào)整補(bǔ)償參數(shù)，達(dá)到提高探頭精度的目的，此功能實(shí)現(xiàn)后可大大減少了人員上線的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)調(diào)整探頭性能的功能。通過對光子探頭進(jìn)行校曲線操作，與歷史匹配曲線進(jìn)行對比，判斷光子探頭及熱靶的性能，通過動(dòng)態(tài)調(diào)整光子補(bǔ)償參數(shù)，提高探頭精度。

2.4.2 關(guān)鍵指標(biāo)的動(dòng)態(tài)檢測

對于設(shè)備的一些指標(biāo)的檢測，需要人工參與（如有的指標(biāo)的檢測需要較長時(shí)間，需要確保在檢測時(shí)沒有列車通過），對設(shè)備部件進(jìn)行全方位的檢測，以查看設(shè)備各部件的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，為維修人員現(xiàn)場處理提供有效的參考依據(jù)和有力的數(shù)據(jù)支持?？杉{入系統(tǒng)遠(yuǎn)程檢測項(xiàng)多達(dá)22項(xiàng)。

2.4.3 其他重要的遠(yuǎn)程修復(fù)手段

此外系統(tǒng)還應(yīng)具備延時(shí)點(diǎn)調(diào)整、遠(yuǎn)程刪除曲線以及速度調(diào)整等功能。其中，延時(shí)點(diǎn)調(diào)整是對499設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程延時(shí)點(diǎn)調(diào)整，動(dòng)態(tài)設(shè)置延時(shí)點(diǎn)參數(shù)，修正探測角度；刪除曲線是對錯(cuò)誤或異常曲線進(jìn)行手動(dòng)清除；速度調(diào)整是通過動(dòng)態(tài)調(diào)整速度參數(shù)的方式，調(diào)整探測角度。

2.5 板件信息化全生命周期管理

板件管理可以實(shí)現(xiàn)對設(shè)備板件的全生命周期管理，利用信息化手段提升管理水平，智能化管控板件質(zhì)量。系統(tǒng)應(yīng)可以追蹤每一塊板件的使用情況，并智能追蹤板件的狀態(tài)，避免故障板件管理不善、維修不當(dāng)帶來的故障重復(fù)出現(xiàn)和處置不當(dāng)。

板件管理是通過條碼、RFID技術(shù)對板件所有設(shè)備單元（板件）實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、唯一的編碼，并依據(jù)建立的設(shè)備信息數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)紅外線設(shè)備的板件在生產(chǎn)、出廠、入庫、出庫及使用過程中的全流程管理。并可實(shí)現(xiàn)通過系統(tǒng)對所有設(shè)備相關(guān)板件的實(shí)時(shí)查詢，并對超期使用板件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)預(yù)警提示。

整個(gè)板件管理依托于計(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù)、RFID技術(shù)和條碼技術(shù)，利用條碼的唯一性，再結(jié)合數(shù)據(jù)庫技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對板件信息的自動(dòng)化管理。 隨著技術(shù)的發(fā)展，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合條形碼技術(shù)可以使得板件的管理變得輕松和簡單，避免手工操作和記錄帶來的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤和時(shí)間的耗費(fèi)，實(shí)現(xiàn)對在用設(shè)備板件和備板、備件管理的智能化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化和標(biāo)準(zhǔn)化。

2.6 維修質(zhì)量追蹤和知識(shí)資產(chǎn)管理

系統(tǒng)通過設(shè)備故障處置結(jié)果的反饋，給管理人員提供了維修質(zhì)量跟蹤考核的依據(jù)，促進(jìn)了設(shè)備故障處置知識(shí)庫和系統(tǒng)知識(shí)資產(chǎn)的完備。系統(tǒng)對所有操作進(jìn)行日志性記錄，提供查詢和信息跟蹤功能，以方便用戶進(jìn)行故障跟蹤和處理反饋等操作。

系統(tǒng)反饋記錄用于標(biāo)記維修、檢修完成事項(xiàng)、對設(shè)備狀態(tài)處理結(jié)果等反饋意見，方便查詢，對后續(xù)出現(xiàn)類似故障信息提供操作建議。在形成一定規(guī)模的反饋信息庫后，所有的反饋信息將沉淀成為知識(shí)資產(chǎn)，在故障維修時(shí)自動(dòng)作為故障處置的參考知識(shí)。

2.7 視頻監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控應(yīng)用擴(kuò)展

系統(tǒng)可以擴(kuò)展視頻監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控應(yīng)用，通過擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)遠(yuǎn)程協(xié)管、生產(chǎn)安全監(jiān)管以及清晰責(zé)任追溯。隨著探測站數(shù)字化通道的改造，遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控等功能實(shí)現(xiàn)成為可能，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的擴(kuò)展應(yīng)用便于維修人員及時(shí)通過遠(yuǎn)程視頻觀察設(shè)備狀態(tài)，以及保存整個(gè)作業(yè)流程。

網(wǎng)絡(luò)通信監(jiān)控采用SNMP協(xié)議，對數(shù)字化通道實(shí)現(xiàn)全通訊鏈路監(jiān)控，對探測站通訊傳輸設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，可查看設(shè)備各個(gè)端口狀態(tài)和配置信息并自動(dòng)巡檢，設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)反饋告警信息。

2.8 移動(dòng)APP輔助應(yīng)用

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)給生產(chǎn)帶來便利，系統(tǒng)應(yīng)具備利用移動(dòng)App應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)維的現(xiàn)場性、實(shí)時(shí)性信息的形成和反饋，保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性和實(shí)時(shí)性，以促進(jìn)設(shè)備管理。

無線檢修測試終端可以查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并且有完成無線定標(biāo)、離線數(shù)據(jù)分析等功能。增加利用PAD記錄作業(yè)過程，并將作業(yè)結(jié)果導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫備案，既可作為對維修質(zhì)量進(jìn)行跟蹤考核的依據(jù)，也可通過對故障的有效處理的知識(shí)備份積累，最終形成故障處置知識(shí)庫。

2.9 其他功能

第一， 科學(xué)的數(shù)據(jù)分析新方法、新手段。系統(tǒng)不僅要對數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)、智能化分析，而且還必須利用圖表、趨勢曲線、定制組合數(shù)據(jù)對比分析等技術(shù)，提供豐富、直觀、簡潔的信息展現(xiàn)形式。利用這些數(shù)據(jù)分析手段，可以更好地幫助相關(guān)人員掌握設(shè)備狀態(tài)。第二，過車數(shù)據(jù)和熱軸數(shù)據(jù)的海量存儲(chǔ)和便捷查詢。目前紅外線系統(tǒng)的終端機(jī)基本采用PC機(jī)，硬盤容量及系統(tǒng)性能均有限，因此過車數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)量也比較有限，無法達(dá)到大數(shù)據(jù)的需求。而該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，可以達(dá)到1～3年甚至更長時(shí)間的全數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。通過以車號(hào)為主要查詢依據(jù)，多方面、多角度對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤分析。第三， 軸溫對比。主要針對不同設(shè)備的軸溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行對比，通過查看溫升變化及分布情況，分析探頭的狀態(tài)。第四， 檢測車數(shù)據(jù)數(shù)字化管理。系統(tǒng)單獨(dú)對檢測車信息進(jìn)行管理，方便各使用部門進(jìn)行系統(tǒng)備案和數(shù)據(jù)分析。第五，設(shè)備基礎(chǔ)信息管理。系統(tǒng)具備對各類系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)籌管理，包含設(shè)備維修、檢修管理 ，設(shè)備信息及標(biāo)準(zhǔn)波形信息管理。系統(tǒng)對維修和檢修操作進(jìn)行管理，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)對應(yīng)時(shí)間段內(nèi)狀態(tài)信息，并跟蹤故障處理情況。通過對維修和檢修日志進(jìn)行管理，不僅可以有效地管理設(shè)備維修狀態(tài)，還可以對設(shè)備的處理情況進(jìn)行定期跟蹤，判斷處理方式是否有效。

3 系統(tǒng)構(gòu)建

系統(tǒng)構(gòu)建采用在現(xiàn)有THDS系統(tǒng)上加入數(shù)據(jù)庫服務(wù)器以及設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控終端方式進(jìn)行，因此，開發(fā)THDS設(shè)備狀態(tài)修輔助系統(tǒng)后，整個(gè)THDS系統(tǒng)將擴(kuò)展為一個(gè)大系統(tǒng)，其基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源于探測站設(shè)備和監(jiān)測中心。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器用來存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)以及依據(jù)策略對數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控終端有兩種模式，一種是實(shí)時(shí)監(jiān)控型數(shù)據(jù)終端，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的狀態(tài)，完成大數(shù)據(jù)處理等一系列核心功能；而另一種為設(shè)備管理終端，對設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)控不要求實(shí)時(shí)性，而對設(shè)備狀態(tài)的完整性做出要求。

THDS設(shè)備狀態(tài)修輔助系統(tǒng)的加入不影響在用設(shè)備使用。對于目前的紅外線探測系統(tǒng)來說，只需要更換探測站及監(jiān)測中心的相關(guān)軟件，配合狀態(tài)修客戶端軟件，即可滿足系統(tǒng)的數(shù)據(jù)需求，完成大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理、分析及遠(yuǎn)程操控等功能。

系統(tǒng)包含了兩個(gè)子系統(tǒng)：THDS設(shè)備板件管理信息系統(tǒng)和THDS無線檢修測試終端。其中板件系統(tǒng)是采用信息化的手段，實(shí)現(xiàn)對板件從購買到使用到報(bào)廢的全程管理。無線檢修測試終端采用移動(dòng)終端軟件對設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，實(shí)現(xiàn)維修人員在軌邊與探測站機(jī)房進(jìn)行無線連接，達(dá)到輔助維修的工作目的。

4 結(jié)語

目前各站段THDS都在向雙月檢管理方式轉(zhuǎn)變，這種轉(zhuǎn)變的同時(shí)帶來了一定的風(fēng)險(xiǎn)，而THDS設(shè)備狀態(tài)修輔助系統(tǒng)的研制和開發(fā)不僅可以在設(shè)備維護(hù)方面提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐和技術(shù)保障，而且給整個(gè)THDS系統(tǒng)的性能提升提供了技術(shù)基礎(chǔ)，使THDS系統(tǒng)向信息化、智能化的方向邁進(jìn)了一大步，一定程度上實(shí)現(xiàn)了THDS系統(tǒng)設(shè)備的智能化管理。一個(gè)成熟的逐步完善的THDS設(shè)備狀態(tài)修輔助系統(tǒng)必將發(fā)揮出巨大的作用。