高速鐵路運架設(shè)備遠程智能故障診斷技術(shù)分析

康 磊

（中鐵二十局集團第二工程有限公司，北京 100142）

高鐵運架設(shè)備主要包括運梁車、提梁車、架橋機等。上述設(shè)備基本上都是采用液壓傳動結(jié)構(gòu)，而且多數(shù)的作業(yè)環(huán)境都是在露天環(huán)境下，同時，運架設(shè)備的作業(yè)流動性比較大，設(shè)備基本上都是大型的機械設(shè)備，結(jié)構(gòu)相當復雜，一旦出現(xiàn)故障對工程的進度以及質(zhì)量有非常大的影響，因此，為了保證高鐵運架設(shè)備的正常運行，建立遠程智能診斷系統(tǒng)是非常有必要的。

1 遠程智能故障診斷技術(shù)研究現(xiàn)狀

遠程故障診斷技術(shù)是建立在故障診斷技術(shù)與計算機網(wǎng)絡(luò)及技術(shù)相結(jié)合的基礎(chǔ)上的，故障診斷的進行需要在工程機械設(shè)備上建立起狀態(tài)監(jiān)測點，完后在設(shè)備運行過程中采集運行數(shù)據(jù)，是一項全新的故障診斷技術(shù)。遠程故障診斷技術(shù)從最初的文件形式一直發(fā)展到今天的服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)上以及診斷方法上都實現(xiàn)了巨大的變革，現(xiàn)代的遠程故障診斷技術(shù)已經(jīng)有了人工智能的體現(xiàn)，也逐漸成為遠程故障診斷的潮流。智能故障診斷主要是通過檢測、模型、知識、感知等多種方法的集合來實現(xiàn)遠程故障診斷的，遠程故障診斷技術(shù)的出現(xiàn)使得現(xiàn)代工程機械設(shè)備的故障診斷方法更加靈活與方便，而且還能實現(xiàn)對故障診斷資源的網(wǎng)絡(luò)共享。對著現(xiàn)代工程機械設(shè)備的自動化、復雜化程度不斷提升，故障診斷的難度也越來越大，因此，在進行大型工程機械設(shè)備的故障診斷時人們越來越多地開始考慮人防智能的診斷方法。

2 高鐵運架設(shè)備遠程智能故障診斷系統(tǒng)總體方案分析

鑒于高鐵運架設(shè)備安全管理以及服務(wù)管理的具體要求，高鐵運架設(shè)備遠程智能故障診斷體系的建立主要采用到了GSP/GPRS技術(shù)、Internet BS/技術(shù)以及車載計算機控制技術(shù)，而診斷方法則主要使用了基于信號和基于知識的故障診斷方法。整個故障診斷系統(tǒng)的構(gòu)架分為了設(shè)備監(jiān)控層、網(wǎng)絡(luò)傳輸通道、遠程智能診斷服務(wù)中心等三個部分[1]。

2.1 設(shè)備監(jiān)控層

在該層中主要包括了車載控制系統(tǒng)以及車載的終端設(shè)備兩個部分。主要是安裝在運架設(shè)備上，其主要作用是針對運架設(shè)備展開日常運行狀態(tài)的檢測，并實現(xiàn)對設(shè)備的智能控制。設(shè)備運行狀態(tài)的信息的數(shù)據(jù)傳輸則主要是通過GPRS/GPS數(shù)據(jù)采集傳輸終端來完成的，在設(shè)備上安裝的傳感器會將設(shè)備的故障信息傳輸?shù)杰囕d計算機數(shù)據(jù)終端，客戶端會同步提示用戶故障。設(shè)備監(jiān)理層的邏輯結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 設(shè)備監(jiān)控層的邏輯結(jié)構(gòu)圖

通過圖1可以看出，由檢測前端來對底層設(shè)備和系統(tǒng)的運行狀態(tài)等方面的數(shù)據(jù)開展搜集工作，并對其進行一定程度的處理，整理完成后將其送入監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合模塊中，使信號得以集中呈現(xiàn)。又因為這些信號存在重復或相互重復的問題，需要對這一過程進行規(guī)范，然后送入系統(tǒng)狀態(tài)評估、實時狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷并行的三個處理模塊中。一旦出現(xiàn)一些問題，由實時檢測模塊來判斷是哪種故障，并由此推理該故障會對制造過程產(chǎn)生何種影響，形成相應(yīng)的進行控制的策略和方法，再傳輸給控制器，進行相應(yīng)的調(diào)整。

2.2 網(wǎng)絡(luò)傳輸通道

網(wǎng)絡(luò)傳輸通道的主要作用是將設(shè)備的運行狀態(tài)信息以及故障信息及時地傳輸?shù)竭h程服務(wù)中心。其主要是由GPS/GPRS衛(wèi)星、遠程網(wǎng)絡(luò)協(xié)議記憶基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)、Internet網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等幾個部分組成[2]。衛(wèi)星定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實施通訊以及轉(zhuǎn)化，通過地面設(shè)施、空間衛(wèi)星以及用戶終端等可以為用戶提供在高速運動構(gòu)成中的通信網(wǎng)絡(luò)以及互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。可支持所有主要的話音和數(shù)據(jù)傳輸標準，可以承載任何類型的業(yè)務(wù)，包括普通話音、數(shù)據(jù)、圖像等。無線接入系統(tǒng)在現(xiàn)場、局部診斷中心和遠程診斷中心之間建立連接，無須改變單位現(xiàn)有的有線通信線路，而且投資少，建設(shè)周期短，維護、升級、擴容方便。

3 遠程智能診斷服務(wù)中心系統(tǒng)

遠程智能診斷服務(wù)中心主要設(shè)置在高鐵運架設(shè)備的制造中心或研究中心中，該系統(tǒng)主要包括知識庫、數(shù)據(jù)庫、推理機、解釋機制以及設(shè)備維護和管理模塊等。智能診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫以及知識庫是需要用戶來建立的，在數(shù)據(jù)庫以及知識庫的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)在運行過程中推理機會讀取到設(shè)備的故障信息，然后經(jīng)過知識庫中的知識來進行推理并給出故障診斷的結(jié)論，并將該結(jié)論以數(shù)據(jù)的形式存儲在數(shù)據(jù)庫中，該系統(tǒng)的服務(wù)器采用的工作平臺是以Windows 2000操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)的。當系統(tǒng)在針對遠程運架設(shè)備進行故障診斷以及維護時，首先會將采集的設(shè)備運行狀態(tài)信息進行分析，包括設(shè)備的位置、移動軌跡以及其工作區(qū)域等相關(guān)的信息。而智能診斷設(shè)備通過信息分析不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對設(shè)備的直接診斷，并提供可能會出現(xiàn)的故障以及故障發(fā)生的AV，這樣用戶就能快速地找到故障點并且有針對性地進行故障處理。另外，系統(tǒng)還具備在線輔助診斷功能，用戶可以在此基礎(chǔ)上進行故障信號分析，應(yīng)對設(shè)備的運行趨勢進行預報，同時還可以通過遠程計算機來使用服務(wù)中心的各種診斷工具以及專家診斷系統(tǒng)對故障進行診斷。

圖2 智能診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，高速鐵路系統(tǒng)的建設(shè)正在大規(guī)模地開展，但是高速鐵路的建設(shè)對工程建設(shè)項目的工期、施工進度以及工程質(zhì)量等都有很高的要求，高鐵運架設(shè)備的現(xiàn)代化程度也在不斷地提升。而設(shè)備經(jīng)常會暴露在粉塵、太陽照射、風雨侵蝕的環(huán)境下，惡劣的工作環(huán)境導致設(shè)備出現(xiàn)故障的頻率比較高，且高鐵運架設(shè)備的工作性質(zhì)比較特殊，導致其在進行故障處理的時候難度比較大。該診斷系統(tǒng)實現(xiàn)了高鐵運架設(shè)備故障診斷的模塊化、集成化。為高鐵運架設(shè)備而充分發(fā)揮其作用提供了信息化的平臺，提升了高速鐵路運架設(shè)備故障診斷的效率，保證了高鐵運架設(shè)備的安全、穩(wěn)定運行。