地鐵車門系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)測與故障智能診斷系統(tǒng)技術(shù)分析

王亞漢

摘 要：地鐵車門系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)測與故障智能診斷系統(tǒng)主要通過將地鐵車門故障相關(guān)診斷系統(tǒng)與專業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合起來，形成對(duì)地鐵車門系統(tǒng)故障信息管理、危害度分析、故障定障診斷、故障預(yù)測于一體的地鐵車門故障診斷系統(tǒng)，從而對(duì)車門系統(tǒng)故障維修提供良好的決策支持，提高車門系統(tǒng)故障檢修效率。

關(guān)鍵詞：地鐵車門;遠(yuǎn)程監(jiān)測;智能診斷

1 概述

由于現(xiàn)今國內(nèi)地鐵運(yùn)營負(fù)荷普遍較大，高峰期列車嚴(yán)重過載，車門由于擠壓震動(dòng)等原因，工作環(huán)境惡劣，使得地鐵列車車門成為整個(gè)車輛中故障頻發(fā)的部分，故障發(fā)生時(shí)會(huì)表現(xiàn)出不同的信息征兆。當(dāng)列車車門系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，通過搜索、分析車門運(yùn)行當(dāng)中表現(xiàn)出的異樣征兆，采用合適的故障診斷方法，得出可能發(fā)生的故障原因。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，故障診斷技術(shù)日趨成熟和多樣化。

將地鐵車門故障相關(guān)診斷系統(tǒng)通過長期實(shí)踐積累出的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)與專業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合起來，從而形成對(duì)地鐵車門系統(tǒng)故障信息管理、危害度分析、故障定障診斷、故障預(yù)測于一體的地鐵車門故障診斷系統(tǒng)，對(duì)車門系統(tǒng)故障維修提供良好的決策支持，提高車門系統(tǒng)故障檢修效率[1]。

2 門系統(tǒng)故障檢修和維護(hù)的現(xiàn)狀

2.1 傳統(tǒng)的故障處理模式

目前地鐵車門系統(tǒng)故障的傳統(tǒng)處理模式如下：

2.2 存在的不足

車門系統(tǒng)故障的傳統(tǒng)處理模式存在如下缺陷與不足：

（1）不能對(duì)故障及安全隱患進(jìn)行預(yù)測和預(yù)警;

（2）故障發(fā)生后不能及時(shí)得到解決方案;

（3）由于故障目標(biāo)不明確，普查工作量巨大，容易造成誤判。

3 車門智能診斷系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)與功能

3.1 系統(tǒng)主要功能

車門智能診斷系統(tǒng)可以遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)地鐵的車門的工作情況，使得各級(jí)管理人員和工程人員可以通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程了解車門的實(shí)時(shí)的運(yùn)行情況，主要功能包括：

（1）遠(yuǎn)程在線監(jiān)測;

（2）典型故障診斷，包括門控器診斷信息和典型故障診斷;

（3）亞健康預(yù)測，包括機(jī)械、機(jī)電、電氣配合亞健康預(yù)測和關(guān)鍵部件使用時(shí)間/次數(shù)預(yù)警;

（4）智能運(yùn)營維護(hù);

（5）統(tǒng)計(jì)分析。

3.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

總體架構(gòu)圖：車門遠(yuǎn)程監(jiān)測與故障智能診斷系統(tǒng)統(tǒng)主要由智能門控器、車內(nèi)傳輸系統(tǒng)、車地傳輸系統(tǒng)、服務(wù)器傳輸系統(tǒng)以及客戶端等組成。

3.3 車載監(jiān)測設(shè)備

車載監(jiān)測設(shè)備位于軌道車輛的車廂內(nèi)，主要為智能門控器。傳統(tǒng)的無智能運(yùn)維功能門控器中，運(yùn)行狀態(tài)和故障狀態(tài)，是將車門運(yùn)行的數(shù)據(jù)在門控器中進(jìn)行分析判斷，將分析判斷的狀態(tài)（如車門開、關(guān)門狀態(tài)、內(nèi)緊急解鎖狀態(tài)、隔離狀態(tài)）和故障（嚴(yán)重故障類型、輕微故障類型）的結(jié)果，通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)位發(fā)送到TCMS。TCMS根據(jù)發(fā)送的狀態(tài)數(shù)據(jù)位進(jìn)行顯示。

智能門控器是將車門運(yùn)行的原始數(shù)據(jù)（如電機(jī)電流、位置、各開關(guān)狀態(tài)）等通過以太網(wǎng)和無線傳輸發(fā)送到地面平臺(tái)上，地面平臺(tái)的運(yùn)維系統(tǒng)將數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷，并在地面平臺(tái)系統(tǒng)上進(jìn)行顯示，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。主要類型有：

3.3.1 智能門控器（無線）

（1）可動(dòng)態(tài)采集和傳輸門系統(tǒng)工作數(shù)據(jù)（電機(jī)電流、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角、門控器各種IO信號(hào)、門控器故障代碼）;

（2）電氣接口：支持MVB、485/CAN通信子板;

（3）支持車廂內(nèi)470 MHz無線自組網(wǎng)傳輸、支持車地3G/4G/WIFI傳輸;

（4）應(yīng)用范圍：適用于老線改造。

3.3.2 智能門控器（以太網(wǎng)）

（1）可動(dòng)態(tài)采集和傳輸門系統(tǒng)工作數(shù)據(jù)（電機(jī)電流、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角、門控器各種IO信號(hào)、門控器故障代碼）;

（2）電氣接口：支持MVB、485/CAN通信子板;

（3）支持車輛和車廂內(nèi)的雙以太網(wǎng)組網(wǎng)傳輸;

（4）應(yīng)用范圍：適用于新車車門系統(tǒng)。

3.4 故障的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測

系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)采集車門的各種運(yùn)行參數(shù)的數(shù)據(jù)信息，通過監(jiān)測電機(jī)、門控器的工作狀態(tài)，優(yōu)先預(yù)測以下的門系統(tǒng)的常見故障：無法電動(dòng)關(guān)門、開不到位、三秒不解鎖、阻力過小、阻力過大等故障，并能初步分析出產(chǎn)生這些故障的原因，并與該車門的歷史數(shù)據(jù)通過智能算法的比較，判斷未來出現(xiàn)故障的概率，診斷車門是否處于亞健康狀態(tài)，通過系統(tǒng)的亞健康知識(shí)庫智能化判斷當(dāng)前的車門可能存在的問題以及檢修的范圍。

3.5 部件亞健康分析及壽命預(yù)測

車門預(yù)診斷的根本依據(jù)，是大量的車門運(yùn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的積累。通過大數(shù)據(jù)分析的結(jié)果，來判斷車門當(dāng)前運(yùn)行曲線，是哪種車門異常造成的，從而推斷出亞健康的狀態(tài)和隱患部件。

車門亞健康的預(yù)測種類及判斷依據(jù)如下：（不限于以下，應(yīng)用數(shù)據(jù)將繼續(xù)積累增加）

3.6 移動(dòng)維修功能

在車輛檢測和維修現(xiàn)場，維護(hù)人員可通過移動(dòng)終端對(duì)現(xiàn)場問題的情況和維修過程進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄、拍攝現(xiàn)場照片;也可通過手機(jī)客戶端，查詢問題故障的檢查和維修方法。

故障發(fā)生時(shí)，對(duì)于亞健康狀態(tài)，通過手機(jī)上的故障原因規(guī)則庫的指導(dǎo)，維護(hù)人員可開展有針對(duì)性的車門設(shè)備的檢測，大大減少和降低維護(hù)人員的人數(shù)、技術(shù)成熟度要求和維護(hù)成本。

3.7 技術(shù)專家遠(yuǎn)程會(huì)診

對(duì)于車門出現(xiàn)的一些疑難雜癥問題，地鐵公司可以通過系統(tǒng)發(fā)起和邀請(qǐng)相關(guān)的技術(shù)專家遠(yuǎn)程對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行異地會(huì)診，由于信息和數(shù)據(jù)的齊備性，從而提高了診斷的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，同時(shí)還有利于專家、診斷資源等的共享。

4 運(yùn)維需求及建議

國內(nèi)目前有廣州、北京、南京、成都、天津、杭州等多條地鐵車輛裝了車門智能診斷系統(tǒng)。隨著相關(guān)配套設(shè)施和技術(shù)的不斷完善，地鐵車輛車門系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)測與故障智能診斷系統(tǒng)也將會(huì)在國內(nèi)軌道交通中得到更多的應(yīng)用。

截至目前，該智能診斷系統(tǒng)已經(jīng)裝車試運(yùn)營長達(dá)3年左右。實(shí)踐證明，其為地鐵車輛日常維保、故障處理等帶來了諸多便利，并提高了效益。具體表現(xiàn)如下：

（1）發(fā)生故障后，自動(dòng)記錄故障發(fā)生過程的完整信息，進(jìn)行故障原因分析，避免同類故障發(fā)生，有助于充分了解車門系統(tǒng)性能，為改進(jìn)維修水平提供有力技術(shù)支撐;

（2）揭示故障的原因、程度、部位，為系統(tǒng)智能維護(hù)檢修提供科學(xué)依據(jù)，延長設(shè)備壽命周期，降低維修費(fèi)用，降低運(yùn)營維護(hù)成本;

（3）及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障的早期征兆，采取相應(yīng)措施，避免、減緩、減少重大事故的發(fā)生，提高地鐵車門系統(tǒng)運(yùn)行可靠性和安全性。

因此，在新車采購項(xiàng)目中，可在技術(shù)咨詢階段提出要求，在每列車的每個(gè)車門安裝該智能診斷系統(tǒng)，并將相關(guān)技術(shù)要求詳細(xì)落實(shí)到用戶需求書中，以便項(xiàng)目實(shí)施。

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