鐵路供電故障預(yù)測(cè)與健康管理大數(shù)據(jù)平臺(tái)方案研究

高金山，李銀生

0 引言

2016 年3 月，中國(guó)鐵路總公司（現(xiàn)國(guó)鐵集團(tuán)）頒布了《高速鐵路接觸網(wǎng)運(yùn)行維修規(guī)則》，規(guī)范了高速鐵路接觸網(wǎng)運(yùn)行維修管理，明確了高速鐵路接觸網(wǎng)運(yùn)行維修管理、修程修制、機(jī)構(gòu)設(shè)置與職責(zé)、技術(shù)質(zhì)量管理等相關(guān)要求，規(guī)定了高速鐵路接觸網(wǎng)運(yùn)行管理、檢測(cè)與診斷分析、質(zhì)量評(píng)價(jià)與鑒定、設(shè)備狀態(tài)界定和維修等應(yīng)遵循的相關(guān)管理和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等。目前，高速鐵路接觸網(wǎng)檢修是通過(guò)檢測(cè)監(jiān)測(cè)手段發(fā)現(xiàn)接觸網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)出現(xiàn)的不允許偏差或故障后對(duì)其進(jìn)行必要修復(fù)，恢復(fù)正常功能，以及通過(guò)精確檢測(cè)、調(diào)整修理，恢復(fù)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。本質(zhì)上，這種維修策略依然是狀態(tài)檢測(cè)、故障維修的方法，并不能提前預(yù)測(cè)故障何時(shí)發(fā)生，仍不是真正意義上的基于接觸網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程數(shù)據(jù)的預(yù)防性維修。因此，在保證接觸網(wǎng)安全性的前提下，運(yùn)用故障預(yù)測(cè)方法預(yù)先發(fā)現(xiàn)接觸網(wǎng)故障征兆，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)的狀態(tài)維修，達(dá)到科學(xué)合理的健康管理目的，這無(wú)疑對(duì)接觸網(wǎng)維修具有更加重要的意義，從而為高速鐵路的安全可靠運(yùn)行提供保障。

20 世紀(jì)末，故障預(yù)測(cè)、健康管理、視情維修等技術(shù)率先在航空航天、武器裝備、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域得到應(yīng)用，如電子產(chǎn)品機(jī)上測(cè)試（BIT）、發(fā)動(dòng)機(jī)健康監(jiān)控（EHM）、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)控（SHM）等。近年來(lái)，將這一理論與技術(shù)統(tǒng)稱(chēng)為故障預(yù)測(cè)與健康管理（Prognostics and Health Management，PHM），即利用先進(jìn)傳感器的集成，并借助多種算法和智能模型來(lái)預(yù)測(cè)、監(jiān)控和管理系統(tǒng)的健康狀態(tài)，使系統(tǒng)通過(guò)診斷自身的健康狀況，在事故發(fā)生前預(yù)測(cè)故障，并給出最佳維修策略。在高速鐵路供電系統(tǒng)中應(yīng)用PHM 技術(shù)的意義在于可以提高供電設(shè)備的可靠性、安全性和可維護(hù)性，全面降低供電系統(tǒng)全壽命周期成本[1]。

1 系統(tǒng)概述

鐵路供電故障預(yù)測(cè)與健康管理（PHM）系統(tǒng)是以大數(shù)據(jù)技術(shù)為核心，以供電管理信息系統(tǒng)、6C數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)、SCADA 系統(tǒng)為支撐，按照國(guó)鐵集團(tuán)-鐵路局-供電段三級(jí)管理架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和建設(shè)的供電設(shè)備大數(shù)據(jù)分析管理平臺(tái)[2～4]。運(yùn)用分布式挖掘和深度學(xué)習(xí)技術(shù)從數(shù)據(jù)中抽取健康特征，分域分段評(píng)估牽引供電系統(tǒng)的服役狀態(tài)并預(yù)測(cè)其變化趨勢(shì)，給出對(duì)應(yīng)的維修策略[5]；通過(guò)對(duì)典型零部件性態(tài)的長(zhǎng)期跟蹤，實(shí)現(xiàn)供電設(shè)備零部件的故障預(yù)測(cè)及剩余壽命估計(jì)，最終形成一套從系統(tǒng)到零部件的鐵路供電系統(tǒng)閉環(huán)健康管理體系[6～8]。

鐵路供電故障預(yù)測(cè)與健康管理系統(tǒng)平臺(tái)的主要設(shè)計(jì)原則：

（1）整體性。牽引供電設(shè)備故障預(yù)測(cè)與健康管理（PHM）系統(tǒng)以鐵路局為基本建設(shè)單位，整體部署、統(tǒng)籌規(guī)劃、分步實(shí)施。

（2）規(guī)范性。系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)符合鐵路行業(yè)和信息化建設(shè)的國(guó)際國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)部模塊間接口和對(duì)外接口設(shè)計(jì)均應(yīng)遵循標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化原則。

（3）擴(kuò)展性。系統(tǒng)能夠根據(jù)高速鐵路建設(shè)的發(fā)展，方便靈活地進(jìn)行擴(kuò)展，全面兼容并方便地與其他相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián)互通、信息共享。

（4）可靠性。無(wú)論是軟、硬件配置，還是產(chǎn)品的性能，系統(tǒng)均滿足高可靠性、高安全性的要求。

（5）可維護(hù)性。系統(tǒng)具備高可維護(hù)性，降低維護(hù)難度和維護(hù)成本。

（6）安全性。既考慮信息資源的充分共享，也考慮信息的保護(hù)和隔離；在各個(gè)層次對(duì)訪問(wèn)進(jìn)行控制，設(shè)置嚴(yán)格的操作權(quán)限；充分利用日志系統(tǒng)、健全的備份和恢復(fù)策略增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)鐵路供電設(shè)施生產(chǎn)運(yùn)行維修管理的業(yè)務(wù)需求，結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外故障預(yù)測(cè)與健康管理技術(shù)發(fā)展情況，鐵路供電設(shè)備故障預(yù)測(cè)與健康管理系統(tǒng)充分利用信息技術(shù)的最新發(fā)展成果，設(shè)計(jì)系統(tǒng)技術(shù)框架，構(gòu)建鐵路供電設(shè)備故障預(yù)測(cè)與健康管理大數(shù)據(jù)平臺(tái)技術(shù)體系。

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

鐵路供電故障預(yù)測(cè)與健康管理系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 鐵路供電故障預(yù)測(cè)與健康管理（PHM）系統(tǒng)架構(gòu)

鐵路供電故障預(yù)測(cè)與健康管理系統(tǒng)技術(shù)體系自下而上主要由5 個(gè)層級(jí)構(gòu)成：

（1）基礎(chǔ)設(shè)施層。包含存儲(chǔ)資源、計(jì)算資源、網(wǎng)絡(luò)資源、安全資源等，主要提供基礎(chǔ)服務(wù)。

（2）云平臺(tái)層。云平臺(tái)層主要基于私有云平臺(tái)（OpenStack），包含主機(jī)管理、集群管理、存儲(chǔ)、監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)等資源，主要提供云服務(wù)。

（3）大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)平臺(tái)層。主要為接觸網(wǎng)運(yùn)營(yíng)維護(hù)的海量數(shù)據(jù)處理提供支撐，自下而上分為數(shù)據(jù)采集整合層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層、數(shù)據(jù)計(jì)算層和數(shù)據(jù)分析層。數(shù)據(jù)采集整合層包含實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、分布式消息隊(duì)列、數(shù)據(jù)/服務(wù)總線Kafka、數(shù)據(jù)抽取工具Kettle、定制數(shù)據(jù)抽取Flume-Agent、文件上傳SFTP Over FastDFS、日志文件匯聚Flume 等數(shù)據(jù)采集整合工具；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層包含分布式數(shù)據(jù)庫(kù)MongoDB、分布式文件系統(tǒng) FastDFS、全文檢索系統(tǒng) Elastic Search 等存儲(chǔ)系統(tǒng)，主要提供非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)；數(shù)據(jù)計(jì)算層包含流計(jì)算 Flink Streaming、批量計(jì)算Fline SQL 等計(jì)算平臺(tái)，主要提供分布式計(jì)算引擎；數(shù)據(jù)分析層包含基礎(chǔ)算法庫(kù)、機(jī)器學(xué)習(xí)算法庫(kù)、分析模型、挖掘建模設(shè)計(jì)工具（Python 語(yǔ)言/API、Flink ML）等分析挖掘模型、分析挖掘算法、分析挖掘工具。

（4）平臺(tái)服務(wù)層。包含計(jì)算（即席查詢(xún)、高并發(fā)數(shù)據(jù)檢索）、分析（機(jī)器學(xué)習(xí)挖掘、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、時(shí)間窗口統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)分布、統(tǒng)計(jì)探索、離線統(tǒng)計(jì)分析）、展現(xiàn)（數(shù)據(jù)可視化、GIS 展現(xiàn)）等應(yīng)用服務(wù)。

（5）業(yè)務(wù)應(yīng)用層。包含接觸網(wǎng)故障預(yù)測(cè)與健康管理系統(tǒng)和變電故障預(yù)測(cè)與健康管理系統(tǒng)。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

2.2.1 云計(jì)算與大數(shù)據(jù)技術(shù)

接觸網(wǎng)智能運(yùn)行健康管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施層主要包括為其提供計(jì)算能力、存儲(chǔ)能力和網(wǎng)絡(luò)交互能力的各種物理設(shè)備，可通過(guò)云計(jì)算技術(shù)將基礎(chǔ)設(shè)施整合到統(tǒng)一的資源池中，為接觸網(wǎng)PHM 系統(tǒng)和牽引變電PHM 系統(tǒng)提供超大規(guī)模的計(jì)算能力和高可靠性的業(yè)務(wù)保障。同時(shí)，云計(jì)算技術(shù)支持的高可擴(kuò)展性也可根據(jù)接觸網(wǎng)PHM 系統(tǒng)和牽引變電PHM 系統(tǒng)的實(shí)際需求進(jìn)行動(dòng)態(tài)伸縮，節(jié)省用戶(hù)投資。基于云計(jì)算技術(shù)的接觸網(wǎng)信息化系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施體系如圖2 所示。

圖2 基于云計(jì)算技術(shù)的接觸網(wǎng)信息化系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施體系

大數(shù)據(jù)技術(shù)主要為鐵路供電生產(chǎn)運(yùn)行的海量數(shù)據(jù)處理提供軟件平臺(tái)支持，提供數(shù)據(jù)預(yù)處理（數(shù)據(jù)的辨析、抽取、清洗）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及管理（標(biāo)稱(chēng)、序數(shù)和量化數(shù)據(jù)的集中或分布式存儲(chǔ)和管理）、數(shù)據(jù)分析及挖掘（關(guān)聯(lián)分析、統(tǒng)計(jì)分析、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)和馬爾科夫決策）、數(shù)據(jù)呈現(xiàn)（圖表可視化、三維顯示）等大數(shù)據(jù)處理和分析功能接口，為PHM 應(yīng)用功能提供數(shù)據(jù)分析的底層處理能力。基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的鐵路供電數(shù)據(jù)處理支撐體系如圖3 所示。

圖3 基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的鐵路供電數(shù)據(jù)處理支撐體系

2.2.2 復(fù)雜數(shù)據(jù)的編碼

數(shù)據(jù)編碼是計(jì)算機(jī)處理的關(guān)鍵。由于計(jì)算機(jī)處理的數(shù)據(jù)信息十分龐雜，為了便于使用和記憶，通常需對(duì)加工處理的對(duì)象進(jìn)行編碼，用一個(gè)編碼符號(hào)代表一條信息或一串?dāng)?shù)據(jù)。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼在計(jì)算機(jī)的管理中非常重要，可以方便地進(jìn)行信息分類(lèi)、校核、合計(jì)、檢索等操作。通過(guò)數(shù)據(jù)編碼實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一定義，建議建立標(biāo)準(zhǔn)編碼體系，為大數(shù)據(jù)分析和決策提供支持。

2.2.3 大數(shù)據(jù)GIS 技術(shù)

接觸網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)維過(guò)程中產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)采用傳統(tǒng)GIS 無(wú)法直接管理和分析，需基于IT 大數(shù)據(jù)技術(shù)通過(guò)復(fù)雜的編程才能實(shí)現(xiàn)，無(wú)疑增加了分析和挖掘的難度。在GIS 平臺(tái)軟件里增加對(duì)帶位置信息的大數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、索引、管理和分析的功能，降低了大數(shù)據(jù)空間分析難度，使用戶(hù)免于編程或較少編程，即可以管理和分析空間大數(shù)據(jù)，這就是大數(shù)據(jù)GIS 技術(shù)，如圖4 所示。

圖4 大數(shù)據(jù)GIS 技術(shù)框架

大數(shù)據(jù)GIS 技術(shù)是對(duì)空間大數(shù)據(jù)進(jìn)行包括存儲(chǔ)、索引、管理、分析和可視化在內(nèi)的一系列技術(shù)的總稱(chēng)，而不是只解決某個(gè)環(huán)節(jié)的問(wèn)題。

2.2.4 應(yīng)用功能可視化呈現(xiàn)支持

鐵路供電故障預(yù)測(cè)與健康管理系統(tǒng)的最終目的是提供高效便捷的運(yùn)維管理工具，因此在系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)上應(yīng)綜合考慮使用者對(duì)接觸網(wǎng)和變電設(shè)施的管理需求。

本方案利用可視化技術(shù)綜合呈現(xiàn)牽引供電各類(lèi)設(shè)備運(yùn)行態(tài)勢(shì)，以及維護(hù)管理體系的管理狀態(tài)。系統(tǒng)利用儀表盤(pán)、圖表、線路拓?fù)涞刃问?，體現(xiàn)設(shè)備的各類(lèi)運(yùn)行指標(biāo)、故障預(yù)測(cè)告警以及設(shè)備的健康狀況，使用者可快速準(zhǔn)確了解管理對(duì)象的即時(shí)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)牽引供電系統(tǒng)的宏觀監(jiān)視，同時(shí)通過(guò)多種方式提供靈活方便的細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)查看、查詢(xún)手段，對(duì)各類(lèi)技術(shù)指標(biāo)和管理數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢(xún)和統(tǒng)計(jì)；系統(tǒng)還應(yīng)提供與郵件系統(tǒng)、短信功能的接口，以方便將管理信息實(shí)時(shí)推送給相關(guān)運(yùn)維人員。

另外，鐵路供電故障預(yù)測(cè)與健康管理平臺(tái)提供強(qiáng)大的需求定制特性，支持運(yùn)維人員根據(jù)變化的需求定制特定管理應(yīng)用和監(jiān)控視圖，滿足運(yùn)維人員的個(gè)性化管理需求。

3 系統(tǒng)功能

3.1 接觸網(wǎng)PHM 系統(tǒng)

3.1.1 健康指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)

接觸網(wǎng)系統(tǒng)可信性是可靠性、可用性和可維修性的統(tǒng)稱(chēng)，是在役接觸網(wǎng)系統(tǒng)的長(zhǎng)期工作特性，其直接決定著接觸網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，因此定義可靠性、可用性、可維修性為接觸網(wǎng)系統(tǒng)評(píng)價(jià)的一級(jí)指標(biāo)，在一級(jí)指標(biāo)下再分別定義各自的二級(jí)指標(biāo)。

健康指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)針對(duì)接觸網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)前服役狀態(tài)，綜合考慮質(zhì)量評(píng)價(jià)、質(zhì)量鑒定、系統(tǒng)可用性、系統(tǒng)可維修性等二級(jí)指標(biāo)，評(píng)估接觸網(wǎng)系統(tǒng)狀態(tài)，判斷在役接觸網(wǎng)狀態(tài)所處等級(jí)，即健康狀態(tài)、功能降低狀態(tài)、不能工作狀態(tài)。

3.1.2 缺陷變化規(guī)律分析

缺陷變化規(guī)律分析是在指定的線路內(nèi)，不同的運(yùn)行工況與環(huán)境參數(shù)條件下，分析接觸網(wǎng)系統(tǒng)表征參數(shù)異常、零部件及設(shè)備故障等缺陷統(tǒng)計(jì)量隨時(shí)間變化的規(guī)律，運(yùn)維部門(mén)通過(guò)揭示的規(guī)律，有針對(duì)性地安排臨時(shí)修、綜合修等維修層次上的維修活動(dòng)，明確重點(diǎn)關(guān)注的維修單元。

3.1.3 故障預(yù)測(cè)

通過(guò)對(duì)檢測(cè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)、運(yùn)行工況與外部環(huán)境等歷史數(shù)據(jù)的挖掘分析，揭示接觸網(wǎng)系統(tǒng)表征參數(shù)異常、零部件故障及原因、運(yùn)行工況等因果關(guān)系，揭示零部件故障發(fā)生、傳播、影響規(guī)律。在限定的時(shí)間區(qū)間內(nèi)，根據(jù)運(yùn)行工況、外部環(huán)境以及已發(fā)現(xiàn)的零部件故障或參數(shù)異常等信息，推斷所關(guān)注的設(shè)備及零部件發(fā)生故障的概率，然后根據(jù)預(yù)測(cè)的概率大小并考慮故障引發(fā)弓網(wǎng)事故的可能性，明確特定范圍內(nèi)預(yù)防性維修時(shí)的檢查重點(diǎn)。

3.1.4 維修前剩余時(shí)間估計(jì)

根據(jù)接觸網(wǎng)綜合修維修周期內(nèi)接觸網(wǎng)系統(tǒng)可靠性、可用性以及臨時(shí)修等信息，估計(jì)系統(tǒng)健康狀態(tài)、功能降低狀態(tài)（如亞健康、輕度病態(tài)、中度病態(tài)等）的駐留時(shí)間，預(yù)測(cè)接觸網(wǎng)系統(tǒng)維修前剩余時(shí)間，即接觸網(wǎng)系統(tǒng)處于當(dāng)前可用狀態(tài)至系統(tǒng)必須進(jìn)行維修時(shí)的總工作持續(xù)時(shí)間，使運(yùn)營(yíng)管理部門(mén)可根據(jù)估計(jì)的維修前剩余時(shí)間調(diào)整維修策略。

3.1.5 維修決策

系統(tǒng)能夠根據(jù)分析功能提供的結(jié)果，給出應(yīng)用的維修層次、維修活動(dòng)、維修單元，自動(dòng)形成綜合修、精測(cè)精修的修前評(píng)估和修后評(píng)價(jià)報(bào)告。

3.2 牽引變電PHM 系統(tǒng)

3.2.1 設(shè)備健康綜合評(píng)價(jià)

牽引變電健康評(píng)估是對(duì)供電設(shè)備及牽引變電所、分區(qū)所、開(kāi)閉所、AT 所設(shè)備當(dāng)前服役狀態(tài)進(jìn)行衡量。健康評(píng)估功能針對(duì)的主要供電設(shè)備包括牽引變壓器、斷路器、開(kāi)關(guān)柜、隔離開(kāi)關(guān)、避雷器等。通過(guò)對(duì)能夠反映設(shè)備健康狀態(tài)的性能指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)求和，得到設(shè)備的健康分值；同時(shí)，對(duì)變電所內(nèi)不同設(shè)備的健康分值進(jìn)行加權(quán)求和，得到變電所的健康分值。健康分值反映設(shè)備的健康狀態(tài)，設(shè)備及變電所健康狀態(tài)可分為正常、注意、異常、嚴(yán)重異常和失效5 個(gè)等級(jí)。健康評(píng)估可按固定周期自動(dòng)評(píng)估，也可人為手動(dòng)觸發(fā)評(píng)估，系統(tǒng)能給出健康狀態(tài)變化趨勢(shì)，并對(duì)歷史健康評(píng)估結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

3.2.2 故障診斷及故障預(yù)警

故障診斷功能的主要對(duì)象包括牽引變壓器、斷路器、開(kāi)關(guān)柜、隔離開(kāi)關(guān)、避雷器等。通過(guò)分析、處理各供電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、離線檢測(cè)數(shù)據(jù)，利用智能算法或?qū)＜以\斷系統(tǒng)判斷設(shè)備當(dāng)前的故障類(lèi)型和（或）故障位置和（或）故障時(shí)間和（或）故障原因等。同時(shí)，故障診斷功能可根據(jù)變電所內(nèi)各保護(hù)動(dòng)作信息、斷路器分合狀態(tài)，利用先進(jìn)推理模型，判斷牽引供電系統(tǒng)的故障設(shè)備。故障診斷可按固定周期自動(dòng)診斷，也可人為手動(dòng)觸發(fā)診斷，能對(duì)歷史故障診斷結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，統(tǒng)計(jì)每類(lèi)故障類(lèi)型的占比、發(fā)生次數(shù)、發(fā)生時(shí)間等，并計(jì)算各供電設(shè)備的故障率、平均無(wú)故障時(shí)間等指標(biāo)。

故障預(yù)警功能的主要對(duì)象包括牽引變壓器、斷路器、開(kāi)關(guān)柜、隔離開(kāi)關(guān)、避雷器等。綜合供電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和離線檢測(cè)數(shù)據(jù)的變化情況，分析設(shè)備狀態(tài)變化趨勢(shì)，在設(shè)備故障的潛伏期或早期及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患，識(shí)別可能的故障類(lèi)型及嚴(yán)重程度；綜合判斷故障發(fā)展變化趨勢(shì)，在故障后果表現(xiàn)之前及時(shí)進(jìn)行故障預(yù)警。故障預(yù)警可按固定周期自動(dòng)進(jìn)行預(yù)警計(jì)算，也可人為手動(dòng)觸發(fā)預(yù)警計(jì)算，并將歷史故障預(yù)警結(jié)果與供電設(shè)備實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行對(duì)比分析。

3.2.3 設(shè)備剩余可運(yùn)行時(shí)間預(yù)測(cè)

綜合考慮設(shè)備性能衰退、服役環(huán)境、人為維修活動(dòng)等因素，并利用供電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、離線檢測(cè)數(shù)據(jù)以及歷史故障與檢修信息，對(duì)設(shè)備的可靠性及風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析評(píng)估，得到供電設(shè)備及變電所的相關(guān)可靠性指標(biāo)及風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)。設(shè)備的可靠性指標(biāo)表征設(shè)備的可靠運(yùn)行性能，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)表征設(shè)備故障后果造成的損失嚴(yán)重程度。通過(guò)給出可靠性指標(biāo)及風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的變化趨勢(shì)并結(jié)合歷史評(píng)估結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)剩余可運(yùn)行時(shí)間預(yù)測(cè)。

3.2.4 維修決策

根據(jù)設(shè)備當(dāng)前的健康狀態(tài)，以全壽命周期內(nèi)檢修成本最低和系統(tǒng)整體可靠性最高為優(yōu)化目標(biāo)，通過(guò)優(yōu)化綜合檢修周期和維修方式獲得最優(yōu)維修方案。優(yōu)化調(diào)整綜合檢修周期、維修方式、人員配備、計(jì)劃維修次數(shù)等，從而減少維修人力、費(fèi)用，減少計(jì)劃性檢查，降低故障率，提高系統(tǒng)可靠性。

4 結(jié)語(yǔ)

為保障高速鐵路安全、可靠、高效運(yùn)營(yíng)，提出鐵路供電故障預(yù)測(cè)與健康管理大數(shù)據(jù)平臺(tái)方案，涵蓋針對(duì)高速鐵路接觸網(wǎng)和牽引變電所的PHM 技術(shù)方案，在多時(shí)空尺度上分別實(shí)現(xiàn)對(duì)接觸網(wǎng)和變電設(shè)備的故障預(yù)測(cè)，健康管理，全生命周期可靠性、可用性和可維修性的可視化分析、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，以及維修決策優(yōu)化。該平臺(tái)以業(yè)務(wù)流程梳理為基礎(chǔ)，以健康管理需求為中心，以標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范建設(shè)為前提，運(yùn)用移動(dòng)計(jì)算、大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)編碼、可視化等技術(shù)，構(gòu)建技術(shù)先進(jìn)、體系完整、業(yè)務(wù)規(guī)范、流程合理的鐵路供電故障預(yù)測(cè)和健康管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)維方案最優(yōu)化、運(yùn)維管理一體化、決策科學(xué)化、運(yùn)行安全化，從而為確保高速鐵路運(yùn)行安全和提高運(yùn)營(yíng)管理水平提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐與保障。