基于城軌車(chē)輛的健康管理系統(tǒng)介紹

歐建中

摘 要：保障城軌車(chē)輛健康運(yùn)營(yíng)具有重要意義，依托大數(shù)據(jù)技術(shù)等構(gòu)建城軌車(chē)輛健康管理系統(tǒng)是保障城軌車(chē)輛安全運(yùn)行的基礎(chǔ)。本文結(jié)合多年工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，立足于構(gòu)建城軌車(chē)輛健康管理系統(tǒng)的意義，闡述城軌車(chē)輛健康管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，以此推動(dòng)城軌車(chē)輛的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：城軌車(chē)輛;健康管理系統(tǒng);大數(shù)據(jù)技術(shù)

一、城軌車(chē)輛健康管理系統(tǒng)的必要性

隨著我國(guó)城市軌道交通建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，構(gòu)建城軌車(chē)輛健康管理系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義：首先基于城軌車(chē)輛運(yùn)營(yíng)安全管理的要求需要構(gòu)建完善的健康管理系統(tǒng)。近些年隨著我國(guó)城軌交通設(shè)施的不斷完善，城軌運(yùn)營(yíng)負(fù)荷急劇上升，列車(chē)可靠性要求苛刻、對(duì)應(yīng)急機(jī)動(dòng)能力要求空前提高，面對(duì)數(shù)量多、客流量大以及運(yùn)營(yíng)保障高的特點(diǎn)，要求運(yùn)營(yíng)管理部門(mén)必須要做好車(chē)輛健康管理系統(tǒng)建設(shè)工作，以此提升運(yùn)營(yíng)管理水平;其次構(gòu)建城軌車(chē)輛健康管理系統(tǒng)是降低城軌車(chē)輛安全故障，維護(hù)乘客安全的重要舉措。城軌車(chē)輛安全運(yùn)行至關(guān)重要，為了降低安全故障發(fā)生率必須要借助健康管理系統(tǒng)對(duì)城軌車(chē)輛進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)消除隱患問(wèn)題，提升車(chē)輛的運(yùn)行效率。例如通過(guò)城軌車(chē)輛健康管理系統(tǒng)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)車(chē)門(mén)系統(tǒng)所存在的安全隱患，避免發(fā)生各種故障問(wèn)題而導(dǎo)致的威脅乘客人身健康事故，從而有效保障運(yùn)營(yíng)安全與秩序;最后構(gòu)建城軌車(chē)輛健康管理系統(tǒng)是提升城軌運(yùn)行效益的重要舉措。通過(guò)構(gòu)建城軌車(chē)輛健康管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)城軌車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)的全天監(jiān)測(cè)，這樣無(wú)疑會(huì)大大提升車(chē)輛的使用效率，促進(jìn)了城軌運(yùn)營(yíng)部門(mén)的經(jīng)濟(jì)效益。

二、城軌車(chē)輛健康管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.城軌車(chē)輛健康管理系統(tǒng)的目標(biāo)

圍繞城市軌道交通列車(chē)智能運(yùn)維，采用以數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng)、以服務(wù)為導(dǎo)向的軌道交通智能化綜合解決方案，構(gòu)建城軌列車(chē)智能運(yùn)維系統(tǒng)，以保障車(chē)輛安全、提升車(chē)輛可靠性、降低運(yùn)用成本、提高車(chē)輛運(yùn)用和維護(hù)效率為目標(biāo)，為用戶(hù)提供全面的智能化服務(wù)。

2.城軌車(chē)輛健康管理系統(tǒng)的構(gòu)成

城軌車(chē)輛健康管理系統(tǒng)主要通過(guò)車(chē)載系統(tǒng)和地面系統(tǒng)構(gòu)成，整體車(chē)載系統(tǒng)拓?fù)鋱D以后期設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)需求為準(zhǔn)，車(chē)載無(wú)線(xiàn)傳輸設(shè)備以及配件暫定安裝于頭尾車(chē)，互為冗余。列車(chē)及所有子系統(tǒng)的故障記錄（包含故障記錄原文件）以及在 MVB 和以太網(wǎng)總線(xiàn)上傳輸?shù)闹匾盘?hào)記錄，通過(guò)PIS車(chē)地?zé)o線(xiàn)傳輸通道發(fā)送至地面智能運(yùn)維系統(tǒng)。地面系統(tǒng)包含正線(xiàn)數(shù)據(jù)落地、庫(kù)內(nèi)WLAN數(shù)據(jù)落地、智能運(yùn)維平臺(tái)等部分。實(shí)時(shí)監(jiān)視功能覆蓋了列車(chē)的各大系統(tǒng)，對(duì)在線(xiàn)列車(chē)的關(guān)鍵系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)視，地面人員可實(shí)時(shí)掌握列車(chē)運(yùn)行工況。結(jié)合相關(guān)要求，城軌車(chē)輛健康管理系統(tǒng)具體由以下部分組成：

2.1.牽引健康狀態(tài)管理系統(tǒng)

牽引變流器健康系統(tǒng)包括健康狀態(tài)統(tǒng)計(jì)，子系統(tǒng)故障統(tǒng)計(jì)，故障等級(jí)統(tǒng)計(jì)，子系統(tǒng)預(yù)警統(tǒng)計(jì)，應(yīng)急事件統(tǒng)計(jì)，壽命預(yù)警統(tǒng)計(jì)等各個(gè)維度信息，用于對(duì)牽引變流器的健康狀態(tài)進(jìn)行展示。其主要功能：一是監(jiān)測(cè)電機(jī)溫度信號(hào)。根據(jù)電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)參數(shù)，如果電機(jī)溫度、牽引狀態(tài)、制動(dòng)狀態(tài)、給定牽引力、實(shí)際牽引力提取特征值，特征值超出正常分布范圍;二是逆變模塊。主要是根據(jù)牽引狀態(tài)、制動(dòng)狀態(tài)、給定牽引力、實(shí)際牽引力、逆變輸出端U、V相電流、電機(jī)轉(zhuǎn)速綜合分析逆變電流諧波特征值，特征值超出正常范圍。如果預(yù)測(cè)逆變電流諧波過(guò)大，則要報(bào)警，回段檢修;三是根據(jù)網(wǎng)壓、中間電壓、牽引狀態(tài)、制動(dòng)狀態(tài)，判定網(wǎng)壓傳感器故障，如果存在故障則要保護(hù)、停機(jī)，回段立即檢修;四是蓄電池狀態(tài)異常監(jiān)測(cè)。根據(jù)蓄電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)參數(shù)，如電壓、電流、溫度提取蓄電池狀態(tài)特征參數(shù)，狀態(tài)特征參數(shù)超出正常分布范圍。

2.2.弓網(wǎng)健康狀態(tài)管理系統(tǒng)

該系統(tǒng)的主要目的就是實(shí)時(shí)傳輸列車(chē)運(yùn)行位置信息和故障信息，動(dòng)態(tài)掌握列車(chē)弓網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)多年工作實(shí)踐調(diào)查，該故障信息主要包括拉出值、導(dǎo)高、燃弧、溫度等超限類(lèi)別，同時(shí)超限級(jí)別可設(shè)置為一級(jí)超限、二級(jí)超限、三級(jí)超限，同時(shí)超限數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)發(fā)生時(shí)間以及公里標(biāo)信息。另外，對(duì)超限數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)別、分時(shí)間進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)分析。弓網(wǎng)健康管理初版顯示頁(yè)面如圖1所示：

2.3.走行部健康狀態(tài)管理系統(tǒng)

走行部健康頁(yè)面由列車(chē)狀態(tài)狀態(tài)統(tǒng)計(jì)，報(bào)警記錄，具體列車(chē)各車(chē)廂詳情，軸箱軸承故障趨勢(shì)（表1），軸箱軸承報(bào)警細(xì)分類(lèi)統(tǒng)計(jì)，踏面故障趨勢(shì)，踏面報(bào)警細(xì)分類(lèi)統(tǒng)計(jì)和輪軌狀態(tài)線(xiàn)位圖組成。

列車(chē)狀態(tài)狀態(tài)統(tǒng)計(jì)：通過(guò)顏色標(biāo)記列車(chē)走行部健康狀態(tài)。

報(bào)警記錄：實(shí)時(shí)展示當(dāng)前的走行報(bào)警記錄。

車(chē)廂詳情：該模塊與健康狀態(tài)統(tǒng)計(jì)子模塊聯(lián)動(dòng)，當(dāng)用戶(hù)選擇具體的某列車(chē)時(shí)，本模塊展示選中車(chē)輛的有故障發(fā)生或亞健康狀態(tài)的車(chē)廂的各個(gè)取位點(diǎn)的狀態(tài)。

軸箱軸承故障趨勢(shì)：用于顯示一段時(shí)間范圍內(nèi)軸箱軸承設(shè)備的亞健康和故障數(shù)量趨勢(shì)。

踏面故障趨勢(shì)：用于顯示一段時(shí)間范圍內(nèi)踏面設(shè)備的亞健康和故障數(shù)量趨勢(shì)。

軸箱軸承報(bào)警細(xì)分類(lèi)統(tǒng)計(jì)：顯示軸箱軸承報(bào)警細(xì)分類(lèi)統(tǒng)計(jì)，展示報(bào)警分類(lèi)的百分比和次數(shù)。

三、結(jié)束語(yǔ)

總之，基于城市軌道交通建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，構(gòu)建城軌車(chē)輛健康管理系統(tǒng)對(duì)保障地鐵安全運(yùn)行，提升地鐵運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。因此我們要發(fā)揮大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)的優(yōu)勢(shì)構(gòu)建城軌車(chē)輛健康管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)城軌車(chē)輛的實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)管理。

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