趙克元

摘? 要：文章介紹了和諧型電力機車車載數(shù)據(jù)處理及專家診斷系統(tǒng)開發(fā)的必要性、技術(shù)特征、結(jié)構(gòu)功能;基于和諧型電力機車數(shù)據(jù)資源在機車質(zhì)量控制中的作用，闡述了CMD系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)智能專家系統(tǒng)、外部系統(tǒng)三大部分實現(xiàn)的功能，對機車數(shù)據(jù)無線轉(zhuǎn)儲、數(shù)據(jù)處理、故障診斷、故障處置流程、方法等進行了系統(tǒng)介紹。

關(guān)鍵詞：機車數(shù)據(jù);處理;診斷分析;開發(fā)應(yīng)用

中圖分類號：U269 文獻標志碼：A? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2019）31-0185-04

Abstract： In this paper， the necessity， technical characteristics and structure function of on-board data processing and expert diagnosis system for harmonious electric locomotive are introduced. Based on the role of harmonious electric locomotive data resources in locomotive quality control， this paper expounds the functions of CMD system， big data intelligent expert system and external system. This paper systematically introduces the process and method of locomotive data wireless dump， data processing， fault diagnosis， fault disposal and so on.

Keywords： locomotive data; processing; diagnostic analysis; development and application

1 概述

和諧型電力機車是高度集成化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計的大功率新型電力機車，其車載數(shù)據(jù)資源的有效利用在故障診斷分析、保障機車運用安全、提升檢修維護效率等方面具有重要意義。隨著近年和諧型電力機車在全路廣泛配屬應(yīng)用，傳統(tǒng)人工數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲分析的數(shù)據(jù)處理方式弊端明顯，因此，開發(fā)基于智能化機車車載數(shù)據(jù)處理及診斷分析技術(shù)十分必要。

2 系統(tǒng)開發(fā)的必要性、可行性分析

2018年10月，我段配屬客、貨運和諧型電力機車86臺，其中HXD1C型電力機車50臺，占和諧型電力機車的58.1%，為我段貨運主力機型，承擔徐州北至云臺山區(qū)段59對貨運列車牽引任務(wù)，約占我段貨運牽引任務(wù)的59%。在系統(tǒng)開發(fā)前，我段機車每趟入庫采取人工上車使用筆記本電腦進行轉(zhuǎn)儲、數(shù)據(jù)分析人員人工梳理分析的數(shù)據(jù)處理方式，存在轉(zhuǎn)儲分析效率低，數(shù)據(jù)分析不準確全面、信息反饋及響應(yīng)不及時等問題，既不利于機車故障隱患的防范，也制約機車檢修效率、運用效率的提升。在硬件設(shè)施上，近年我段先后建立了標準化整備場、機車大數(shù)據(jù)分析室、機車在線地面檢測系統(tǒng)、整備安全監(jiān)控系統(tǒng)、整備作業(yè)管理平臺、機車檢修作業(yè)管理系統(tǒng)等機車自動化、信息化設(shè)施，具備兼容和支持機車數(shù)據(jù)處理及診斷系統(tǒng)開發(fā)的硬件條件。

基于以上條件，我段自2018年3月份開始，著手開發(fā)和諧型電力機車車載數(shù)據(jù)處理及專家診斷系統(tǒng)，截至2018年8月，項目已基本開發(fā)完成，9月份進入全面優(yōu)化調(diào)試階段，10月份進入試運行階段。

3 技術(shù)特征及應(yīng)用功能

（1）應(yīng)用功能：和諧型電力機車車載數(shù)據(jù)處理及專家診斷系統(tǒng)實現(xiàn)車載數(shù)據(jù)無線轉(zhuǎn)儲、自主診斷分析及故障報修等功能，對機車TCMS數(shù)據(jù)、6A數(shù)據(jù)、LKJ數(shù)據(jù)等多系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)分析及故障診斷，充分發(fā)揮車載數(shù)據(jù)資源在機車故障診斷、精準修車、保障安全方面的作用，并大幅減少人工操作。

（2）專家診斷系統(tǒng)的數(shù)據(jù)獲取不改變機車固有結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)組成，系統(tǒng)在獲取數(shù)據(jù)過程中，不對機車產(chǎn)生任何不良影響。

（3）專家診斷系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)采用無線方式（兼顧人工轉(zhuǎn)儲方式），無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍為段本部機車整備作業(yè)區(qū)。

（4）系統(tǒng)兼容windows xp、windows7、windows8/10多種操作系統(tǒng)32位和64位應(yīng)用環(huán)境。

4 數(shù)據(jù)處理及專家診斷系統(tǒng)構(gòu)成及功能

4.1 數(shù)據(jù)處理及專家診斷系統(tǒng)框架由CMD系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)智能專家系統(tǒng)、外部系統(tǒng)三大部分構(gòu)成（如圖1）

CMD系統(tǒng)：由數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲環(huán)節(jié)構(gòu)成。數(shù)據(jù)源主要是TCMS、LDP、6A系統(tǒng)、JK11430裝置等車載數(shù)據(jù)，通過WLAN轉(zhuǎn)儲、手持終端轉(zhuǎn)儲等方式進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲，將數(shù)據(jù)存儲在大數(shù)據(jù)平臺。

大數(shù)據(jù)智能專家系統(tǒng)：由大數(shù)據(jù)平臺（段數(shù)據(jù)服務(wù)器、大數(shù)據(jù)平臺、數(shù)據(jù)庫、協(xié)議解釋器等）和應(yīng)用平臺兩部分構(gòu)成，大數(shù)據(jù)平臺的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)算法與應(yīng)用平臺進行數(shù)據(jù)交換。

專家系統(tǒng)應(yīng)用平臺：由數(shù)據(jù)清洗、管理分析、故障診斷、故障預警、應(yīng)急處置、健康評估、專家知識庫、算法組態(tài)、協(xié)議解釋器等應(yīng)用功能構(gòu)成，是對和諧機車故障診斷分析、數(shù)據(jù)應(yīng)用的核心。

外部系統(tǒng)：主要由車號識別系統(tǒng)、整備場整備系統(tǒng)、檢修系統(tǒng)、6A地面分析軟件、TCMS地面分析軟件、JK11430分析軟件等構(gòu)成。

以上三大部分構(gòu)成了數(shù)據(jù)處理及專家診斷系統(tǒng)的基本框架，以滿足我段HXD1C型大功率機車數(shù)據(jù)處理的需求。因第三部分我段在之前已逐步建立完成，因此本次開發(fā)的和諧型電力機車車載數(shù)據(jù)處理及專家診斷系統(tǒng)由CMD離線數(shù)據(jù)WLAN無線轉(zhuǎn)儲系統(tǒng)和和諧型電力機車大數(shù)據(jù)專家診斷系統(tǒng)兩部分組成。

4.2 CMD離線數(shù)據(jù)WLAN無線轉(zhuǎn)儲系統(tǒng)

WLAN無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲，該項功能是整個診斷系統(tǒng)的基礎(chǔ)，實現(xiàn)了機車數(shù)據(jù)從轉(zhuǎn)儲到解析的全過程自動化。CMD離線數(shù)據(jù)WLAN無線轉(zhuǎn)儲系統(tǒng)主要由機車車載CMD系統(tǒng)、段WLAN下載專用網(wǎng)路由器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器組成。機車入段時首先進行車號識別，機車車載CMD系統(tǒng)接入段WLAN網(wǎng)絡(luò)，自動將6A、LKJ、LDP、TCMS等車載數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)儲（或手持終端進行人工轉(zhuǎn)儲）到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，實現(xiàn)了機車數(shù)據(jù)下載、解析、轉(zhuǎn)儲全過程自動化。CMD車載設(shè)備與地面WLAN通信實現(xiàn)數(shù)據(jù)無線下載、斷點續(xù)傳，下載總時間不超過20分鐘。

下載的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)服務(wù)器中進行解析處理后，再轉(zhuǎn)儲到對應(yīng)的數(shù)據(jù)服務(wù)器中，再通過大數(shù)據(jù)專家系統(tǒng)進行解析存儲，并自動通知機務(wù)段有權(quán)限的客戶端。內(nèi)容包括：當前正在轉(zhuǎn)儲數(shù)據(jù)文件詳情、進度;當天入庫機車、正在轉(zhuǎn)儲機車、轉(zhuǎn)儲成功機車、歷史轉(zhuǎn)儲查詢功能。離線數(shù)據(jù)WLAN轉(zhuǎn)儲地面系統(tǒng)如圖2。

4.3 專家診斷系統(tǒng)平臺

（1）系統(tǒng)構(gòu)成：基于車載數(shù)據(jù)進行分析應(yīng)用，大數(shù)據(jù)專家診斷系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)主要由信息總覽、文件下載、故障診斷分析、機統(tǒng)6提票管理、統(tǒng)計與報表的自動生成、專家知識庫等，能實現(xiàn)機車數(shù)據(jù)WLAN自動下載、解析、轉(zhuǎn)儲，機車趟檢數(shù)據(jù)分析與診斷，機車歷史文件及故障處置情況查詢。數(shù)據(jù)下載與分析無需人工操作，并進行故障診斷。通過故障分類統(tǒng)計展示、故障統(tǒng)計表、故障百分比分布圖、故障次數(shù)統(tǒng)計圖、故障樹等形式呈現(xiàn)，并能與機車整備作業(yè)系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換。

（2）應(yīng)用功能。大數(shù)據(jù)專家診斷系統(tǒng)主要有以下功能：

a.數(shù)據(jù)存儲與清洗功能。對當前趟次數(shù)據(jù)自動快速解析和數(shù)據(jù)存儲，無需人工操作;根據(jù)故障時刻狀態(tài)數(shù)據(jù)以及前后相關(guān)的故障條目，對下載的TCMS數(shù)據(jù)中的眾多故障進行智能篩選與清洗，提煉需要處理的故障，智能屏蔽次生故障、庫內(nèi)試驗故障，實現(xiàn)將無效故障排除。

b.故障分析與診斷。該項功能是整個診斷系統(tǒng)的核心