江濤 高中甫

摘要：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的出行方式越來(lái)越多，出行次數(shù)也越來(lái)越多。同時(shí)，軌道交通作為交通運(yùn)輸?shù)闹匾M成部分之一，仍然是承載客流 量最大的交通工具，其中高速動(dòng)車組是高鐵運(yùn)輸?shù)暮诵?。為保障互?lián)網(wǎng)+時(shí)代客運(yùn)安全，杜絕高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架故障，需要利用大數(shù)據(jù)對(duì)高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架 狀態(tài)檢測(cè)和故障診斷經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)。并將該經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用于日常維護(hù)檢查，本文簡(jiǎn)要介紹了大數(shù)據(jù)環(huán)境下的鐵路信息化進(jìn)程以及通過(guò)大數(shù)據(jù)檢測(cè)高速動(dòng)車組轉(zhuǎn) 向架狀況的方法。

關(guān)鍵詞：動(dòng)車轉(zhuǎn)向架;狀態(tài)監(jiān)測(cè);大數(shù)據(jù);故障處理

引言

隨著我國(guó)鐵路建設(shè)的積極發(fā)展，軌道交通也有了質(zhì)的飛躍。同時(shí)，人 均收入的增加不僅刺激了消費(fèi)，也帶來(lái)了更多的出行，給鐵路運(yùn)輸帶來(lái)了 壓力。大數(shù)據(jù)分析就是分析海量數(shù)據(jù)，獲取有價(jià)值的信息?；诖髷?shù)據(jù)的 轉(zhuǎn)向架狀態(tài)檢測(cè)，根據(jù)高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架的歷史故障信息總結(jié)故障規(guī)律，為轉(zhuǎn)向架故障診斷提供關(guān)鍵依據(jù)。

一、大數(shù)據(jù)應(yīng)用于動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架的現(xiàn)狀

轉(zhuǎn)向架在日語(yǔ)中也稱為臺(tái)車。轉(zhuǎn)向架直接承載高速列車的車身和車輛 載荷，保證車輛沿鐵路軌道平穩(wěn)運(yùn)行和轉(zhuǎn)動(dòng)，減少車輛行駛過(guò)程中的摩擦 和振動(dòng)，這是最重要的部件之一。換言之，高速動(dòng)車組的行駛穩(wěn)定性和乘 員舒適度可以直接由轉(zhuǎn)向架的質(zhì)量決定。為構(gòu)建我國(guó)高效、快捷的動(dòng)車組 運(yùn)輸方式，基于“大數(shù)據(jù)”環(huán)境和技術(shù)，考慮到動(dòng)車組數(shù)量多、執(zhí)行速度 快、運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，高速動(dòng)車組狀態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)向架運(yùn)行故障診斷匯總、整合 數(shù)據(jù)，構(gòu)建高速車輛故障準(zhǔn)確診斷和預(yù)警的大數(shù)據(jù)平臺(tái)系統(tǒng)。

隨著我國(guó)鐵路信息化和高速動(dòng)車組技術(shù)的發(fā)展，大量高速動(dòng)車組運(yùn)行 數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)中。即集成高速動(dòng)車組收集的狀態(tài)數(shù)據(jù)。這包括高速動(dòng) 車組查看錯(cuò)誤信息和狀態(tài)信息，包括錯(cuò)誤描述、錯(cuò)誤編號(hào)、動(dòng)車組編號(hào)、 列車編號(hào)、車廂編號(hào)、車廂類型、運(yùn)行周期、速度、里程、溫度、經(jīng)度、 緯度等。

高速動(dòng)車組在運(yùn)行的同時(shí)，各個(gè)零部件都在高速運(yùn)行，不可避免地造 成損失和故障，需要付出努力。信息作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)后，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 進(jìn)行關(guān)聯(lián)對(duì)比，然后與故障相關(guān)信息快速匹配激活，快速有效地確定車輛 缺陷。

大數(shù)據(jù)在我國(guó)動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架故障檢測(cè)中的應(yīng)用可歸納為以下三類：

1.故障數(shù)據(jù)庫(kù)：收集高速動(dòng)車組運(yùn)行中的轉(zhuǎn)向架狀態(tài)數(shù)據(jù)，記錄故障 原因，建立故障數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.關(guān)聯(lián)規(guī)則：由于錯(cuò)誤庫(kù)的內(nèi)容非常大，我們需要對(duì)錯(cuò)誤庫(kù)中的數(shù)據(jù) 進(jìn)行預(yù)處理。其中，應(yīng)用關(guān)聯(lián)規(guī)則，與通過(guò)關(guān)聯(lián)規(guī)則算法預(yù)處理的錯(cuò)誤庫(kù) 進(jìn)行比較，最終生成錯(cuò)誤規(guī)則。

3.依據(jù)故障規(guī)則排查故障：評(píng)估通過(guò)大數(shù)據(jù)比較確定的故障原因，并 評(píng)估使用大數(shù)據(jù)創(chuàng)建的解決方案的可行性。

二、轉(zhuǎn)向架狀態(tài)檢測(cè)軟硬件架構(gòu)

1.傳感器。

傳感器可以接收感應(yīng)到的信息，按照一定的方法和規(guī)律，將被測(cè)到的 信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)或其他形式，并將感應(yīng)到的信息傳輸?shù)酵饨纭y(cè)量信息 的處理和存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制功能。

高速動(dòng)車組傳感器的類型包括速度傳感器、紅外軸溫傳感器、軌道清 潔器、激光位移傳感器和加速度傳感器。在高速動(dòng)車組上，可以看到一個(gè) 電子屏幕，顯示高鐵每天的實(shí)時(shí)運(yùn)行速度，它使用了速度傳感器。第二種 是溫度傳感器，使用紅外線軸溫度傳感器測(cè)量溫度，這也是最常見(jiàn)的傳感 器類型。這種傳感器可以判斷高速動(dòng)車組在運(yùn)行過(guò)程中軸與軸承摩擦產(chǎn)生 的熱能是否異常。為此，如果傳感器安裝在合適的位置，就可以實(shí)時(shí)監(jiān)控 高鐵動(dòng)車組的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)轉(zhuǎn)向架發(fā)生故障時(shí)，摩擦?xí)黾樱瑹崮芤矔?huì)增 加，進(jìn)而會(huì)增加車軸和軸承的溫度。所以可以通過(guò)溫度傳感器來(lái)判斷轉(zhuǎn)向 架是否異常。

2.數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)

移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和云計(jì)算等技術(shù)的快速發(fā)展促進(jìn)了高速動(dòng)車組和其他車輛的 移動(dòng)辦公和數(shù)據(jù)處理。應(yīng)用于轉(zhuǎn)向架檢測(cè)，形成數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，是一 個(gè)全轉(zhuǎn)向架檢測(cè)架構(gòu)的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)始終處于 待機(jī)狀態(tài)，直到更高級(jí)別的軟件發(fā)出觸發(fā)系統(tǒng)的命令。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集 數(shù)據(jù)、處理和分析數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)采集的信號(hào)。

3.終端設(shè)備

高鐵動(dòng)車組使用的終端設(shè)備具有便攜性、多媒體性、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 和成熟的移動(dòng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)技術(shù)使用等特點(diǎn)。移動(dòng)終端設(shè)備在高速動(dòng)車組運(yùn)維 中的應(yīng)用，可為高速動(dòng)車組人員提供便捷、科學(xué)、高效的技術(shù)支持。故障 系統(tǒng)提供的信息為高鐵動(dòng)車組運(yùn)維人員提供相關(guān)信息審核、反饋和故障排 除，為運(yùn)維決策提供有力的信息支持。

三、轉(zhuǎn)向架故障診斷方法

1.基于故障樹(shù)

運(yùn)用邏輯方法，對(duì)失敗的原因進(jìn)行直觀、清晰的思考和邏輯分析，既?可以進(jìn)行定量分析，也可以進(jìn)行定性分析。系統(tǒng)工程方法作為高速動(dòng)車組?組裝箱式車架狀態(tài)檢測(cè)和故障診斷的主要分析方法之一，用于系統(tǒng)、準(zhǔn)確、 可預(yù)測(cè)地診斷轉(zhuǎn)向架安全問(wèn)題。

2.基于貝葉斯網(wǎng)格

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)又稱信念網(wǎng)絡(luò)，是貝葉斯方法的延伸，是目前不確定表示 和推理領(lǐng)域最有效的理論之一。貝葉斯網(wǎng)格誤差診斷方法可以理解為利用 計(jì)算機(jī)網(wǎng)格程序和預(yù)測(cè)系統(tǒng)在適當(dāng)條件下進(jìn)一步補(bǔ)充新信息。目的是修改 概率以使決策結(jié)果更準(zhǔn)確，同時(shí)使用新信息來(lái)促進(jìn)更正的使用，做出新決 定的概率。由于高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架的故障因素微乎其微，屬于不確定性和 隨機(jī)性故障，因此可以應(yīng)用于貝葉斯網(wǎng)格表示和故障原因分析，可以從不 確定的故障信息中進(jìn)行推斷。

3.基于模糊推理算法

模糊推理算法是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)科學(xué)進(jìn)步的產(chǎn)物，隨著算法本身的進(jìn)步，它們逐漸成為處理模數(shù)信息的重要信息技術(shù)工具。類似于貝葉斯網(wǎng)格的應(yīng) 用，模糊推理算法在計(jì)算機(jī)算法和其他技術(shù)中的模糊控制領(lǐng)域被廣泛使用，旨在提供一個(gè)對(duì)模糊問(wèn)題提供接近答案的數(shù)據(jù)庫(kù)。當(dāng)高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架的 故障因素不確定且故障原因復(fù)雜時(shí)，可以使用模糊推理算法在大致范圍內(nèi) 快速診斷故障。

結(jié)束語(yǔ)

由于高速動(dòng)車組車輛結(jié)構(gòu)的精密性和復(fù)雜性，高速動(dòng)車組的故障原因 往往是由多種因素造成的。轉(zhuǎn)向架是高速動(dòng)車組的關(guān)鍵部件，診斷轉(zhuǎn)向架 中的缺陷需要綜合分析和判斷。在網(wǎng)絡(luò)信息現(xiàn)代化的今天，面對(duì)高速動(dòng)車 組運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生和采集的海量數(shù)據(jù)，需要加強(qiáng)線路信息化建設(shè)，完善車 輛故障檢測(cè)信息大數(shù)據(jù)。

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