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        高速公路機(jī)電系統(tǒng)故障智能診斷方法分析

        2022-04-29 06:22:34冀磊
        運(yùn)輸經(jīng)理世界 2022年18期
        關(guān)鍵詞:故障診斷高速公路智能化

        冀磊

        (中鐵十二局集團(tuán)電氣化工程有限公司,天津 300308)

        0 引言

        為了維持高速公路各項功能的正常運(yùn)行,保障高速公路機(jī)電設(shè)備的穩(wěn)定性就尤為重要。由于這些設(shè)備在運(yùn)行過程中,經(jīng)常會受到工作負(fù)荷大、環(huán)境惡劣等問題的影響,使得故障問題頻發(fā),工作人員應(yīng)利用科學(xué)合理的技術(shù)手段,及時發(fā)現(xiàn)并解決故障,,從而保障高速公路各項功能的正常執(zhí)行。

        1 機(jī)電故障處理現(xiàn)狀

        在高速公路機(jī)電系統(tǒng)故障檢測中,是以設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實時監(jiān)測、故障定位以及對故障原因的全面分析,提出最終的故障診斷方案。在系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)節(jié),一旦出現(xiàn)了故障,就需要快速進(jìn)行定位處理,因此故障發(fā)現(xiàn)和處理的效率,直接影響到業(yè)務(wù)開展的整體流程。

        1.1 故障復(fù)雜

        高速公路機(jī)電系統(tǒng)由于功能較多,設(shè)計結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜,同時系統(tǒng)當(dāng)中的設(shè)備制式并不統(tǒng)一,形成了較為復(fù)雜的接口類型,從而無法對故障信息進(jìn)行合理分析,嚴(yán)重影響了故障診斷的效率性。

        1.2 故障信息傳輸復(fù)雜性

        在出現(xiàn)故障之后,所采集到的故障信息,一般是由收費(fèi)站將其上報到設(shè)備管理中心,之后再傳輸?shù)降谌狡髽I(yè)中,這樣進(jìn)行的設(shè)備維護(hù),會因為設(shè)備停機(jī)與維護(hù)工作而造成成本增加,故障歷史數(shù)據(jù)也無法進(jìn)行科學(xué)合理的采集。另外,在相同類型的故障分析過程中,則無法進(jìn)行合理的借鑒以及使用。

        1.3 機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)備不統(tǒng)一

        現(xiàn)階段所使用機(jī)電系統(tǒng)基本上都是由不同的廠商生產(chǎn)的,因此在進(jìn)行故障診斷以及處理的過程中,就需要專業(yè)工程師進(jìn)行操作,其他工作人員無法及時地處理好故障問題,這就給機(jī)電設(shè)備的故障解決帶來了直接的影響。

        1.4 處理方法落后

        在進(jìn)行高速公路的機(jī)電故障診斷和處理中,很多單位還是在使用人工管理的方式,這樣的方法較為落后,無論是在管理效率還是在處理準(zhǔn)確性上,都存在著一定的問題,無法及時地進(jìn)行故障管理。

        2 智能故障診斷技術(shù)

        在現(xiàn)階段技術(shù)的發(fā)展背景下,使得在國內(nèi)外出現(xiàn)的一些故障診斷技術(shù),基本上是基于知識的診斷技術(shù)方案。在實際的原理上,都要建立在一個較高的知識水平之上,并將辯證邏輯與數(shù)理邏輯進(jìn)行集成化處理,或者實現(xiàn)符號化與數(shù)值處理的統(tǒng)一處理方式。在這樣的方法理論下,并不需要實現(xiàn)一個精確的數(shù)學(xué)模型構(gòu)建,只需要將一些較為抽象的概念和理論進(jìn)行知識化的處理,就可以實現(xiàn)智能化的故障分析。

        2.1 專家系統(tǒng)

        專家系統(tǒng),這是一種十分特殊的故障診斷方法,主要是應(yīng)用到一些缺乏精確數(shù)學(xué)模型的故障診斷中。在進(jìn)行診斷過程中,首先需要將故障信息輸入到計算機(jī),并通過專家經(jīng)驗的方式,進(jìn)行一系列的故障信息推理,這樣能夠較為快速的找到故障的成因,以及相對應(yīng)的故障解決方案。故障診斷專家系統(tǒng)也逐漸成為當(dāng)下行業(yè)十分關(guān)注的重要故障診斷方式,也是智能化診斷技術(shù)發(fā)展的主要趨勢之一。

        在使用這項技術(shù)方式的過程中,由于并不需要構(gòu)建出一個具體的數(shù)學(xué)模型,而是需要嚴(yán)格地基于工程師日常的工作經(jīng)驗以及一些對故障信息的知識理解,就可以構(gòu)建出一個比較完善、智能化的診斷程序,并且可以很好地處理一些機(jī)電設(shè)備較為復(fù)雜的故障問題。經(jīng)過長期的實踐后發(fā)現(xiàn),在應(yīng)對復(fù)雜故障問題的時,該技術(shù)可以很好地發(fā)揮出診斷的效果。

        該技術(shù)有著較為明顯的特征,首先具有較為豐富的處理經(jīng)驗,在程序中存儲大量的專家信息、高水平技術(shù)、專業(yè)知識等多方面的技術(shù)內(nèi)容,可以在使用中進(jìn)行符號化的操作,基于不同的故障類型,可以進(jìn)行智能化的知識推理,以此得到相應(yīng)的解決方案。在專家系統(tǒng)中,也可以進(jìn)行知識推理過程的分離,這樣可以很好地對其系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)的擴(kuò)展,以此保持一個較高的可能性的能力。該技術(shù)整體較為靈活,同時交互性與技術(shù)處理過程的透明性也相對較強(qiáng)。但是需要注意的是,在進(jìn)行處理過程中,其復(fù)雜程度比較高,因此就需要隨著技術(shù)的發(fā)展不斷地進(jìn)行完善。當(dāng)然,這樣的被動技術(shù)提升方法,也相應(yīng)地限制了專家系統(tǒng)的技術(shù)力提升。

        2.2 故障樹故障診斷技術(shù)

        故障樹故障診斷技術(shù)可以簡稱為FTA 技術(shù),也是現(xiàn)階段系統(tǒng)進(jìn)行安全分析的重要技術(shù)分支。在對技術(shù)原理進(jìn)行分析中,發(fā)現(xiàn)該技術(shù)是一種基于邏輯方法的技術(shù)類型,可以較為形象地實現(xiàn)故障的全面分析,這樣就可以解決一些系統(tǒng)工程方法安全性問題,全面提升故障診斷的精確性、完善性以及系統(tǒng)性。這是由美國科學(xué)家提出的一種可靠性分析技術(shù)。在實際使用故障樹診斷分析技術(shù)的過程中,不僅很好地發(fā)現(xiàn)了潛在的故障問題,同時也可以進(jìn)行良好的故障診斷分析。

        在故障樹分析方法使用中,本質(zhì)上是一種基于因果率、自上而下的邏輯分析方式。在實際的處理中,首先從問題的結(jié)果著手,在出現(xiàn)故障的第一時間,對故障問題進(jìn)行產(chǎn)生原因的分析;其次,對不同的因素進(jìn)行進(jìn)一步的尋找,明確出具體的成因;最后重復(fù)執(zhí)行這樣的分析流程,進(jìn)而完成對設(shè)備所形成故障的具體原因分析。在這樣的技術(shù)方式下,實現(xiàn)了機(jī)電設(shè)備故障問題的成因分析,明確呈現(xiàn)出故障的出現(xiàn)范圍以及基本的故障特征。在進(jìn)行處理中,需要保障對其邏輯關(guān)系進(jìn)行良好的協(xié)調(diào)處理,進(jìn)而避免出現(xiàn)重復(fù)繪制的問題。

        2.3 模糊推理方式

        當(dāng)下這種模糊邏輯下所提出的故障診斷分析方式,目的是為了解決故障診斷環(huán)節(jié)中所出現(xiàn)的大量不確定性、不精確性、噪聲等方面的問題。在這些外界因素的影響下,經(jīng)常會導(dǎo)致故障處理出現(xiàn)大時滯、時變以及非線性的問題。而在使用這種技術(shù)之后,可以很好地體現(xiàn)出該技術(shù)的優(yōu)勢性。例如,可以在模糊理論當(dāng)中,設(shè)定出一部分真一部分假的技術(shù)概念。這樣的技術(shù)理念與傳統(tǒng)的技術(shù)邏輯方式并不相同,因此在實際的處理過程中,就可以很好地形成模糊集理論,并對其模糊集進(jìn)行進(jìn)一步的定義。當(dāng)下所采用的模糊集方式,可以有效保障實際處理過程中,形成一定的模糊命題,這對機(jī)電設(shè)備的處理形成了處理規(guī)則以及操作方式的針對性處理。

        進(jìn)行故障檢測的過程中,一些特征信號往往要始終處于一個連續(xù)性變化的狀態(tài),而對于這種故障變化的處理上,經(jīng)常會導(dǎo)致測量誤差。由于測量的特征信號并不完全精確,因此就會導(dǎo)致在診斷的過程中,也相應(yīng)地?zé)o法保持近似的效果。在現(xiàn)階段基于模糊規(guī)則下的技術(shù)處理流程中,就可以針對傳統(tǒng)方法無法實現(xiàn)的問題,提供一個可解決的途徑。

        2.4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

        當(dāng)下提出的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),就是一種基于人類神經(jīng)元的基本原理而構(gòu)建出的一個廣泛連接的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)體系。在該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)當(dāng)中,是一種對人類大腦神經(jīng)細(xì)胞結(jié)構(gòu),以及對功能性的模仿,這是一種與大腦相類似的記憶、學(xué)習(xí)以及聯(lián)想的相關(guān)功能。在技術(shù)當(dāng)中,可實現(xiàn)信息處理的方式,主要是讓神經(jīng)元之間相互聯(lián)系,同時以此讓其知識以及信息存儲并進(jìn)行高效率的信息處理以及分析。當(dāng)下所構(gòu)建出的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),本質(zhì)上是一種大規(guī)模的并行結(jié)構(gòu)體系,因此信息可以實現(xiàn)分布式的存儲,這樣的處理模式下,可以很好地形成較高的自適性,同時進(jìn)行自組織,信息的容錯性也比較客觀。伴隨著神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論化的發(fā)展與進(jìn)步,使得形成了多種類型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展技術(shù)形式。例如,當(dāng)下所出現(xiàn)的一些多層感知器的網(wǎng)絡(luò)中,就形成了BP 網(wǎng)以及算法,這樣會很好地實現(xiàn)針對性的處理以及調(diào)整。

        2.5 基于案例的推理方法

        在案例推理的實際應(yīng)用過程中,信息獲取之后,通過案例庫進(jìn)行信息比對,以此找到相類似的案例,從而進(jìn)行故障問題的求解。該技術(shù)的處理過程中,每次遇到新問題,都需要從故障問題的關(guān)鍵特征角度出發(fā),對其原始案例當(dāng)中的信息線索進(jìn)行查找分析,并找到一個具體的等待求解的問題,進(jìn)行相應(yīng)的比較分析。如果在案例處理過程中,對其候選案例組合并不滿意,就需要馬上對其進(jìn)行針對性的修改,并將其保存到數(shù)據(jù)庫中,完全修改之后,就可以對其問題進(jìn)行針對性的處理。

        3 高速公路機(jī)電系統(tǒng)故障智能化診斷實踐性分析

        當(dāng)下在機(jī)電工程領(lǐng)域所出現(xiàn)的故障問題,會直接影響到高速公路的正常運(yùn)轉(zhuǎn),特別是對于管理、運(yùn)營以及維護(hù)環(huán)節(jié)所造成較為直接的負(fù)面影響。

        在進(jìn)行實際分析過程中,往往要基于上述提出的智能化診斷技術(shù)方式,同時結(jié)合起高速公路現(xiàn)階段的系統(tǒng)維護(hù)重要內(nèi)容,進(jìn)行針對性地分析以及處理。

        在設(shè)備發(fā)生故障之后,需要工作人員馬上到達(dá)故障現(xiàn)場,進(jìn)行集中化的故障分析。在人工診斷方式無法解決故障問題的情況下,通過遠(yuǎn)程診斷故障系統(tǒng)進(jìn)行信息處理,還可以通過在線診斷的方式,聯(lián)系故障領(lǐng)域的專家進(jìn)行診斷,這樣所采用的智能化診斷技術(shù),可以極大提升診斷的效果。

        例如,在使用故障樹診斷的過程中,首先可以很好地對其故障問題進(jìn)行針對性的處理,其次還可以將其故障狀態(tài)進(jìn)行針對性的目標(biāo)分析,這樣就可以第一時間在故障狀態(tài)的背景下,進(jìn)行故障成因的確定,同時對故障的下一步發(fā)展有著明確的認(rèn)知。

        在使用專家系統(tǒng)的過程中,則是由專業(yè)化的知識庫,進(jìn)行故障問題的比較分析,進(jìn)而及時地找到故障處理的具體方案,為相關(guān)工作人員提供較為可靠的數(shù)據(jù)信息。這樣的處理模式下,可以很好地實現(xiàn)對故障信息的針對性識別以及處理,而在維修人員進(jìn)行操作的過程中,能夠?qū)收鲜冀K處于一個高效率的處理狀態(tài),并不會受到一些外界因素的影響。這樣的技術(shù)處理過程中,還可以發(fā)揮出系統(tǒng)的智能化水平,利用針對性的操作方案,保障對故障處理形成較高的針對性和效率性。

        4 結(jié)語

        綜上所述,現(xiàn)階段在進(jìn)行故障處理的過程中,為了保障高速公路系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行,需要積極地保障整個系統(tǒng)在運(yùn)行中發(fā)揮出應(yīng)有的價值以及作用,這樣才可以最大程度地提升系統(tǒng)的可靠性,避免受到故障的影響。

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