歐建中

摘 要：保障城軌車輛健康運營具有重要意義，依托大數(shù)據(jù)技術等構(gòu)建城軌車輛健康管理系統(tǒng)是保障城軌車輛安全運行的基礎。本文結(jié)合多年工作實踐經(jīng)驗，立足于構(gòu)建城軌車輛健康管理系統(tǒng)的意義，闡述城軌車輛健康管理系統(tǒng)的設計方案，以此推動城軌車輛的安全運行。

關鍵詞：城軌車輛;健康管理系統(tǒng);大數(shù)據(jù)技術

一、城軌車輛健康管理系統(tǒng)的必要性

隨著我國城市軌道交通建設規(guī)模的不斷擴大，構(gòu)建城軌車輛健康管理系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實意義：首先基于城軌車輛運營安全管理的要求需要構(gòu)建完善的健康管理系統(tǒng)。近些年隨著我國城軌交通設施的不斷完善，城軌運營負荷急劇上升，列車可靠性要求苛刻、對應急機動能力要求空前提高，面對數(shù)量多、客流量大以及運營保障高的特點，要求運營管理部門必須要做好車輛健康管理系統(tǒng)建設工作，以此提升運營管理水平;其次構(gòu)建城軌車輛健康管理系統(tǒng)是降低城軌車輛安全故障，維護乘客安全的重要舉措。城軌車輛安全運行至關重要，為了降低安全故障發(fā)生率必須要借助健康管理系統(tǒng)對城軌車輛進行監(jiān)測，及時消除隱患問題，提升車輛的運行效率。例如通過城軌車輛健康管理系統(tǒng)可以及時發(fā)現(xiàn)車門系統(tǒng)所存在的安全隱患，避免發(fā)生各種故障問題而導致的威脅乘客人身健康事故，從而有效保障運營安全與秩序;最后構(gòu)建城軌車輛健康管理系統(tǒng)是提升城軌運行效益的重要舉措。通過構(gòu)建城軌車輛健康管理系統(tǒng)可以實現(xiàn)對城軌車輛運行狀態(tài)的全天監(jiān)測，這樣無疑會大大提升車輛的使用效率，促進了城軌運營部門的經(jīng)濟效益。

二、城軌車輛健康管理系統(tǒng)的設計

1.城軌車輛健康管理系統(tǒng)的目標

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

2.城軌車輛健康管理系統(tǒng)的構(gòu)成

城軌車輛健康管理系統(tǒng)主要通過車載系統(tǒng)和地面系統(tǒng)構(gòu)成，整體車載系統(tǒng)拓撲圖以后期設計聯(lián)絡需求為準，車載無線傳輸設備以及配件暫定安裝于頭尾車，互為冗余。列車及所有子系統(tǒng)的故障記錄（包含故障記錄原文件）以及在 MVB 和以太網(wǎng)總線上傳輸?shù)闹匾盘栍涗洠ㄟ^PIS車地無線傳輸通道發(fā)送至地面智能運維系統(tǒng)。地面系統(tǒng)包含正線數(shù)據(jù)落地、庫內(nèi)WLAN數(shù)據(jù)落地、智能運維平臺等部分。實時監(jiān)視功能覆蓋了列車的各大系統(tǒng)，對在線列車的關鍵系統(tǒng)運行狀態(tài)進行遠程實時監(jiān)視，地面人員可實時掌握列車運行工況。結(jié)合相關要求，城軌車輛健康管理系統(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，子系統(tǒng)故障統(tǒng)計，故障等級統(tǒng)計，子系統(tǒng)預警統(tǒng)計，應急事件統(tǒng)計，壽命預警統(tǒng)計等各個維度信息，用于對牽引變流器的健康狀態(tài)進行展示。其主要功能：一是監(jiān)測電機溫度信號。根據(jù)電機狀態(tài)監(jiān)測參數(shù)，如果電機溫度、牽引狀態(tài)、制動狀態(tài)、給定牽引力、實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)、制動狀態(tài)、給定牽引力、實際牽引力、逆變輸出端U、V相電流、電機轉(zhuǎn)速綜合分析逆變電流諧波特征值，特征值超出正常范圍。如果預測逆變電流諧波過大，則要報警，回段檢修;三是根據(jù)網(wǎng)壓、中間電壓、牽引狀態(tài)、制動狀態(tài)，判定網(wǎng)壓傳感器故障，如果存在故障則要保護、停機，回段立即檢修;四是蓄電池狀態(tài)異常監(jiān)測。根據(jù)蓄電池狀態(tài)監(jiān)測參數(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)的主要目的就是實時傳輸列車運行位置信息和故障信息，動態(tài)掌握列車弓網(wǎng)運行狀態(tài)。根據(jù)多年工作實踐調(diào)查，該故障信息主要包括拉出值、導高、燃弧、溫度等超限類別，同時超限級別可設置為一級超限、二級超限、三級超限，同時超限數(shù)據(jù)對應發(fā)生時間以及公里標信息。另外，對超限數(shù)據(jù)進行分類別、分時間進行匯總統(tǒng)計分析。弓網(wǎng)健康管理初版顯示頁面如圖1所示：

2.3.走行部健康狀態(tài)管理系統(tǒng)

走行部健康頁面由列車狀態(tài)狀態(tài)統(tǒng)計，報警記錄，具體列車各車廂詳情，軸箱軸承故障趨勢（表1），軸箱軸承報警細分類統(tǒng)計，踏面故障趨勢，踏面報警細分類統(tǒng)計和輪軌狀態(tài)線位圖組成。

列車狀態(tài)狀態(tài)統(tǒng)計：通過顏色標記列車走行部健康狀態(tài)。

報警記錄：實時展示當前的走行報警記錄。

車廂詳情：該模塊與健康狀態(tài)統(tǒng)計子模塊聯(lián)動，當用戶選擇具體的某列車時，本模塊展示選中車輛的有故障發(fā)生或亞健康狀態(tài)的車廂的各個取位點的狀態(tài)。

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

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

軸箱軸承報警細分類統(tǒng)計：顯示軸箱軸承報警細分類統(tǒng)計，展示報警分類的百分比和次數(shù)。

三、結(jié)束語

總之，基于城市軌道交通建設規(guī)模的不斷擴大，構(gòu)建城軌車輛健康管理系統(tǒng)對保障地鐵安全運行，提升地鐵運行經(jīng)濟效益具有重要意義。因此我們要發(fā)揮大數(shù)據(jù)、云計算等技術的優(yōu)勢構(gòu)建城軌車輛健康管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對城軌車輛的實時在線監(jiān)測管理。

參考文獻：

[1]李慧，趙躍鵬，孫濤，無人駕駛城軌車輛轉(zhuǎn)向架健康管理系統(tǒng)分析[J].智慧軌道交通2022（01）：52-54

[2]李麗;王浩強;董志權;王清華;劉中林，城軌車輛大數(shù)據(jù)平臺設計與應用[J].智慧軌道交通2022（01）：48-51

[3]梁少喆.地鐵障礙物與脫軌檢測裝置的設計與分析[D].北京：北京交通大學，2015