劉 衎， 毛 琦， 李瑮冉，徐小明，王 營(yíng)，祖紹鵬

（1.北京縱橫機(jī)電科技有限公司，北京 100094；2.中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司上海動(dòng)車段，上海 201803）

1 引言

隨著軌道交通事業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)各大城市均興起修建城市軌道交通（以下簡(jiǎn)稱“城軌”）線路的熱潮。線路總里程自2010年的1 777 km爆發(fā)式增長(zhǎng)至2021年末的超過8 700 km，51個(gè)城市開通共計(jì)269條城軌線路，車站數(shù)量達(dá)到5 216座。同時(shí)，超過60個(gè)城市的新建城軌線路獲得批準(zhǔn)。隨著總里程和線路數(shù)量的不斷增加，在役車輛的總體數(shù)量也呈爆發(fā)式增長(zhǎng)，牽引系統(tǒng)部件檢修和維護(hù)更換的壓力逐漸增大。而在軌道交通領(lǐng)域，對(duì)安全性、可靠性的要求極為嚴(yán)格，在傳統(tǒng)的牽引系統(tǒng)檢修中，通常實(shí)際故障發(fā)生后先通過線上上報(bào)，再由系統(tǒng)供應(yīng)商售后人員登車下載數(shù)據(jù)并發(fā)回分析，即使供應(yīng)商技術(shù)人員可以立即分析出故障原因，也要待車組夜間入庫(kù)檢修時(shí)才能完成維修作業(yè)，這種模式下的牽引系統(tǒng)檢修無(wú)法預(yù)判車組運(yùn)行時(shí)可能發(fā)生的故障和事故。類似地，根據(jù)車組運(yùn)行里程和運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)確定的固定周期檢修，也無(wú)法準(zhǔn)確的判斷整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，盲目的更換部件往往會(huì)降低電氣部件使用的平均壽命，也會(huì)增加業(yè)主方的經(jīng)營(yíng)成本。因此，在現(xiàn)有條件下，為提高牽引系統(tǒng)關(guān)鍵部件的運(yùn)維效率，降低業(yè)主方日常的車輛營(yíng)運(yùn)成本，同時(shí)兼顧對(duì)城軌列車牽引系統(tǒng)關(guān)鍵部件的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控，應(yīng)用故障預(yù)測(cè)與健康管理技術(shù)（PHM）勢(shì)在必行。隨著PHM系統(tǒng)廣泛地嘗試運(yùn)用于各個(gè)車型，本文將通過分析牽引系統(tǒng)各部件故障預(yù)測(cè)的需求和技術(shù)關(guān)鍵，提出一種可以應(yīng)用到城軌牽引系統(tǒng)的PHM架構(gòu)，并以實(shí)車測(cè)試數(shù)據(jù)為例介紹PHM系統(tǒng)的基本應(yīng)用方法。

2 PHM 技術(shù)的發(fā)展

故障預(yù)測(cè)是一項(xiàng)專注于預(yù)測(cè)系統(tǒng)或系統(tǒng)部件無(wú)法正常完成預(yù)期功能的一門工程學(xué)科。這種“無(wú)法正常完成預(yù)期功能”往往預(yù)示著整個(gè)系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法達(dá)到既定的設(shè)計(jì)目標(biāo)。這種預(yù)測(cè)手段，一般通過評(píng)估系統(tǒng)與其設(shè)計(jì)的正常性能偏差或在較長(zhǎng)時(shí)間尺度的性能退化程度來(lái)預(yù)測(cè)系統(tǒng)部件的性能。

使用較先進(jìn)算法進(jìn)行故障預(yù)測(cè)的研究起步于1960年，美英日等各國(guó)逐漸發(fā)掘出該項(xiàng)技術(shù)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，世界各個(gè)地區(qū)也迅速跟進(jìn)。隨著幾十年的發(fā)展，PHM技術(shù)逐漸豐富，手段也愈發(fā)多樣，時(shí)至今日已成為一個(gè)獨(dú)立的研究方向。

我國(guó)PHM研究起步較早，但由于基礎(chǔ)薄弱，發(fā)展速度并不理想。1980年之后，我國(guó)才從軍工、航天領(lǐng)域開始，逐漸將PHM技術(shù)運(yùn)用到工程領(lǐng)域中。但是受限于傳感器精度和核心算力，PHM技術(shù)的工程化水平與預(yù)期相差仍然較大，研究水平停滯不前，一直處于最初的摸索層面，即使在航天領(lǐng)域也僅僅做到對(duì)現(xiàn)有先進(jìn)技術(shù)的跟蹤研究。在鐵路牽引系統(tǒng)領(lǐng)域PHM研究則更為緩慢，可謂是寥若晨星，尤其在城軌領(lǐng)域，關(guān)于牽引系統(tǒng)和其關(guān)鍵部件的PHM產(chǎn)品也沒有成熟的應(yīng)用記錄。

3 牽引系統(tǒng) PHM 關(guān)鍵技術(shù)

列車牽引系統(tǒng)是城軌列車的核心部分之一，牽引系統(tǒng)的穩(wěn)定、高效是列車安全平穩(wěn)的運(yùn)行基礎(chǔ)。因此，PHM技術(shù)在列車系統(tǒng)中的應(yīng)用也愈發(fā)迫切。目前的故障處理能力僅可以識(shí)別系統(tǒng)的故障狀態(tài)，但是無(wú)法做到“預(yù)測(cè)”和“管理”，實(shí)際上在故障發(fā)生時(shí)僅能做到診斷具體故障部件的功能狀態(tài)，故障發(fā)生原因則需要值班人員通過數(shù)據(jù)分析才能有更深層的了解，不僅缺少對(duì)器件健康度的預(yù)估，也無(wú)法有效的提高系統(tǒng)可靠性。PHM技術(shù)的關(guān)鍵在于使用一系列的方法較為準(zhǔn)確的找到系統(tǒng)介于正常和故障之間的非穩(wěn)定狀態(tài)，并根據(jù)一定的邏輯和判斷方法，包括但不限于采取車載或者地面的方式進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)警或安全評(píng)估，同時(shí)根據(jù)提前設(shè)定的應(yīng)急操作辦法進(jìn)行處理，以最大限度的提升牽引系統(tǒng)的安全性能。

2021年初智能動(dòng)車組上線，標(biāo)志著我國(guó)鐵路系統(tǒng)第一款牽引系統(tǒng)PHM正式進(jìn)入了運(yùn)營(yíng)階段。與交直交供電動(dòng)車組牽引系統(tǒng)相同，城軌牽引系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)中同樣使用異步電機(jī)交流傳動(dòng)技術(shù)。特別地，城軌和動(dòng)車組牽引系統(tǒng)所用的各項(xiàng)外部傳感器數(shù)據(jù)和內(nèi)部采集變量也極為相似，因此城軌牽引系統(tǒng)PHM的上線也逐漸成為大勢(shì)所趨。

根據(jù)時(shí)間尺度、預(yù)測(cè)故障的輕重緩急以及對(duì)數(shù)據(jù)采集的頻率需求不同，牽引系統(tǒng)PHM分為車載實(shí)時(shí)PHM預(yù)警系統(tǒng)和地面PHM預(yù)警系統(tǒng)。兩者相輔相成，互相彌補(bǔ)，可滿足不同部件的預(yù)警需求。

3.1 城軌車輛級(jí)牽引系統(tǒng) PHM 平臺(tái)

綜合車載和地面牽引系統(tǒng)PHM平臺(tái)和列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，組成車輛級(jí)的城軌牽引系統(tǒng)PHM平臺(tái)，平臺(tái)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 城軌車輛級(jí)牽引系統(tǒng)PHM平臺(tái)架構(gòu)

在單車牽引設(shè)備中，牽引控制器將行車數(shù)據(jù)發(fā)送至牽引PHM板卡中，牽引PHM板卡數(shù)據(jù)經(jīng)過篩選和處理后，將有關(guān)車輛級(jí)別的數(shù)據(jù)發(fā)送整車PHM主機(jī)中，其他相關(guān)數(shù)據(jù)則由車載PHM模型所采集并計(jì)算，并將與整車數(shù)據(jù)相關(guān)的結(jié)果發(fā)送至整車PHM主機(jī)，部件級(jí)的預(yù)警結(jié)果則回發(fā)至牽引控制器，根據(jù)提前設(shè)定好的方式，將預(yù)警結(jié)果報(bào)出，并由相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行處理和反饋，形成有效的閉環(huán)管理。

在整車PHM設(shè)備中，整車PHM主機(jī)作為數(shù)據(jù)交換中樞負(fù)責(zé)收集所有行車數(shù)據(jù)和單車模型計(jì)算結(jié)果，并將結(jié)果發(fā)送到整車PHM模型和列車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，符合條件的相關(guān)故障信息可以在車輛顯示終端顯示，在檢修時(shí)，牽引系統(tǒng)供應(yīng)商的相關(guān)技術(shù)人員可以根據(jù)顯示終端的提示，綜合列車運(yùn)行的工況和里程，指導(dǎo)庫(kù)內(nèi)的檢修和部件的維護(hù)工作。同時(shí)，根據(jù)預(yù)警報(bào)出的真?zhèn)危Ｐ烷_發(fā)單位和牽引系統(tǒng)供應(yīng)商相關(guān)單位需要安排盯控技術(shù)人員實(shí)時(shí)關(guān)注模型的判據(jù)、報(bào)出邏輯，并及時(shí)指導(dǎo)車輛檢修人員進(jìn)行車輛部件的維護(hù)工作。對(duì)于確定的由于模型原因造成的預(yù)警不準(zhǔn)確問題，也需要開發(fā)人員及時(shí)優(yōu)化模型，形成閉環(huán)管理模式。

3.2 車載牽引系統(tǒng) PHM 預(yù)警平臺(tái)架構(gòu)

車載PHM預(yù)警系統(tǒng)一般采用數(shù)據(jù)采樣頻率較高的設(shè)備進(jìn)行預(yù)警分析，總體來(lái)看，車載PHM主要實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高和判斷邏輯較為簡(jiǎn)單的部件進(jìn)行預(yù)警。由于該類預(yù)警算法往往對(duì)運(yùn)算量要求并不高，但是對(duì)數(shù)據(jù)精度要求較高，因此首先在硬件實(shí)現(xiàn)方面可以通過現(xiàn)有的數(shù)據(jù)處理板卡或增加額外的預(yù)警專用板卡完成全部的PHM功能。

對(duì)于車輛牽引系統(tǒng)而言，車載牽引系統(tǒng)PHM部件預(yù)警中需要加入與控車算法不同的預(yù)警模型，并以一定邏輯算法處理部件級(jí)別的運(yùn)行數(shù)據(jù)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 車載牽引系統(tǒng)PHM預(yù)警平臺(tái)架構(gòu)

車載牽引系統(tǒng)PHM部件預(yù)警，主要負(fù)責(zé)處理冷卻系統(tǒng)、傳感器、直流環(huán)節(jié)和功率模塊4個(gè)大方向。冷卻系統(tǒng)由于是單獨(dú)成套的系統(tǒng)，其車載部件預(yù)警并不包括內(nèi)部功能的判斷，而是判斷溫度和壓力等數(shù)據(jù)變化判斷內(nèi)部是否存在管路或風(fēng)路異常。傳感器狀態(tài)預(yù)警主要針對(duì)牽引變流器內(nèi)部的電壓電流傳感器以及由外部引入的速度傳感器。直流環(huán)節(jié)預(yù)警則是根據(jù)預(yù)充電和正常運(yùn)行的各項(xiàng)數(shù)據(jù)綜合評(píng)估包括支撐電容、諧振回路在內(nèi)的中間環(huán)節(jié)各部件的健康程度。而模塊預(yù)警則主要是根據(jù)脈沖激活時(shí)刻的電壓電流值對(duì)功率模塊的健康度進(jìn)行綜合評(píng)估。

由于現(xiàn)有牽引系統(tǒng)板卡采樣頻率已達(dá)到1 kHz以上級(jí)別，4種不同部件的預(yù)警均可通過現(xiàn)有數(shù)據(jù)采集板卡完成。然而PHM系統(tǒng)僅僅提供預(yù)警功能，為不過多占用其他現(xiàn)有控車軟件板卡的算力，避免車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)控車端的帶寬占用比例過高，可以采用新增具有數(shù)據(jù)發(fā)送功能的信號(hào)處理板卡的方式，這樣既可以滿足高頻信號(hào)采集的需求，也兼顧必要的運(yùn)算能力。同時(shí)，單獨(dú)使用的PHM板卡可以新增更多的數(shù)據(jù)采集，彌補(bǔ)控車數(shù)據(jù)的不足，也可以將計(jì)算結(jié)果或者特征變量自牽引系統(tǒng)維護(hù)口發(fā)至整車網(wǎng)絡(luò)非控車線路中，避免大量數(shù)據(jù)造成網(wǎng)絡(luò)堵塞等問題從而影響控車信號(hào)傳輸。

當(dāng)板卡中PHM預(yù)警的計(jì)算結(jié)果滿足設(shè)計(jì)閾值時(shí)，板卡可以通過固定的車載協(xié)議，由以太網(wǎng)和多功能車輛總線（MVB）將數(shù)據(jù)發(fā)送至車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)做預(yù)警顯示或直接發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，2種方式均可實(shí)現(xiàn)車載PHM閉環(huán)管理模式。技術(shù)盯控人員結(jié)合預(yù)警時(shí)刻的列車運(yùn)行狀態(tài)和歷史數(shù)據(jù)分析，判斷結(jié)果若為有效告警則指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行部件維護(hù)或檢修更換，若為無(wú)效告警則需要模型設(shè)計(jì)人員通過優(yōu)化算法從而減少無(wú)效告警的報(bào)出。

3.3 地面牽引系統(tǒng) PHM 預(yù)警平臺(tái)架構(gòu)

地面牽引系統(tǒng)PHM不需要額外新增硬件設(shè)備，該部分的預(yù)警工作可以通過控車數(shù)據(jù)完成，且按照數(shù)據(jù)采集頻率和時(shí)間尺度長(zhǎng)短的不同，可以分為2類。采集頻率稍大而時(shí)間尺度需求較短的預(yù)警功能，可以經(jīng)由車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，將整車的控車數(shù)據(jù)通過遠(yuǎn)程發(fā)送功能，實(shí)時(shí)發(fā)送至地面PHM數(shù)據(jù)中心，由數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)處理硬件進(jìn)行預(yù)警模型的計(jì)算。在此情況下，由于需要根據(jù)不同的工況和其他車輛同時(shí)刻的運(yùn)行狀態(tài)，在較短的時(shí)間內(nèi)判斷牽引系統(tǒng)部件在最近一段時(shí)間的狀態(tài)是否正常，因此適合復(fù)雜度較低，評(píng)判邏輯較為簡(jiǎn)單的預(yù)警模型。某些時(shí)間持續(xù)需求較長(zhǎng)的預(yù)警功能，甚至要積累以月為單位的數(shù)據(jù)量才能獲得有效的預(yù)警效果。例如對(duì)冷卻系統(tǒng)數(shù)據(jù)的分析，冷卻系統(tǒng)受外溫、濕度影響較大，不同的季節(jié)溫度上升曲線的趨勢(shì)也有較大差距，設(shè)計(jì)PHM預(yù)警模型需要收集大量的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)才能使準(zhǔn)確度和可靠性有所保證。因此此類預(yù)警對(duì)數(shù)據(jù)的突變并不敏感，使用采集頻率較低的信號(hào)即可完成模型的建立和后期運(yùn)行時(shí)期PHM預(yù)警的功能。

由于地面牽引系統(tǒng)PHM可以平臺(tái)化的搭建于城軌運(yùn)營(yíng)公司或者牽引系統(tǒng)供應(yīng)商處，因此不僅優(yōu)化、更新模型較車載PHM更加方便，使得地面牽引系統(tǒng)PHM的預(yù)警模型更新迭代的方式較車載平臺(tái)更豐富且更方便。特別是，搭建于運(yùn)營(yíng)公司處的預(yù)警平臺(tái)還可以在預(yù)警分析時(shí)額外加入車組運(yùn)行數(shù)據(jù)，讓評(píng)判角度更加全面。另外，還可以在平臺(tái)中搭建預(yù)警結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)，系統(tǒng)的存放所有預(yù)警結(jié)果，每次報(bào)出預(yù)警時(shí)可以快速匹配歷史信息，使后續(xù)的判斷工作變得更加簡(jiǎn)便。最后，經(jīng)判斷后的預(yù)警信息通過篩選，若為真實(shí)預(yù)警則推送至維護(hù)人員處進(jìn)行處理，而無(wú)法判斷乃至錯(cuò)誤的預(yù)警信息將提供給設(shè)計(jì)人員更新優(yōu)化預(yù)警模型，通過不斷的提高預(yù)警準(zhǔn)確度，最終達(dá)到降低真實(shí)故障發(fā)生頻率的目的。

4 牽引系統(tǒng) PHM 應(yīng)用實(shí)例

4.1 半實(shí)物仿真應(yīng)用實(shí)例

為驗(yàn)證城軌牽引系統(tǒng)PHM的實(shí)際應(yīng)用效果，搭建城軌牽引系統(tǒng)半實(shí)物仿真平臺(tái)，通過線下真實(shí)硬件環(huán)境和模擬的高壓供電系統(tǒng)對(duì)預(yù)警效果進(jìn)行驗(yàn)證。搭建的半實(shí)物基本結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖3 地面牽引系統(tǒng)PHM預(yù)警平臺(tái)架構(gòu)

圖4 PHM半實(shí)物仿真示意圖

圖4中用于進(jìn)行預(yù)警模型運(yùn)行的牽引控制單元與實(shí)際裝車相同，通過網(wǎng)絡(luò)通信與Labview上位機(jī)相連，模擬車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與牽引控制單元的網(wǎng)絡(luò)通信，并通過網(wǎng)絡(luò)上位機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)讀?。煌ㄟ^硬線連接半實(shí)物系統(tǒng)，模擬牽引系統(tǒng)高壓部分，包括中間直流回路的電氣部件和供電單元等，并通過仿真器上位機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)修改，達(dá)到模擬車輛中間直流回路電氣部件失效、外部輸入電源異常等特殊工況。

以中間直流回路支撐電容異常為例，預(yù)警模型通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中間直流回路電壓的脈動(dòng)分量，即電壓紋波，對(duì)中間直流回路的健康程度進(jìn)行評(píng)估，根據(jù)設(shè)定的閾值實(shí)時(shí)報(bào)出預(yù)警。

圖5為車輛牽引系統(tǒng)中間直流回路電壓值，圖中紅色部分為正常運(yùn)行時(shí)刻的中間直流回路電壓值，當(dāng)運(yùn)行到圖中箭頭時(shí)刻，通過半實(shí)物上位機(jī)修改直流支撐電容值為正常值的二分之一，中間直流回路電壓值出現(xiàn)顯著的紋波，如圖中藍(lán)色部分。測(cè)試過程中，PHM實(shí)時(shí)計(jì)算的中間直流回路電壓紋波值如圖 6、圖7所示，通過將采集的直流電壓值按照一定時(shí)間窗口進(jìn)行分割，針對(duì)每個(gè)窗口分別進(jìn)行快速傅里葉變換（FFT）分析，便可以得到直流電壓的紋波分布。此時(shí)再根據(jù)幅值大小對(duì)不同頻率的紋波進(jìn)行排列，并根據(jù)總紋波電壓判斷中間直流回路的電氣部件是否出現(xiàn)異常。

圖5 中間直流回路電壓值

圖6為牽引系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的中間直流回路電壓紋波情況，圖7為修改電容值后的中間直流回路電壓紋波情況。對(duì)比圖6與圖7，PHM計(jì)算的中間直流電壓基波幅值大體一致，而修改電容值后，電壓紋波值顯著增大，根據(jù)設(shè)定的閾值，報(bào)出諧振回路異常標(biāo)志。

圖6 中間直流回路電壓紋波正常值

圖7 中間直流回路電壓紋波異常值

4.2 實(shí)車應(yīng)用實(shí)例

現(xiàn)階段車輛級(jí)牽引系統(tǒng)PHM已經(jīng)在多種不同型號(hào)列車上進(jìn)行不同程度的應(yīng)用，不同部件的預(yù)警效果各異，但是均在提高維護(hù)檢修效率和避免運(yùn)行故障起到了一定的效果。

在此，以某型號(hào)車組中間直流回路電抗器溫度預(yù)警為例，對(duì)牽引系統(tǒng)PHM的應(yīng)用效果做簡(jiǎn)單介紹。如上文所述，電氣部件的溫度數(shù)據(jù)受環(huán)境溫濕度影響較大，經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的數(shù)據(jù)收集，才可以獲得可信度較高的預(yù)警信息。表1為多個(gè)軌道交通線路車輛數(shù)據(jù)回傳至地面PHM預(yù)警平臺(tái)，并經(jīng)由平臺(tái)內(nèi)置的算法報(bào)出的中間直流回路電抗器溫度預(yù)警，表中標(biāo)注的溫度值為報(bào)出預(yù)警時(shí)前后數(shù)分鐘的最高溫度，處理結(jié)果為盯控人員的具體處理意見，現(xiàn)場(chǎng)反饋結(jié)果則為現(xiàn)場(chǎng)售后人員經(jīng)過車下作業(yè)后填寫的反饋信息。

從報(bào)出的溫度和月份來(lái)看，不同季節(jié)、不同區(qū)域報(bào)出的結(jié)果類似，但是綜合各方面的評(píng)判所得出的結(jié)論也不盡相同。例如，3月至4月為柳絮多發(fā)季節(jié)，對(duì)于即使電抗器溫度低于其他月份也被判定為虛警的預(yù)警信息，也應(yīng)該在收到后及時(shí)對(duì)濾網(wǎng)進(jìn)行處理。類似地，由于各個(gè)月份的平均溫度不同，而電氣部件溫升在相同功率下基本一致，因此預(yù)警判定時(shí)的溫度閾值需要根據(jù)線路所在地理位置進(jìn)行調(diào)整。牽引系統(tǒng)負(fù)責(zé)人員會(huì)根據(jù)綜合判斷的結(jié)論進(jìn)行響應(yīng)，并且會(huì)將處理結(jié)果和實(shí)際情況一并回饋至數(shù)據(jù)庫(kù)中。從表1中的預(yù)警信息可以看出，判斷為實(shí)警的預(yù)警均有效反映出了散熱器和濾網(wǎng)存在的隱患，并可及時(shí)通過現(xiàn)場(chǎng)檢修維護(hù)避免溫度及其相關(guān)次生故障的發(fā)生。當(dāng)該預(yù)警模型的準(zhǔn)確程度達(dá)到特定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或與運(yùn)營(yíng)公司約定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，運(yùn)營(yíng)公司可以根據(jù)實(shí)際情況和預(yù)警結(jié)果決定何時(shí)對(duì)該部件進(jìn)行檢修和維護(hù)工作，從而提高檢修的靈活度，降低運(yùn)行時(shí)相關(guān)故障的發(fā)生概率。

表1 中間直流回路電抗器溫度預(yù)警數(shù)據(jù)表 ℃

5 結(jié)束語(yǔ)

為提升城軌車輛的維修效率，充分考慮到城軌的智能運(yùn)維和綠色低碳需求，介紹城軌牽引系統(tǒng)PHM的基本情況，提出1 種從部件級(jí)到車輛級(jí)的PHM平臺(tái)架構(gòu)：

（1）提出車載牽引系統(tǒng)PHM平臺(tái)的架構(gòu)和預(yù)警維護(hù)閉環(huán)方法，提出1 套部件級(jí)車載牽引系統(tǒng)PHM的實(shí)現(xiàn)方法，并根據(jù)實(shí)際情況，給出幾種硬件設(shè)備的解決方案。

（2）提出地面牽引系統(tǒng)PHM平臺(tái)的架構(gòu)，根據(jù)預(yù)警需求的數(shù)據(jù)量、歷史數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，綜合給出幾種不同部件的預(yù)警測(cè)試方法，并根據(jù)模型優(yōu)化的需求，提出一種閉環(huán)管理的方法。

（3）綜合車載、地面牽引系統(tǒng)PHM平臺(tái)，提出城軌車輛級(jí)牽引系統(tǒng)PHM平臺(tái)，整車PHM主機(jī)將作為中樞系統(tǒng)綜合評(píng)判各個(gè)單車部件預(yù)警，并將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)至地面平臺(tái)中，形成完整的牽引系統(tǒng)故障預(yù)測(cè)和健康管理功能。

（4）通過半實(shí)物仿真和實(shí)車運(yùn)行中對(duì)牽引系統(tǒng)PHM的功能進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證牽引系統(tǒng)PHM的實(shí)際運(yùn)用效果。

牽引系統(tǒng)PHM技術(shù)剛剛邁入應(yīng)用階段，從模型搭建到預(yù)警閉環(huán)處理均有待在后續(xù)工作中進(jìn)行完善。而PHM平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)是建立在較高的預(yù)警準(zhǔn)確率上，不完善的模型和算法反而會(huì)加重現(xiàn)場(chǎng)處置人員和部件維護(hù)人員的工作負(fù)擔(dān)，因此，搭建完整的城軌牽引系統(tǒng)PHM平臺(tái)后，下一步可以在地面、車載平臺(tái)搭載機(jī)器學(xué)習(xí)類的算法，例如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、隨機(jī)森林算法等，以進(jìn)一步提高PHM平臺(tái)穩(wěn)定性，達(dá)到提高預(yù)警準(zhǔn)確度、降低線上故障報(bào)出率的目的。