機(jī)車車載安全防護(hù)系統(tǒng)（6A系統(tǒng)）數(shù)據(jù)的應(yīng)用

摘 要：機(jī)車，作為一種大運(yùn)量的交通工具，在現(xiàn)代社會(huì)中占據(jù)著越來(lái)越重要的地位，與此同時(shí)，機(jī)車的運(yùn)行質(zhì)量和運(yùn)行安全狀態(tài)是機(jī)車使用中最重要的問(wèn)題。近年來(lái)機(jī)車車載安全防護(hù)系統(tǒng)的興起為提升機(jī)車運(yùn)行安全提供了解決的新方案。本文從機(jī)車車載安全防護(hù)系統(tǒng)的基本含義及組成入手，重點(diǎn)探討了機(jī)車車載安全防護(hù)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：機(jī)車；車載安全防護(hù)系統(tǒng)；數(shù)據(jù)應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.107

1 前言

機(jī)車車載安全防護(hù)系統(tǒng)（6A系統(tǒng)）的研發(fā)針對(duì)于機(jī)車行駛過(guò)程中，可能危及行車安全的重要事項(xiàng)、重點(diǎn)部位和重點(diǎn)部件等，基于機(jī)車本身已經(jīng)裝備的產(chǎn)品，提供功能完善、綜合集成等的平臺(tái)化及集成化防護(hù)系統(tǒng)。現(xiàn)階段6A系統(tǒng)具有的主要功能包含行走部件故障檢測(cè)、空氣制動(dòng)部件實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、防火模塊控制、供電系統(tǒng)安全檢測(cè)、視頻監(jiān)控及記錄、高壓絕緣控制等。

2 6A系統(tǒng)分析

多年來(lái)，眾多科研院所和研究機(jī)構(gòu)對(duì)于機(jī)車車載安全投入了巨大的人力物力進(jìn)行研發(fā)。機(jī)車車載安全防護(hù)系統(tǒng)就是最新研究成果應(yīng)用于機(jī)車安全防護(hù)中的典型例子。科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步使得機(jī)車制造、電子技術(shù)和集成電路等領(lǐng)域發(fā)生了翻天覆地的變化。在各種與之相關(guān)的技術(shù)都已經(jīng)成熟的基礎(chǔ)上，具備統(tǒng)一的接口、界面、平臺(tái)的系統(tǒng)化管理手段和平臺(tái)設(shè)計(jì)水到渠成，機(jī)車車載安全防護(hù)系統(tǒng)就是在這樣的背景下產(chǎn)生的。6A系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循一致性、安全性、融合性、可靠性和系統(tǒng)性等遠(yuǎn)足。與此同時(shí)，該系統(tǒng)應(yīng)具有集成檢測(cè)和控制的安全管理系統(tǒng)。

3 6A系統(tǒng)數(shù)據(jù)應(yīng)用分析

3.1 6A系統(tǒng)數(shù)據(jù)類型探討

現(xiàn)階段常用的6A系統(tǒng)通過(guò)內(nèi)部中央處理平臺(tái)及以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)內(nèi)部各個(gè)子系統(tǒng)之間的通信。6A系統(tǒng)獲取的內(nèi)外部信息依據(jù)數(shù)據(jù)類型和使用的用途不同大體可以分為以下三類：警告提示信息、時(shí)空基準(zhǔn)下的共用數(shù)據(jù)、過(guò)程數(shù)據(jù)。

6A系統(tǒng)與機(jī)車運(yùn)行記錄系統(tǒng)采用相同的時(shí)空坐標(biāo)基準(zhǔn)，并采集機(jī)車車輛特征數(shù)據(jù)、機(jī)車牽引、制動(dòng)、風(fēng)量和壓力等運(yùn)行數(shù)據(jù)作為6A系統(tǒng)的公用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提供給各子統(tǒng)，用于機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)、記錄和在線分析。6A系統(tǒng)時(shí)空基準(zhǔn)及公用數(shù)據(jù)主要包含4種：（1）時(shí)間基準(zhǔn)數(shù)據(jù)；（2）機(jī)車車輛特征數(shù)據(jù)；（3）機(jī)車運(yùn)用數(shù)據(jù)；（4）制動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)。

6A系統(tǒng)能夠檢測(cè)、監(jiān)測(cè)和記錄走行部、車頂絕緣狀態(tài)、制動(dòng)狀態(tài)和列車供電狀態(tài)外，同時(shí)通過(guò)數(shù)據(jù)分析，產(chǎn)生警告和提示數(shù)據(jù)。過(guò)程數(shù)據(jù)主要包括由走行部監(jiān)測(cè)、空氣制動(dòng)安全監(jiān)測(cè)、列車供電監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)控與記錄裝置產(chǎn)生的過(guò)程數(shù)據(jù)，主要包括振動(dòng)數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、流量和壓力數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、供電監(jiān)測(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)等。

3.2 6A系統(tǒng)數(shù)據(jù)深加工

6A系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)只是系統(tǒng)運(yùn)行的第一步，如何分析各種檢測(cè)得到的信息，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的深加工以求發(fā)現(xiàn)機(jī)車故障模式，最終排除機(jī)車安全隱患，指導(dǎo)機(jī)車設(shè)計(jì)和制造。現(xiàn)階段6A系統(tǒng)數(shù)據(jù)深加工模式可以分為模型學(xué)習(xí)、運(yùn)用和改進(jìn)三個(gè)階段。具體來(lái)看，各階段分析如下。

（1）模型學(xué)習(xí)階段。6A系統(tǒng)采集的主要信息有運(yùn)行狀態(tài)信息、機(jī)車力學(xué)信息、機(jī)車絕緣性能等主要的指標(biāo)，可以作為初始信息儲(chǔ)存在6A系統(tǒng)中，各種故障的判別條件通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)踐得到，并于機(jī)車信息相比對(duì)。特征數(shù)據(jù)模塊中的特征頻率、頻帶內(nèi)能量分布等可能導(dǎo)致事故發(fā)張的原始數(shù)據(jù)通過(guò)編碼或者預(yù)處理等方式輸入到學(xué)習(xí)算法中。

（2）模型運(yùn)用階段。一般情況下，該階段可以通過(guò)以下兩步實(shí)現(xiàn)：首先輸入檔次運(yùn)用的特征數(shù)據(jù)和機(jī)車車載信息結(jié)果到GMM診斷機(jī)中，如果沒(méi)有診斷出異常情況，就停止歷史數(shù)據(jù)的診斷，否則進(jìn)行下一步操作。其次，進(jìn)行近期歷史特征數(shù)據(jù)的診斷，當(dāng)診斷結(jié)果表示確實(shí)存在特征值的變化，就能判定機(jī)車出現(xiàn)異常。在前兩步結(jié)果相同的時(shí)候，能夠斷定并輸出最終診斷結(jié)果，如果兩種判斷不相同，則輸出故障提示。

（3）模型改進(jìn)階段。該階段主要進(jìn)行模型的進(jìn)一步分析，在該步驟中，機(jī)車的維修部門輸入機(jī)車的故障信息到機(jī)車系統(tǒng)中，然后依據(jù)故障類型、故障部位給出機(jī)車維修的決策。在維修完成之后，由維修部門提供維修回執(zhí)，地面專家系統(tǒng)根據(jù)回執(zhí)的信息對(duì)診斷模塊和GMM模塊進(jìn)行改進(jìn)。

3.3 6A系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)際應(yīng)用舉例分析

（1）在線應(yīng)用。6A系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)通過(guò)中央處理平臺(tái)進(jìn)行處理，并顯示在數(shù)據(jù)終端中，一旦出現(xiàn)故障，能夠?qū)︸{駛者進(jìn)行報(bào)警和提示。司機(jī)可以根據(jù)機(jī)車故障提示進(jìn)行故障的處理，最終保證機(jī)車的正常行駛。很多其他的故障信息可以由機(jī)車乘務(wù)人員進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。（2）離線地面系統(tǒng)分析。6A系統(tǒng)經(jīng)由地面專家系統(tǒng)對(duì)采集和監(jiān)控的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和選擇，該系統(tǒng)不僅僅對(duì)儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，還能夠?qū)ο到y(tǒng)和機(jī)車未來(lái)的趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。例如在事件分析中，通過(guò)對(duì)機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)信息、機(jī)車運(yùn)行記錄裝置信息和子系統(tǒng)信息進(jìn)行整合，能夠得出機(jī)車運(yùn)行中的基本特征信息。對(duì)于機(jī)車運(yùn)行中是否出現(xiàn)火災(zāi)、供電情況是否異常和絕緣性能是否正常等進(jìn)行控制。（3）應(yīng)用于機(jī)車性能的升級(jí)。例如在機(jī)車轉(zhuǎn)向架的檢測(cè)，能夠?yàn)樘囟C(jī)械系統(tǒng)的參數(shù)改進(jìn)提供依據(jù)。轉(zhuǎn)向架在機(jī)車行駛過(guò)程中的溫度和震動(dòng)信息是提升安裝質(zhì)量的重要參數(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

機(jī)車作為交通運(yùn)輸復(fù)雜系統(tǒng)中重要的一環(huán)，其安全控制需要機(jī)器、人、管理和環(huán)境等多種因素共同參與。通過(guò)上文的分析可以看出，機(jī)車車載安全防護(hù)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)車運(yùn)行過(guò)程中狀態(tài)及參數(shù)的實(shí)時(shí)采集和分析，為保證機(jī)車運(yùn)行安全和性能提升，提供了很好的技術(shù)手段。

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作者簡(jiǎn)介：王立強(qiáng)（1989-），男，山東五蓮人，本科，助理工程師，研究方向：6A系統(tǒng)的維護(hù)。endprint