高速鐵路運架設備遠程智能故障診斷技術分析

康 磊

（中鐵二十局集團第二工程有限公司，北京 100142）

高鐵運架設備主要包括運梁車、提梁車、架橋機等。上述設備基本上都是采用液壓傳動結構，而且多數的作業環境都是在露天環境下，同時，運架設備的作業流動性比較大，設備基本上都是大型的機械設備，結構相當復雜，一旦出現故障對工程的進度以及質量有非常大的影響，因此，為了保證高鐵運架設備的正常運行，建立遠程智能診斷系統是非常有必要的。

1 遠程智能故障診斷技術研究現狀

遠程故障診斷技術是建立在故障診斷技術與計算機網絡及技術相結合的基礎上的，故障診斷的進行需要在工程機械設備上建立起狀態監測點，完后在設備運行過程中采集運行數據，是一項全新的故障診斷技術。遠程故障診斷技術從最初的文件形式一直發展到今天的服務器體系結構，在結構上以及診斷方法上都實現了巨大的變革，現代的遠程故障診斷技術已經有了人工智能的體現，也逐漸成為遠程故障診斷的潮流。智能故障診斷主要是通過檢測、模型、知識、感知等多種方法的集合來實現遠程故障診斷的，遠程故障診斷技術的出現使得現代工程機械設備的故障診斷方法更加靈活與方便，而且還能實現對故障診斷資源的網絡共享。對著現代工程機械設備的自動化、復雜化程度不斷提升，故障診斷的難度也越來越大，因此，在進行大型工程機械設備的故障診斷時人們越來越多地開始考慮人防智能的診斷方法。

2 高鐵運架設備遠程智能故障診斷系統總體方案分析

鑒于高鐵運架設備安全管理以及服務管理的具體要求，高鐵運架設備遠程智能故障診斷體系的建立主要采用到了GSP/GPRS技術、Internet BS/技術以及車載計算機控制技術，而診斷方法則主要使用了基于信號和基于知識的故障診斷方法。整個故障診斷系統的構架分為了設備監控層、網絡傳輸通道、遠程智能診斷服務中心等三個部分[1]。

2.1 設備監控層

在該層中主要包括了車載控制系統以及車載的終端設備兩個部分。主要是安裝在運架設備上，其主要作用是針對運架設備展開日常運行狀態的檢測，并實現對設備的智能控制。設備運行狀態的信息的數據傳輸則主要是通過GPRS/GPS數據采集傳輸終端來完成的，在設備上安裝的傳感器會將設備的故障信息傳輸到車載計算機數據終端，客戶端會同步提示用戶故障。設備監理層的邏輯結構圖如圖1所示。

圖1 設備監控層的邏輯結構圖

通過圖1可以看出，由檢測前端來對底層設備和系統的運行狀態等方面的數據開展搜集工作，并對其進行一定程度的處理，整理完成后將其送入監控系統的數據融合模塊中，使信號得以集中呈現。又因為這些信號存在重復或相互重復的問題，需要對這一過程進行規范，然后送入系統狀態評估、實時狀態監測和故障診斷并行的三個處理模塊中。一旦出現一些問題，由實時檢測模塊來判斷是哪種故障，并由此推理該故障會對制造過程產生何種影響，形成相應的進行控制的策略和方法，再傳輸給控制器，進行相應的調整。

2.2 網絡傳輸通道

網絡傳輸通道的主要作用是將設備的運行狀態信息以及故障信息及時地傳輸到遠程服務中心。其主要是由GPS/GPRS衛星、遠程網絡協議記憶基礎網絡、Internet網絡服務器等幾個部分組成[2]。衛星定位系統的基礎上，可以實現數據的實施通訊以及轉化，通過地面設施、空間衛星以及用戶終端等可以為用戶提供在高速運動構成中的通信網絡以及互聯網服務。可支持所有主要的話音和數據傳輸標準，可以承載任何類型的業務，包括普通話音、數據、圖像等。無線接入系統在現場、局部診斷中心和遠程診斷中心之間建立連接，無須改變單位現有的有線通信線路，而且投資少，建設周期短，維護、升級、擴容方便。

3 遠程智能診斷服務中心系統

遠程智能診斷服務中心主要設置在高鐵運架設備的制造中心或研究中心中，該系統主要包括知識庫、數據庫、推理機、解釋機制以及設備維護和管理模塊等。智能診斷系統結構如圖2所示。系統的數據庫以及知識庫是需要用戶來建立的，在數據庫以及知識庫的基礎上，系統在運行過程中推理機會讀取到設備的故障信息，然后經過知識庫中的知識來進行推理并給出故障診斷的結論，并將該結論以數據的形式存儲在數據庫中，該系統的服務器采用的工作平臺是以Windows 2000操作系統為基礎的。當系統在針對遠程運架設備進行故障診斷以及維護時，首先會將采集的設備運行狀態信息進行分析，包括設備的位置、移動軌跡以及其工作區域等相關的信息。而智能診斷設備通過信息分析不僅能夠實現對設備的直接診斷，并提供可能會出現的故障以及故障發生的AV，這樣用戶就能快速地找到故障點并且有針對性地進行故障處理。另外，系統還具備在線輔助診斷功能，用戶可以在此基礎上進行故障信號分析，應對設備的運行趨勢進行預報，同時還可以通過遠程計算機來使用服務中心的各種診斷工具以及專家診斷系統對故障進行診斷。

圖2 智能診斷系統結構

4 結語

隨著我國經濟的高速發展，高速鐵路系統的建設正在大規模地開展，但是高速鐵路的建設對工程建設項目的工期、施工進度以及工程質量等都有很高的要求，高鐵運架設備的現代化程度也在不斷地提升。而設備經常會暴露在粉塵、太陽照射、風雨侵蝕的環境下，惡劣的工作環境導致設備出現故障的頻率比較高，且高鐵運架設備的工作性質比較特殊，導致其在進行故障處理的時候難度比較大。該診斷系統實現了高鐵運架設備故障診斷的模塊化、集成化。為高鐵運架設備而充分發揮其作用提供了信息化的平臺，提升了高速鐵路運架設備故障診斷的效率，保證了高鐵運架設備的安全、穩定運行。