大數(shù)據(jù)地鐵車輛牽引系統(tǒng)故障診斷技術(shù)的分析

萬山林

（常州市軌道交通發(fā)展有限公司，江蘇 常州213001）

對現(xiàn)階段的地鐵運行做具體的分析會發(fā)現(xiàn)，地鐵車輛牽引系統(tǒng)故障對地鐵的運行穩(wěn)定和安全有著重要的影響，所以積極的進行故障分析與解決有突出的現(xiàn)實意義。就當(dāng)前掌握的資料來看，在牽引系統(tǒng)故障分析的時候，無法對部分故障做及時預(yù)測和處理，這對于地鐵車輛的運行是非常不利的，所以強調(diào)故障的深入性分析與總結(jié)是非常必要的。大數(shù)據(jù)技術(shù)的利用可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘，從而判斷數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，這對于故障預(yù)測和處理有積極的作用，所以在地鐵車輛牽引系統(tǒng)的故障診斷中，積極的使用大數(shù)據(jù)技術(shù)現(xiàn)實意義顯著。

1 故障診斷現(xiàn)狀

對地鐵車輛的具體運行做分析發(fā)現(xiàn)牽引故障是其出現(xiàn)的主要故障之一，所以在實踐中出于故障規(guī)避的需要，必須要做好牽引故障的分析和處理[1]。在具體的故障處理中，故障診斷是必須要重視的，因此掌握牽引系統(tǒng)故障診斷價值巨大。從概念分析來看，所謂的牽引系統(tǒng)故障診斷具體指的是在系統(tǒng)部件不分解的情況下對系統(tǒng)的運行狀況做檢測，并確定故障發(fā)生部位以及引發(fā)故障原因的活動。

在目前的地鐵車輛故障診斷中，使用的診斷系統(tǒng)主要有兩種，一種是車外診斷系統(tǒng)，即使用一些輔助性檢測儀器進行故障的判斷，目前實踐中利用的測試臺模擬故障尋找故障原因的方法就屬于車外診斷。基于實踐總結(jié)可知，因為地鐵車輛的故障發(fā)生具有非常明顯的隨機性，所以利用車外診斷系統(tǒng)做故障的判斷需要花費較多的時間，而且故障的捕捉準(zhǔn)確性也比較的差。另外一種是車載診斷系統(tǒng)。現(xiàn)階段的地鐵車輛在運行實踐中安裝了參數(shù)記錄儀，該儀器可以將車輛運行的實時數(shù)據(jù)進行記錄，比如電壓電流、電動機運行溫升等參數(shù)，這些數(shù)據(jù)能夠在司機的操作臺上進行顯示，不過其顯示比較簡單，所以在故障發(fā)生的時候，其可以起到提示作用，但是無法實現(xiàn)故障的分析。總之，兩種診斷系統(tǒng)均存在著缺陷，無法為地鐵車輛潛在故障進行預(yù)測，所以其使用的整體價值不高。

2 大數(shù)據(jù)背景下的故障

出于地鐵車輛及時維護診斷的需要，在車輛安全保障工作實施中可以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)來做故障的診斷和分析。基于故障診斷和分析的具體需要，故障診斷系統(tǒng)可以按照監(jiān)控中心層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、車載設(shè)備層和維修中心層做具體的配置，基于具體的配置，系統(tǒng)可以分為監(jiān)控中心層、車輛段分系統(tǒng)和車載級分系統(tǒng)三個部分，下圖是系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖。

在故障的具體診斷中，出于診斷準(zhǔn)確性的考慮，在系統(tǒng)中還需要引入專家?guī)斓母拍睢＜規(guī)煸诠收显蚍治龊图皶r修復(fù)故障方面有突出的效果，是系統(tǒng)故障處理時間與大數(shù)據(jù)的有效結(jié)合，其實現(xiàn)了故障預(yù)處理、故障預(yù)報、故障定位和故障處理的集合。基于故障診斷的具體需要，系統(tǒng)的功能如下：（1）應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)建立系統(tǒng)知識庫，用來存儲設(shè)計階段所形成的圖紙文件、故障模式的影響和危害性分析資料以及各類型的試驗數(shù)據(jù)。（2）基于大量的故障處理構(gòu)建信息庫，并在大數(shù)據(jù)技術(shù)基礎(chǔ)上建成故障癥兆庫、故障處理模式庫等等。（3）建立故障分析鏈，實現(xiàn)對故障的準(zhǔn)確判斷和分析。

2.1 監(jiān)控中心層。從功能來看，監(jiān)控中心層的主要功能是對各車輛段的故障進行收集，并從整體入手做故障產(chǎn)生原因的分析，最終的分析數(shù)據(jù)可以為故障的應(yīng)急處理提供支持和參考[2]。就監(jiān)控中心層的具體利用來看，其需要實現(xiàn)監(jiān)控中心和各車輛段分系統(tǒng)能夠之間的信息共享，具體包括故障診斷信息和其他的信息，這樣，系統(tǒng)范圍內(nèi)的聯(lián)動效果會更加的突出，故障處理的實際水平會明顯的提升，車輛故障檢修中的成本費用也會明顯的降低。總的來講，車輛牽引系統(tǒng)的故障產(chǎn)生并不是無跡可尋的，通過大量的數(shù)據(jù)資料分析可以發(fā)現(xiàn)故障發(fā)生的具體規(guī)律，也能夠了解到引發(fā)故障的具體原因，這可以為故障的具體診斷提供參考，從而達到診斷效率提升，準(zhǔn)確性提高的目的。

2.2 車輛段分系統(tǒng)。對車輛段分系統(tǒng)做具體的分析發(fā)現(xiàn)其主要由接入裝置、路由器、局域網(wǎng)開關(guān)、以太網(wǎng)開關(guān)以及服務(wù)器等構(gòu)成。該部分的主要功能是實現(xiàn)對各車輛段車輛的實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)收集以及評估和組織維修。從具體的分析來看，故障的發(fā)生具有隨機性，通過車輛段分系統(tǒng)的應(yīng)用及時的記錄各個時間發(fā)生的故障，這樣可以基于故障的發(fā)生時間和部位，并使用大數(shù)據(jù)實現(xiàn)相應(yīng)的分析[3]。如此一來，各部位故障的具體發(fā)生規(guī)律分析會更加的準(zhǔn)確，在掌握規(guī)律的基礎(chǔ)上，車輛段各車輛每個結(jié)構(gòu)和部件的檢修等會有明顯的方向，具體的檢修工作實效性會有顯著性的提升。

2.3 車載級分系統(tǒng)。車載級分系統(tǒng)是基于大數(shù)據(jù)構(gòu)建的車輛牽引故障診斷系統(tǒng)的重要組成部分，就該系統(tǒng)的具體配置來看，其主要包括了配置有32 位處理器的計算機控制系統(tǒng)和車輛內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。就車載級分系統(tǒng)的具體應(yīng)用來看，其主要的功能有五個，分別是故障信息的全面采集、信息傳輸、信息的預(yù)處理、故障的簡單診斷和故障的應(yīng)急處理。總體來講，在車輛牽引故障診斷系統(tǒng)中，車載級分系統(tǒng)是最為核心的一個系統(tǒng)，其不僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)信息的收集與判斷分析，還能夠基于信息的處理對故障做相應(yīng)的處理，所以在故障的整體診斷和處理中，車載級分系統(tǒng)的應(yīng)用價值突出。當(dāng)然，其他兩部分的價值也是不容忽視的，因為三者的聯(lián)合實現(xiàn)了系統(tǒng)整體功能的進一步發(fā)揮，如此一來，故障診斷和處理的實效性會更突出。

3 故障診斷系統(tǒng)的應(yīng)用效果對比

基于大數(shù)據(jù)故障分析技術(shù)建設(shè)地鐵車輛故障診斷分析系統(tǒng)并對其進行應(yīng)用發(fā)現(xiàn)其具有三個方面的突出優(yōu)勢：（1）故障診斷的快捷性。對比過去的地鐵車輛牽引系統(tǒng)故障診斷周期和應(yīng)用新系統(tǒng)后的故障診斷周期會發(fā)現(xiàn)診斷周期存在著30%～40%的時間縮短，這說明新系統(tǒng)的利用可以更加快捷的診斷故障，從而加快故障的解決速度。（2）故障診斷的準(zhǔn)確定位明顯提升。從新系統(tǒng)應(yīng)用來看，因為其有更多的數(shù)據(jù)分析，所以基于數(shù)據(jù)總結(jié)和判斷，故障的定位準(zhǔn)確率進一步提升。目前的系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)果表示，故障定位準(zhǔn)確率達到了99.7%。（3）系統(tǒng)應(yīng)用有效地預(yù)防了故障的發(fā)生。在大數(shù)據(jù)技術(shù)利用基礎(chǔ)上，基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的使用可以實現(xiàn)故障的可預(yù)見，在預(yù)見故障的基礎(chǔ)上做故障預(yù)防，故障的發(fā)生率明顯的降低。

綜上所述，地鐵作為現(xiàn)代城市公共交通的重要組成部分，強調(diào)其建設(shè)和應(yīng)用有突出的現(xiàn)實意義。就地鐵的實際應(yīng)用分析來看，其應(yīng)用過程中會存在著牽引系統(tǒng)故障，出于車輛穩(wěn)定和安全運行的考慮，基于大數(shù)據(jù)構(gòu)建具有針對性的故障診斷系統(tǒng)有十分突出的現(xiàn)實價值，所以在分析故障診斷現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上對故障診斷系統(tǒng)的建設(shè)做分析與討論現(xiàn)實意義顯著。