地鐵車門系統遠程監測與故障智能診斷系統技術分析

王亞漢

摘 要：地鐵車門系統遠程監測與故障智能診斷系統主要通過將地鐵車門故障相關診斷系統與專業網絡技術結合起來，形成對地鐵車門系統故障信息管理、危害度分析、故障定障診斷、故障預測于一體的地鐵車門故障診斷系統，從而對車門系統故障維修提供良好的決策支持，提高車門系統故障檢修效率。

關鍵詞：地鐵車門;遠程監測;智能診斷

1 概述

由于現今國內地鐵運營負荷普遍較大，高峰期列車嚴重過載，車門由于擠壓震動等原因，工作環境惡劣，使得地鐵列車車門成為整個車輛中故障頻發的部分，故障發生時會表現出不同的信息征兆。當列車車門系統出現故障時，通過搜索、分析車門運行當中表現出的異樣征兆，采用合適的故障診斷方法，得出可能發生的故障原因。隨著人工智能技術的發展，故障診斷技術日趨成熟和多樣化。

將地鐵車門故障相關診斷系統通過長期實踐積累出的經驗知識與專業網絡技術結合起來，從而形成對地鐵車門系統故障信息管理、危害度分析、故障定障診斷、故障預測于一體的地鐵車門故障診斷系統，對車門系統故障維修提供良好的決策支持，提高車門系統故障檢修效率[1]。

2 門系統故障檢修和維護的現狀

2.1 傳統的故障處理模式

目前地鐵車門系統故障的傳統處理模式如下：

2.2 存在的不足

車門系統故障的傳統處理模式存在如下缺陷與不足：

（1）不能對故障及安全隱患進行預測和預警;

（2）故障發生后不能及時得到解決方案;

（3）由于故障目標不明確，普查工作量巨大，容易造成誤判。

3 車門智能診斷系統關鍵技術與功能

3.1 系統主要功能

車門智能診斷系統可以遠程實時監控各個地鐵的車門的工作情況，使得各級管理人員和工程人員可以通過網絡遠程了解車門的實時的運行情況，主要功能包括：

（1）遠程在線監測;

（2）典型故障診斷，包括門控器診斷信息和典型故障診斷;

（3）亞健康預測，包括機械、機電、電氣配合亞健康預測和關鍵部件使用時間/次數預警;

（4）智能運營維護;

（5）統計分析。

3.2 系統網絡拓撲

總體架構圖：車門遠程監測與故障智能診斷系統統主要由智能門控器、車內傳輸系統、車地傳輸系統、服務器傳輸系統以及客戶端等組成。

3.3 車載監測設備

車載監測設備位于軌道車輛的車廂內，主要為智能門控器。傳統的無智能運維功能門控器中，運行狀態和故障狀態，是將車門運行的數據在門控器中進行分析判斷，將分析判斷的狀態（如車門開、關門狀態、內緊急解鎖狀態、隔離狀態）和故障（嚴重故障類型、輕微故障類型）的結果，通過網絡數據位發送到TCMS。TCMS根據發送的狀態數據位進行顯示。

智能門控器是將車門運行的原始數據（如電機電流、位置、各開關狀態）等通過以太網和無線傳輸發送到地面平臺上，地面平臺的運維系統將數據進行分析判斷，并在地面平臺系統上進行顯示，從而實現遠程監控。主要類型有：

3.3.1 智能門控器（無線）

（1）可動態采集和傳輸門系統工作數據（電機電流、轉速、轉角、門控器各種IO信號、門控器故障代碼）;

（2）電氣接口：支持MVB、485/CAN通信子板;

（3）支持車廂內470 MHz無線自組網傳輸、支持車地3G/4G/WIFI傳輸;

（4）應用范圍：適用于老線改造。

3.3.2 智能門控器（以太網）

（1）可動態采集和傳輸門系統工作數據（電機電流、轉速、轉角、門控器各種IO信號、門控器故障代碼）;

（2）電氣接口：支持MVB、485/CAN通信子板;

（3）支持車輛和車廂內的雙以太網組網傳輸;

（4）應用范圍：適用于新車車門系統。

3.4 故障的遠程實時監測

系統會自動采集車門的各種運行參數的數據信息，通過監測電機、門控器的工作狀態，優先預測以下的門系統的常見故障：無法電動關門、開不到位、三秒不解鎖、阻力過小、阻力過大等故障，并能初步分析出產生這些故障的原因，并與該車門的歷史數據通過智能算法的比較，判斷未來出現故障的概率，診斷車門是否處于亞健康狀態，通過系統的亞健康知識庫智能化判斷當前的車門可能存在的問題以及檢修的范圍。

3.5 部件亞健康分析及壽命預測

車門預診斷的根本依據，是大量的車門運行試驗數據的積累。通過大數據分析的結果，來判斷車門當前運行曲線，是哪種車門異常造成的，從而推斷出亞健康的狀態和隱患部件。

車門亞健康的預測種類及判斷依據如下：（不限于以下，應用數據將繼續積累增加）

3.6 移動維修功能

在車輛檢測和維修現場，維護人員可通過移動終端對現場問題的情況和維修過程進行數據記錄、拍攝現場照片;也可通過手機客戶端，查詢問題故障的檢查和維修方法。

故障發生時，對于亞健康狀態，通過手機上的故障原因規則庫的指導，維護人員可開展有針對性的車門設備的檢測，大大減少和降低維護人員的人數、技術成熟度要求和維護成本。

3.7 技術專家遠程會診

對于車門出現的一些疑難雜癥問題，地鐵公司可以通過系統發起和邀請相關的技術專家遠程對設備故障進行異地會診，由于信息和數據的齊備性，從而提高了診斷的準確性和實時性，同時還有利于專家、診斷資源等的共享。

4 運維需求及建議

國內目前有廣州、北京、南京、成都、天津、杭州等多條地鐵車輛裝了車門智能診斷系統。隨著相關配套設施和技術的不斷完善，地鐵車輛車門系統遠程監測與故障智能診斷系統也將會在國內軌道交通中得到更多的應用。

截至目前，該智能診斷系統已經裝車試運營長達3年左右。實踐證明，其為地鐵車輛日常維保、故障處理等帶來了諸多便利，并提高了效益。具體表現如下：

（1）發生故障后，自動記錄故障發生過程的完整信息，進行故障原因分析，避免同類故障發生，有助于充分了解車門系統性能，為改進維修水平提供有力技術支撐;

（2）揭示故障的原因、程度、部位，為系統智能維護檢修提供科學依據，延長設備壽命周期，降低維修費用，降低運營維護成本;

（3）及時發現故障的早期征兆，采取相應措施，避免、減緩、減少重大事故的發生，提高地鐵車門系統運行可靠性和安全性。

因此，在新車采購項目中，可在技術咨詢階段提出要求，在每列車的每個車門安裝該智能診斷系統，并將相關技術要求詳細落實到用戶需求書中，以便項目實施。

參考文獻：

[1]孫晨，吳視東，汪會志.地鐵車門故障診斷專家系統軟件設計[J].科技視界，2014（33）：9-10.

[2]周巧蓮，金碧筠，冒玲麗，等.基于貝葉斯網絡地鐵車門系統可靠性分析和故障診斷[J].沈陽工業大學學報，2014

（4）：441-445.

[3]施文，陸寧云，姜斌，等.數據驅動的地鐵車門微小故障智能診斷方法[J].儀器儀表學報，2019，40（6）：192-201.

[4]賴芳盛.地鐵列車客室車門可靠性分析及應用研究[J].中國高新技術企業，2013（3）：39-40.