基于城軌車輛的健康管理系統介紹

歐建中

摘 要：保障城軌車輛健康運營具有重要意義，依托大數據技術等構建城軌車輛健康管理系統是保障城軌車輛安全運行的基礎。本文結合多年工作實踐經驗，立足于構建城軌車輛健康管理系統的意義，闡述城軌車輛健康管理系統的設計方案，以此推動城軌車輛的安全運行。

關鍵詞：城軌車輛;健康管理系統;大數據技術

一、城軌車輛健康管理系統的必要性

隨著我國城市軌道交通建設規模的不斷擴大，構建城軌車輛健康管理系統具有重要的現實意義：首先基于城軌車輛運營安全管理的要求需要構建完善的健康管理系統。近些年隨著我國城軌交通設施的不斷完善，城軌運營負荷急劇上升，列車可靠性要求苛刻、對應急機動能力要求空前提高，面對數量多、客流量大以及運營保障高的特點，要求運營管理部門必須要做好車輛健康管理系統建設工作，以此提升運營管理水平;其次構建城軌車輛健康管理系統是降低城軌車輛安全故障，維護乘客安全的重要舉措。城軌車輛安全運行至關重要，為了降低安全故障發生率必須要借助健康管理系統對城軌車輛進行監測，及時消除隱患問題，提升車輛的運行效率。例如通過城軌車輛健康管理系統可以及時發現車門系統所存在的安全隱患，避免發生各種故障問題而導致的威脅乘客人身健康事故，從而有效保障運營安全與秩序;最后構建城軌車輛健康管理系統是提升城軌運行效益的重要舉措。通過構建城軌車輛健康管理系統可以實現對城軌車輛運行狀態的全天監測，這樣無疑會大大提升車輛的使用效率，促進了城軌運營部門的經濟效益。

二、城軌車輛健康管理系統的設計

1.城軌車輛健康管理系統的目標

圍繞城市軌道交通列車智能運維，采用以數據為驅動、以服務為導向的軌道交通智能化綜合解決方案，構建城軌列車智能運維系統，以保障車輛安全、提升車輛可靠性、降低運用成本、提高車輛運用和維護效率為目標，為用戶提供全面的智能化服務。

2.城軌車輛健康管理系統的構成

城軌車輛健康管理系統主要通過車載系統和地面系統構成，整體車載系統拓撲圖以后期設計聯絡需求為準，車載無線傳輸設備以及配件暫定安裝于頭尾車，互為冗余。列車及所有子系統的故障記錄（包含故障記錄原文件）以及在 MVB 和以太網總線上傳輸的重要信號記錄，通過PIS車地無線傳輸通道發送至地面智能運維系統。地面系統包含正線數據落地、庫內WLAN數據落地、智能運維平臺等部分。實時監視功能覆蓋了列車的各大系統，對在線列車的關鍵系統運行狀態進行遠程實時監視，地面人員可實時掌握列車運行工況。結合相關要求，城軌車輛健康管理系統具體由以下部分組成：

2.1.牽引健康狀態管理系統

牽引變流器健康系統包括健康狀態統計，子系統故障統計，故障等級統計，子系統預警統計，應急事件統計，壽命預警統計等各個維度信息，用于對牽引變流器的健康狀態進行展示。其主要功能：一是監測電機溫度信號。根據電機狀態監測參數，如果電機溫度、牽引狀態、制動狀態、給定牽引力、實際牽引力提取特征值，特征值超出正常分布范圍;二是逆變模塊。主要是根據牽引狀態、制動狀態、給定牽引力、實際牽引力、逆變輸出端U、V相電流、電機轉速綜合分析逆變電流諧波特征值，特征值超出正常范圍。如果預測逆變電流諧波過大，則要報警，回段檢修;三是根據網壓、中間電壓、牽引狀態、制動狀態，判定網壓傳感器故障，如果存在故障則要保護、停機，回段立即檢修;四是蓄電池狀態異常監測。根據蓄電池狀態監測參數，如電壓、電流、溫度提取蓄電池狀態特征參數，狀態特征參數超出正常分布范圍。

2.2.弓網健康狀態管理系統

該系統的主要目的就是實時傳輸列車運行位置信息和故障信息，動態掌握列車弓網運行狀態。根據多年工作實踐調查，該故障信息主要包括拉出值、導高、燃弧、溫度等超限類別，同時超限級別可設置為一級超限、二級超限、三級超限，同時超限數據對應發生時間以及公里標信息。另外，對超限數據進行分類別、分時間進行匯總統計分析。弓網健康管理初版顯示頁面如圖1所示：

2.3.走行部健康狀態管理系統

走行部健康頁面由列車狀態狀態統計，報警記錄，具體列車各車廂詳情，軸箱軸承故障趨勢（表1），軸箱軸承報警細分類統計，踏面故障趨勢，踏面報警細分類統計和輪軌狀態線位圖組成。

列車狀態狀態統計：通過顏色標記列車走行部健康狀態。

報警記錄：實時展示當前的走行報警記錄。

車廂詳情：該模塊與健康狀態統計子模塊聯動，當用戶選擇具體的某列車時，本模塊展示選中車輛的有故障發生或亞健康狀態的車廂的各個取位點的狀態。

軸箱軸承故障趨勢：用于顯示一段時間范圍內軸箱軸承設備的亞健康和故障數量趨勢。

踏面故障趨勢：用于顯示一段時間范圍內踏面設備的亞健康和故障數量趨勢。

軸箱軸承報警細分類統計：顯示軸箱軸承報警細分類統計，展示報警分類的百分比和次數。

三、結束語

總之，基于城市軌道交通建設規模的不斷擴大，構建城軌車輛健康管理系統對保障地鐵安全運行，提升地鐵運行經濟效益具有重要意義。因此我們要發揮大數據、云計算等技術的優勢構建城軌車輛健康管理系統，實現對城軌車輛的實時在線監測管理。

參考文獻：

[1]李慧，趙躍鵬，孫濤，無人駕駛城軌車輛轉向架健康管理系統分析[J].智慧軌道交通2022（01）：52-54

[2]李麗;王浩強;董志權;王清華;劉中林，城軌車輛大數據平臺設計與應用[J].智慧軌道交通2022（01）：48-51

[3]梁少喆.地鐵障礙物與脫軌檢測裝置的設計與分析[D].北京：北京交通大學，2015