基于城轨车辆的健康管理系统介绍

欧建中

摘 要：保障城轨车辆健康运营具有重要意义，依托大数据技术等构建城轨车辆健康管理系统是保障城轨车辆安全运行的基础。本文结合多年工作实践经验，立足于构建城轨车辆健康管理系统的意义，阐述城轨车辆健康管理系统的设计方案，以此推动城轨车辆的安全运行。

关键词：城轨车辆;健康管理系统;大数据技术

一、城轨车辆健康管理系统的必要性

随着我国城市轨道交通建设规模的不断扩大，构建城轨车辆健康管理系统具有重要的现实意义：首先基于城轨车辆运营安全管理的要求需要构建完善的健康管理系统。近些年随着我国城轨交通设施的不断完善，城轨运营负荷急剧上升，列车可靠性要求苛刻、对应急机动能力要求空前提高，面对数量多、客流量大以及运营保障高的特点，要求运营管理部门必须要做好车辆健康管理系统建设工作，以此提升运营管理水平;其次构建城轨车辆健康管理系统是降低城轨车辆安全故障，维护乘客安全的重要举措。城轨车辆安全运行至关重要，为了降低安全故障发生率必须要借助健康管理系统对城轨车辆进行监测，及时消除隐患问题，提升车辆的运行效率。例如通过城轨车辆健康管理系统可以及时发现车门系统所存在的安全隐患，避免发生各种故障问题而导致的威胁乘客人身健康事故，從而有效保障运营安全与秩序;最后构建城轨车辆健康管理系统是提升城轨运行效益的重要举措。通过构建城轨车辆健康管理系统可以实现对城轨车辆运行状态的全天监测，这样无疑会大大提升车辆的使用效率，促进了城轨运营部门的经济效益。

二、城轨车辆健康管理系统的设计

1.城轨车辆健康管理系统的目标

围绕城市轨道交通列车智能运维，采用以数据为驱动、以服务为导向的轨道交通智能化综合解决方案，构建城轨列车智能运维系统，以保障车辆安全、提升车辆可靠性、降低运用成本、提高车辆运用和维护效率为目标，为用户提供全面的智能化服务。

2.城轨车辆健康管理系统的构成

城轨车辆健康管理系统主要通过车载系统和地面系统构成，整体车载系统拓扑图以后期设计联络需求为准，车载无线传输设备以及配件暂定安装于头尾车，互为冗余。列车及所有子系统的故障记录（包含故障记录原文件）以及在 MVB 和以太网总线上传输的重要信号记录，通过PIS车地无线传输通道发送至地面智能运维系统。地面系统包含正线数据落地、库内WLAN数据落地、智能运维平台等部分。实时监视功能覆盖了列车的各大系统，对在线列车的关键系统运行状态进行远程实时监视，地面人员可实时掌握列车运行工况。结合相关要求，城轨车辆健康管理系统具体由以下部分组成：

2.1.牵引健康状态管理系统

牵引变流器健康系统包括健康状态统计，子系统故障统计，故障等级统计，子系统预警统计，应急事件统计，寿命预警统计等各个维度信息，用于对牵引变流器的健康状态进行展示。其主要功能：一是监测电机温度信号。根据电机状态监测参数，如果电机温度、牵引状态、制动状态、给定牵引力、实际牵引力提取特征值，特征值超出正常分布范围;二是逆变模块。主要是根据牵引状态、制动状态、给定牵引力、实际牵引力、逆变输出端U、V相电流、电机转速综合分析逆变电流谐波特征值，特征值超出正常范围。如果预测逆变电流谐波过大，则要报警，回段检修;三是根据网压、中间电压、牵引状态、制动状态，判定网压传感器故障，如果存在故障则要保护、停机，回段立即检修;四是蓄电池状态异常监测。根据蓄电池状态监测参数，如电压、电流、温度提取蓄电池状态特征参数，状态特征参数超出正常分布范围。

2.2.弓网健康状态管理系统

该系统的主要目的就是实时传输列车运行位置信息和故障信息，动态掌握列车弓网运行状态。根据多年工作实践调查，该故障信息主要包括拉出值、导高、燃弧、温度等超限类别，同时超限级别可设置为一级超限、二级超限、三级超限，同时超限数据对应发生时间以及公里标信息。另外，对超限数据进行分类别、分时间进行汇总统计分析。弓网健康管理初版显示页面如图1所示：

2.3.走行部健康状态管理系统

走行部健康页面由列车状态状态统计，报警记录，具体列车各车厢详情，轴箱轴承故障趋势（表1），轴箱轴承报警细分类统计，踏面故障趋势，踏面报警细分类统计和轮轨状态线位图组成。

列车状态状态统计：通过颜色标记列车走行部健康状态。

报警记录：实时展示当前的走行报警记录。

车厢详情：该模块与健康状态统计子模块联动，当用户选择具体的某列车时，本模块展示选中车辆的有故障发生或亚健康状态的车厢的各个取位点的状态。

轴箱轴承故障趋势：用于显示一段时间范围内轴箱轴承设备的亚健康和故障数量趋势。

踏面故障趋势：用于显示一段时间范围内踏面设备的亚健康和故障数量趋势。

轴箱轴承报警细分类统计：显示轴箱轴承报警细分类统计，展示报警分类的百分比和次数。

三、结束语

总之，基于城市轨道交通建设规模的不断扩大，构建城轨车辆健康管理系统对保障地铁安全运行，提升地铁运行经济效益具有重要意义。因此我们要发挥大数据、云计算等技术的优势构建城轨车辆健康管理系统，实现对城轨车辆的实时在线监测管理。

参考文献：

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