城市轨道交通车辆智能运维系统研究

城市轨道交通车辆智能运维系统研究
摘要:城市轨道交通车辆智能运营维护系统是城市轨道交通车辆在信息时代实现状态维护的重要手段,它能显著地降低维护保障费用,大大提高维护保障效率和设备可靠性。针对目前智能运维行业的现状,探讨和研究智能运维系统的发展与规划方向,以实现对城市轨道交通车辆关键部件的全覆盖状态监测与数据获取,缩短设备在使用过程中的全寿命管理维护时间,有效降低车辆在上线运行时的故障风险,提高车辆运行质量,确保车辆运行安全。
关键词:城市轨道交通;智能运维;系统分析视频聚合
前言
在安全可靠、高效集约、网络化、智能化的城市轨道交通建设中,城市轨道交通对城市发展起着举足轻重的推动作用,同时也对其提出了更高的要求。怎样在保证城市轨道交通系统安全可靠运行的基础上,最大限度地减少维护费用,提高设备的智能化管理水平,满足可持续发展战略的需要,已成为轨道交通行业广泛关注和研究的热点。有鉴于此,本文分析了城市轨道交通车辆智能运营系统的研究与开发,以供参考。
1现状分析
当前,国内很多地铁公司已经开始了对车辆智能运营系统的探索和应用,国内各大城市轨道交通企业也在积极探索适合自己的智能检修模式。智能化维修解决方案一般是通过在车辆制动系统、车门系统和牵引系统中安装传感器来实现对车辆进行在线监测和预警。但它的外部布置布置点是有限的,导致维修人员无法有效地监控车辆的运行状况。我国大多数轨道交通企业基本都是以设备的安全运行为目的,检修制度比较保守,维修过度的现象比较普遍,造成了人力、物力、财力的浪费。同时,由于部分设备在计划检修期间因无法及时监测设备状况而不能及时维修,造成故障部件不能更换、车辆带病上线运行等严重问题,形成安全隐患。我国城市轨道交通企业在探索智能化维护策略方面取得了一定的成绩(如优化修程、延长计划维护的时间间隔等),但目前多数企业还处于试验阶段,没有形成批量化的实际应用。
2车辆运维现状
城市轨道交通车辆是运营维护的重要对象,对车辆运行维护现状及存在问题进行分析,可以为科学构建城市轨道交通智能运行维护体系框架提供支持。但当前随着城市轨道交通的
快速发展,列车数量急剧增加,运行条件日益复杂,列车运行间隔缩短,终点站运行时间延长,给维护保障工作带来很大压力。火车检修时间减少,人工检查强度增加,故障种类多变,设备类型多样,全寿命周期管理滞后,仓库备件管理分散,人工检修力量薄弱,信息平台融合程度低,这些因素都将直接影响到火车运行的安全和设备的可靠性。
3车辆智能检修系统
3.1智能检修机器人
智能化维修机器人利用机器人技术、机器视觉技术以及各种控制技术和先进的算法,在静态和动态条件下采集车辆的底部和侧面的高清图像,并通过图像处理技术判断车辆的异常,可以减少人工劳动强度,改善作业环境,提高维修效率。背景定位模块分为两个部分:面阵相机和线扫机,两个部分用来定位背景设备,线扫机用来采集背景设备的图像。同时采用轮轴编码器,保证采集到的车底图像稳定,不会发生抖动。利用摄像机对设备底部进行高清摄像,实现了对设备异常形态、异常变化的智能监控,可以快速识别出故障点,确定故障位置和故障等级,判断出故障,指导人员使用相应设备的检修标准、工具进行维修,最终实现了快速诊断和准确报警,提高了检修效率。智能化维修机器人的核心技
术是面阵摄像机的设备图像故障定位,线扫摄像机的图像处理算法及机器人控制。
3.2走行部智能检测
步行检测系统安装在城市轨道交通车辆入库线上,通过不停车检测,自动完成步行检测和闸片高清图像采集,自动监测步行异常状态。采用库内轨道旁检测设备采集车侧部分的图像,可获得车侧行走部分的清晰过车图像;采用数字图像处理技术,可实现对车侧行走部分和闸板的异物检测,以及对关键部件的缺失、变形等异常监测。
3.3其他规划布局
汽车360°视觉检测系统可自动监控关键部件的常规测距和可视部分的图像,检测范围包括螺栓、螺母、各种管路的松动和丢失,各种异物的侵入,受流装置,牵引装置,牵引电机,齿轮箱等关键部件的脱落、丢失、变形等。一旦发现异常,可及时进行自动报警。轮对数激光数字检测能快速、准确、高效地测量车轮踏面轮廓、轮对直径、轮对内侧距,并能实现对车轮踏面磨损与轮轨接触关系的无线数据传输,为车辆稳定性的安全预警提供指导,同时还能为轮对维修决策提供依据,提高列车运行安全性,延长车轮使用寿命。
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4车厂智能生产管理系统
4.1车辆状态管理
该系统利用定位设备对车辆进入厂段后的状态进行实时动态监测,自动定位车辆停放的股道,并显示股道号、带电状态、修程状态、车辆故障信息等状态信息,方便维修人员实时查询目标车辆的状态信息;通过逻辑条件计算,实时检测股道状态和工况冲突情况,实现智能安全管理。
4.2定位管理
汽车进入车厂后,系统通过 UWB定位技术与车载定位设备通讯,确定汽车的准确位置,并在车厂控制中心监控屏幕上实时显示;铁鞋等车厂内关键设备通过附着于其表面的定位设备与车厂内通讯,系统可由此标定其准确放置位置;施工作业人员通过安全帽或胸牌等定位设备与通讯, DCC监控屏幕可实时动态显示其在车厂内的位置;对车厂内重要施工区域设置电子围栏,防止未经授权人员进入,一旦有人闯入,即发出声光报警信号,从而消除人、设备在带电区域内的安全隐患。
ipanel4.3智能移动终端应用
维修人员可通过手持终端完成请销点申请、断电申请、借用申请等维修工单,提高登车作业审批、请销点和物品借用等维修流程的效率,实现对维修作业全过程的控制。通过扫描二维码完成相应设备的维修任务单,真正实现无纸生产运行。另外,还支持照片、视频、音频等多种故障报告形式,可智能推荐历史故障解决方案供故障报警者和处理者参考,还可支持实时查询维修数据、车辆状态、生产信息等功能。
5智能专家诊断系统
5.1数据趋势判断
通过车载状态监测装置采集车辆的实时状态数据,并根据系统或部件的历史监测数据,在给定的阈值内对数据抖动进行变化趋势分析与比较。图6显示了在一个运行区间,车辆走行部轴箱轴承状态监测设备记录的二轴右轨振动数据。对于K25+292~K25+400区间,波磨路段最大振动有效值为7.58 g,波磨路段振动频率为400~450 Hz,未超过系统设定的正常状态阈值,但与该轴的历史数据相比,本次振动幅度特别大,因此系统记录数据变化趋势并发出报警信号,提醒维修人员检查该部位的走行部状态。
5.2故障预测方法
有监督的机器学习方法基于故障数据点,首先对数据进行特征扩充,每个时间窗中的数据都作为时间窗结束点的特征加以考虑,进行数据标记,选取样本数据;然后对数据进行降维、归一化、均衡处理等预处理过程,然后按照相应的比例将数据划分为训练集和测试集;最后,利用机器学习算法对训练集进行学习,并以故障前的时间窗数据作为数学模型,对训练集和测试集进行验证,实现对异常点的故障预警模型的验证,在检测到连续的异常点时,进行故障预警。
结语
智能化运营系统是以设备为基础,以状态维修模式为主要开发目标,依托大数据中心,结合设备履历数据,并借助实时监控设备,采集和分析城市轨道交通车辆运行和检修数据,判断设备故障趋势,诊断设备使用状况,实现故障预警和分级报警,指导关键设备现场维修作业的智能化管理。
参考文献
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