1、年月机电工程技术第卷第期 收 稿 日 期：蔡 龙 龙，陈 家 福，钟 星 魁轨 道 交 通 车 辆 专 家 诊 断 系 统 的 分 析 与 应 用 机 电 工 程 技 术，（）：轨道交通车辆专家诊断系统的分析与应用蔡 龙 龙，陈 家 福，钟 星 魁（泉 州 中 车 唐 车 轨 道 车 辆 有 限 公 司，福 建 泉 州）摘 要：当 前 国 内 地 铁 车 辆 缺 乏 车 辆 在 线 状 态 监 测、故 障 诊 断、故 障 预 测 以 及 健 康 评 估 等 功 能，并 且 车 辆 检 修 采 取 人 工 方 式 进 行，存在 误 检、漏 检 以 及 检 查 标 准 不 统 一 等 问 题。介
2、绍 了 轨 道 交 通 车 辆 专 家 诊 断 系 统。该 系 统 具 备 车 辆 状 态 实 时 监 控 和 故 障 预 测 功 能，系统 可 以 实 时 采 集总 线 上 各 子 系 统 的 关 键 状 态 及 故 障 数 据 信 息，以 及 以 太 网 总 线 上 各 子 系 统 设 备 内 部 维 护 数 据 信 息，支 持 根 据实 际 需 求 预 置 相 关 故 障 诊 断 及 状 态 预 警 算 法 逻 辑 模 型，对 实 时 获 取 的 数 据 进 行 诊 断 分 析，实 现 车 辆 状 态 预 诊 断 功 能。重 点 了 论 述 专家 诊 断 系 统 的 总 体 架 构 以
3、及 系 统 功 能，并 对 专 家 诊 断 系 统 的 关 键 子 系 统 功 能 进 行 分 析。关 键 词：实 时 监 控；故 障 预 测；专 家 诊 断 系 统；轨 道 交 通中 图 分 类 号：文 献 标 志 码：文 章 编 号：（），（，）：，：；引 言随 着 城 市 轨 道 交 通 的 发 展，支 撑 安 全 运 营 的 生 产 业务 不 断 增 加，迫 切 需 要 将 列 车 运 行 状 态、故 障 等 信 息 可靠 的 传 输 到 地 面，方 便 地 面 运 营 维 护 人 员 及 时 了 解 车 辆运 行 状 态。国 内 外 轨 道 交 通 企 业 都 在 积 极 研 究 有
4、 关 的 安 全 保 障、系 统 效 能 提 升、系 统 可 持 续 等 技 术 的 研 究 和 示 范 应 用。葡 萄 牙公 司 的 系 统，运 用 基 于 设 备 状 态监 测 的 智 能 运 维 技 术，使 设 备 可 靠 性 提 升，设 备 利用 率 提 升，取 得 了 巨 大 的 经 济 效 益。上 海 地 铁 联 合 各 子 系 统 供 应 商 打 造 了 车 联 网 系 统、轨 旁 综 合 检 测 系 统、维 护 管 理 系 统、车 辆 维 护 专 家 系 统的 智 慧 管 理 系 统，建 有 智 能 运 维 大 数 据 平 台、智 能 运 维平 台 、车 辆 检 测 系 统、环
5、 视 检 修 系 统、点 巡 检 系 统、调 度 系 统 等，使 人 车 比 下 降，车辆 可 用 率 提 升，很 快 达 到 （原 为 ），但 缺 少 故 障 耦 合 分 析、节 能 优 化、智 能决 策。广 州 地 铁 建 立 了 以 在 途 运 行 监 测、轨 旁 智 能 检 测、场 段 检 修 监 测、数 据 分 析 评 估（可 靠 性 分 析）、过 程 评估（）、专 家 系 统 为 核 心 功 能 的 智 能 运 维 系 统。车 辆正 线 故 障 件万 车 千 米，故 障 率 远 低 于 线 网 件万 车 千 米 的 平 均 水 平。德 国 多 特 蒙 德 铁 路 中 心 集 合 运
6、 维 维 护 设 备 与 数 字 化服 务，高 效 和 智 慧 地 组 织，响 应 快 速 和 专 业，以 尽 可 能缩 短 车 辆 的 停 驶 时 间 为 运 营 目 标，通 过 预 测 性 维 护 分 析，达 到以 上 出 车 率。轨 道 交 通 车 辆 专 家 诊 断 系 统 是 一 套 支 持 列 车 运 营 检修 维 护 的 综 合 性 的 运 维 系 统 平 台，主 要 功 能 是 依 靠 列 车通 信 网 络 及 以 太 网 信 息 网，借 助 无 线 传 输 通 道 实 现车 辆 各 子 系 统 基 础 数 据 及 详 细 参 数 分 析 数 据 统 一 落 地。地 面 搭 建
7、 综 合 监 控 分 析 平 台，通 过 浏 览 器 便 可 实 现 车 辆状 态 实 时 监 测、故 障 诊 断、故 障 自 动 报 警、运 行 参 数 趋势 分 析 以 及 综 合 性 健 康 管 理 分 析 等 功 能，从 而 为 列 车 运行 提 供 远 程 专 家 技 术 支 持 和 远 程 诊 断。总 体 架 构轨 道 交 通 车 辆 专 家 诊 断 系 统 主 要 由 车 载 数 据 采 集 系统、车 地 无 线 传 输 系 统（借 助 地 面 无 线 通道）、地 面 系 统 平 台 组 成（如 图所 示）。图专 家 诊 断 系 统 总 体 架 构 图车 载 数 据 采 集 系
8、统 主 要 包 括 车 辆 状 态 监 控 系 统 及 其他 车 载 子 系 统 监 测 系 统 组 成，专 家 诊 断 系 统 车 载 设 备 主要 为 专 家 系 统 车 载 主 机 单 元（）与 以 太 网 交 换 机 构成，依 靠 以 太 网 交 换 机 组 建 的 以 太 网 维 护 信 息 网 获取 列 车 上 各 个 监 测 子 系 统 的 实 时 运 行 状 态 数 据 和 非 实 时记 录 数 据，然 后 借 助 地 面 无 线 传 输 通 道 实 现数 据 落 地。地 面 系 统 采 用 架 构，通 过 浏 览 器 可 实 现 车 辆 各个 子 系 统 的 状 态 实 时
9、监 测、故 障 自 动 报 警、故 障 分 析、故 障 诊 断、故 障 应 急 处 理 及 检 修 处 理 意 见 推 送、故 障 统计 等 功 能，从 而 为 列 车 运 行 提 供 远 程 专 家 技 术 支 持 和 远程 诊 断。车 载 数 据 采 集 系 统车 载 系 统 通 过 部 署 车 辆 数 据 采 集 处 理 与 发 送 网 络，实 现 各 子 系 统 原 始 数 据 的 分 布 式 采 集、本 地 存 储、实 时数 据 融 合、清 洗 和 特 征 提 取 等 功 能。同 时 将 数 据 以 规 范的 格 式 借 助 地 面 无 线 通 道 下 传 至 地 面 系 统 平台，
10、实 现 对 子 系 统 及 关 键 部 件 状 态 进 行 状 态 监 视、故 障预 警 及 健 康 评 估 等 功 能。设 备 作 为 专 家 系 统 车 载 主 机 单 元，全 列 车 头 尾端 各 配 置 一 台，一 路接 口 接 入 到的网络，一 路 以 太 网 接 口 接 入 到 以 太 网 维 护 信 息 网。车 载 网络 拓 扑 图 如 图所 示，包 括 牵 引、辅 助 系 统、制 动 系 统、车 门 系 统、空 调 系 统、走 行 部、弓 网 检 测、蓄 电 池 监 控系 统、列 车 控 制 与 管 理 系 统、逻 辑 控 制 单 元、旅 客 信 息系 统、烟 火 报 警 系
11、统、障 碍 物 检 测 系 统 等。图车 载 专 家 系 统 与 车 辆 子 系 统 连 接 拓 扑 图 地 面 系 统 平 台专 家 诊 断 地 面 系 统 平 台，包 括 服 务 专 用 机、防 火 墙、交 换 机 硬 件 设 备。整 个 地 面 系 统 平 台 按 照 单 线 路 项 目 配置 需 求，部 署 地 面 平 台，主 要 功 能 包 括：数 据 存 储 功 能、数 据 实 时 提 取 功 能、分 段 数 据 检 索 功 能、数 据 聚 合 功 能、系 统 数 据 应 用 功 能。系 统 具 体 部 署 结 构 如 图所 示。为 实 现 双 机 热 备 冗 余 切 换，系 统
12、配 置 了台 主 从 服务 专 用 机，在台 服 务 专 用 机 分 别 搭 建 一 套 完 整 的 地 面蔡 龙 龙，陈 家 福，钟 星 魁：轨 道 交 通 车 辆 专 家 诊 断 系 统 的 分 析 与 应 用平 台，每 套 都 能 够 独 立 的 接 收、解 析 数 据。服 务 专 用 机可 配 置 各 自 独 立 的 虚 拟地 址，对 外 拥 有 统 一 的地址，当 其 中 一 台 服 务 专 用 机 服 务 宕 机 的 时 候，可 自 动 切换 备 用 机，保 证 平 台 正 常 运 行。图地 面 系 统 平 台 部 署 结 构系 统 功 能 系 统 功 能 配 合依 托 列 车 控
13、 制 网 络 和 车 地 通 信 网 络，车 载 无 线 传 输主 机 将 参 与 专 家 诊 断 系 统 的 车 载 部 件 发 送 的 实 时 报 文 和离 线 数 据，经 数 据 采 集、数 据 融 合、数 据 转 发 后 转 发 至地 面 专 家 诊 断 系 统 平 台。地 面 专 家 诊 断 系 统 平 台 根 据 功能 定 义，对 这 些 数 据 进 行 解 析、分 析 处 理 和 展 示。各 子系 统 配 合 专 家 诊 断 系 统 至 少 完 成 以 下 功 能：（）系 统 或 设 备 状 态 监 控、远 程 应 急 响 应 支 持；（）列 车 远 程 故 障 诊 断、故 障
14、统 计 分 析、故 障 维 护指 导 建 议；（）系 统 健 康 诊 断 评 估 及 故 障 预 警；（）专 家 知 识 库；（）整 车 统 计 分 析、能 耗 管 理；（）信 息 推 送 显 示 及 报 表 自 动 生 成；（）软 件 维 护 及 故 障 下 载；（）车 辆 履 历 管 理；（）备 品 备 件 管 理。在 系 统 性 能 要 求 方 面，专 家 诊 断 系 统 关 键 部 件 故 障诊 断 准 确 率，并 且 专 家 诊 断 系 统 关 键 部 件 预 警 诊断 准 确 率。子 系 统 接 口 数 据 要 求为 实 现 健 康 管 理 故 障 检 修 支 持，车 辆 各 个
15、子 系 统 提供 但 不 限 于 以 下 信 息：（）提 供 系 统 的 具 体 故 障 信 息，包 括 故 障 名 称、描述、等 级、位 置、所 属 系 统 等；（）提 供 该 故 障 信 息 所 关 联 的 数 据 清 单，即 诊 断 该故 障 所 用 到 的 所 有 信 号，或 者 该 故 障 发 生 的 所 有 可 能 原因，必 要 时 须 提 供 子 系 统 内 部 故 障 诊 断 逻 辑 说 明 文 件；（）提 供 该 故 障 可 能 导 致 的 系 统 动 作 说 明，如 设 备封 锁、隔 离、关 断 等；（）提 供 本 系 统 与 其 他 系 统 的 接 口 关 系 说 明；（
16、）提 供 所 有 故 障 的 正 线 应 急 处 置 建 议 和 检 修 维 修建 议；（）为 满 足 车 辆 健 康 预 警 功 能，则 在 基 于 上 述 数 据要 求 的 基 础 上，要 求 各 子 系 统 尽 可 能 多 地 提 供 各 类 趋 势数 据 信 息，如 温 度，湿 度，电 压、电 流 等 信 息。系 统 的、等 相 关 信 息 也 应 提 供 给 专 家 诊 断 系 统。传 输 方 式正 线 实 时 传 输，列 车 在 行 驶 过 程 中，车 载系统 及 各 子 系 统 通 过网 络 将 系 统 内 的 所 有 数 据（实时 数 据）传 输 给 车 载 专 家 诊 断 系 统 设 备，并 通 过 无 线 通道 实 时 发 送 到 地 面 专 家 诊 断 系 统 平 台 服 务 器。本 地 数 据 到 库 传 输（离 线 传 输），回 到 车 辆 段 后，车 载 专 家 诊 断 系 统 主 机 将及 其 他 子 系 统 本 地 存 储的 数 据（离 线 数 据）通 过 库 内 车 地 无 线 通 信 网 络 发 送 到地 面 专 家 诊 断 系 统 平 台 服 务
