大數(shù)據(jù)地鐵車輛牽引系統(tǒng)故障診斷技術(shù)的分析

萬(wàn)山林

（常州市軌道交通發(fā)展有限公司，江蘇 常州213001）

對(duì)現(xiàn)階段的地鐵運(yùn)行做具體的分析會(huì)發(fā)現(xiàn)，地鐵車輛牽引系統(tǒng)故障對(duì)地鐵的運(yùn)行穩(wěn)定和安全有著重要的影響，所以積極的進(jìn)行故障分析與解決有突出的現(xiàn)實(shí)意義。就當(dāng)前掌握的資料來(lái)看，在牽引系統(tǒng)故障分析的時(shí)候，無(wú)法對(duì)部分故障做及時(shí)預(yù)測(cè)和處理，這對(duì)于地鐵車輛的運(yùn)行是非常不利的，所以強(qiáng)調(diào)故障的深入性分析與總結(jié)是非常必要的。大數(shù)據(jù)技術(shù)的利用可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘，從而判斷數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，這對(duì)于故障預(yù)測(cè)和處理有積極的作用，所以在地鐵車輛牽引系統(tǒng)的故障診斷中，積極的使用大數(shù)據(jù)技術(shù)現(xiàn)實(shí)意義顯著。

1 故障診斷現(xiàn)狀

對(duì)地鐵車輛的具體運(yùn)行做分析發(fā)現(xiàn)牽引故障是其出現(xiàn)的主要故障之一，所以在實(shí)踐中出于故障規(guī)避的需要，必須要做好牽引故障的分析和處理[1]。在具體的故障處理中，故障診斷是必須要重視的，因此掌握牽引系統(tǒng)故障診斷價(jià)值巨大。從概念分析來(lái)看，所謂的牽引系統(tǒng)故障診斷具體指的是在系統(tǒng)部件不分解的情況下對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況做檢測(cè)，并確定故障發(fā)生部位以及引發(fā)故障原因的活動(dòng)。

在目前的地鐵車輛故障診斷中，使用的診斷系統(tǒng)主要有兩種，一種是車外診斷系統(tǒng)，即使用一些輔助性檢測(cè)儀器進(jìn)行故障的判斷，目前實(shí)踐中利用的測(cè)試臺(tái)模擬故障尋找故障原因的方法就屬于車外診斷。基于實(shí)踐總結(jié)可知，因?yàn)榈罔F車輛的故障發(fā)生具有非常明顯的隨機(jī)性，所以利用車外診斷系統(tǒng)做故障的判斷需要花費(fèi)較多的時(shí)間，而且故障的捕捉準(zhǔn)確性也比較的差。另外一種是車載診斷系統(tǒng)。現(xiàn)階段的地鐵車輛在運(yùn)行實(shí)踐中安裝了參數(shù)記錄儀，該儀器可以將車輛運(yùn)行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，比如電壓電流、電動(dòng)機(jī)運(yùn)行溫升等參數(shù)，這些數(shù)據(jù)能夠在司機(jī)的操作臺(tái)上進(jìn)行顯示，不過(guò)其顯示比較簡(jiǎn)單，所以在故障發(fā)生的時(shí)候，其可以起到提示作用，但是無(wú)法實(shí)現(xiàn)故障的分析。總之，兩種診斷系統(tǒng)均存在著缺陷，無(wú)法為地鐵車輛潛在故障進(jìn)行預(yù)測(cè)，所以其使用的整體價(jià)值不高。

2 大數(shù)據(jù)背景下的故障

出于地鐵車輛及時(shí)維護(hù)診斷的需要，在車輛安全保障工作實(shí)施中可以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)來(lái)做故障的診斷和分析。基于故障診斷和分析的具體需要，故障診斷系統(tǒng)可以按照監(jiān)控中心層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、車載設(shè)備層和維修中心層做具體的配置，基于具體的配置，系統(tǒng)可以分為監(jiān)控中心層、車輛段分系統(tǒng)和車載級(jí)分系統(tǒng)三個(gè)部分，下圖是系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖。

在故障的具體診斷中，出于診斷準(zhǔn)確性的考慮，在系統(tǒng)中還需要引入專家?guī)斓母拍睢＜規(guī)煸诠收显蚍治龊图皶r(shí)修復(fù)故障方面有突出的效果，是系統(tǒng)故障處理時(shí)間與大數(shù)據(jù)的有效結(jié)合，其實(shí)現(xiàn)了故障預(yù)處理、故障預(yù)報(bào)、故障定位和故障處理的集合。基于故障診斷的具體需要，系統(tǒng)的功能如下：（1）應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)建立系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)，用來(lái)存儲(chǔ)設(shè)計(jì)階段所形成的圖紙文件、故障模式的影響和危害性分析資料以及各類型的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。（2）基于大量的故障處理構(gòu)建信息庫(kù)，并在大數(shù)據(jù)技術(shù)基礎(chǔ)上建成故障癥兆庫(kù)、故障處理模式庫(kù)等等。（3）建立故障分析鏈，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的準(zhǔn)確判斷和分析。

2.1 監(jiān)控中心層。從功能來(lái)看，監(jiān)控中心層的主要功能是對(duì)各車輛段的故障進(jìn)行收集，并從整體入手做故障產(chǎn)生原因的分析，最終的分析數(shù)據(jù)可以為故障的應(yīng)急處理提供支持和參考[2]。就監(jiān)控中心層的具體利用來(lái)看，其需要實(shí)現(xiàn)監(jiān)控中心和各車輛段分系統(tǒng)能夠之間的信息共享，具體包括故障診斷信息和其他的信息，這樣，系統(tǒng)范圍內(nèi)的聯(lián)動(dòng)效果會(huì)更加的突出，故障處理的實(shí)際水平會(huì)明顯的提升，車輛故障檢修中的成本費(fèi)用也會(huì)明顯的降低。總的來(lái)講，車輛牽引系統(tǒng)的故障產(chǎn)生并不是無(wú)跡可尋的，通過(guò)大量的數(shù)據(jù)資料分析可以發(fā)現(xiàn)故障發(fā)生的具體規(guī)律，也能夠了解到引發(fā)故障的具體原因，這可以為故障的具體診斷提供參考，從而達(dá)到診斷效率提升，準(zhǔn)確性提高的目的。

2.2 車輛段分系統(tǒng)。對(duì)車輛段分系統(tǒng)做具體的分析發(fā)現(xiàn)其主要由接入裝置、路由器、局域網(wǎng)開(kāi)關(guān)、以太網(wǎng)開(kāi)關(guān)以及服務(wù)器等構(gòu)成。該部分的主要功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)各車輛段車輛的實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)收集以及評(píng)估和組織維修。從具體的分析來(lái)看，故障的發(fā)生具有隨機(jī)性，通過(guò)車輛段分系統(tǒng)的應(yīng)用及時(shí)的記錄各個(gè)時(shí)間發(fā)生的故障，這樣可以基于故障的發(fā)生時(shí)間和部位，并使用大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的分析[3]。如此一來(lái)，各部位故障的具體發(fā)生規(guī)律分析會(huì)更加的準(zhǔn)確，在掌握規(guī)律的基礎(chǔ)上，車輛段各車輛每個(gè)結(jié)構(gòu)和部件的檢修等會(huì)有明顯的方向，具體的檢修工作實(shí)效性會(huì)有顯著性的提升。

2.3 車載級(jí)分系統(tǒng)。車載級(jí)分系統(tǒng)是基于大數(shù)據(jù)構(gòu)建的車輛牽引故障診斷系統(tǒng)的重要組成部分，就該系統(tǒng)的具體配置來(lái)看，其主要包括了配置有32 位處理器的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和車輛內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。就車載級(jí)分系統(tǒng)的具體應(yīng)用來(lái)看，其主要的功能有五個(gè)，分別是故障信息的全面采集、信息傳輸、信息的預(yù)處理、故障的簡(jiǎn)單診斷和故障的應(yīng)急處理。總體來(lái)講，在車輛牽引故障診斷系統(tǒng)中，車載級(jí)分系統(tǒng)是最為核心的一個(gè)系統(tǒng)，其不僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)信息的收集與判斷分析，還能夠基于信息的處理對(duì)故障做相應(yīng)的處理，所以在故障的整體診斷和處理中，車載級(jí)分系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值突出。當(dāng)然，其他兩部分的價(jià)值也是不容忽視的，因?yàn)槿叩穆?lián)合實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)整體功能的進(jìn)一步發(fā)揮，如此一來(lái)，故障診斷和處理的實(shí)效性會(huì)更突出。

3 故障診斷系統(tǒng)的應(yīng)用效果對(duì)比

基于大數(shù)據(jù)故障分析技術(shù)建設(shè)地鐵車輛故障診斷分析系統(tǒng)并對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用發(fā)現(xiàn)其具有三個(gè)方面的突出優(yōu)勢(shì)：（1）故障診斷的快捷性。對(duì)比過(guò)去的地鐵車輛牽引系統(tǒng)故障診斷周期和應(yīng)用新系統(tǒng)后的故障診斷周期會(huì)發(fā)現(xiàn)診斷周期存在著30%～40%的時(shí)間縮短，這說(shuō)明新系統(tǒng)的利用可以更加快捷的診斷故障，從而加快故障的解決速度。（2）故障診斷的準(zhǔn)確定位明顯提升。從新系統(tǒng)應(yīng)用來(lái)看，因?yàn)槠溆懈嗟臄?shù)據(jù)分析，所以基于數(shù)據(jù)總結(jié)和判斷，故障的定位準(zhǔn)確率進(jìn)一步提升。目前的系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)果表示，故障定位準(zhǔn)確率達(dá)到了99.7%。（3）系統(tǒng)應(yīng)用有效地預(yù)防了故障的發(fā)生。在大數(shù)據(jù)技術(shù)利用基礎(chǔ)上，基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的使用可以實(shí)現(xiàn)故障的可預(yù)見(jiàn)，在預(yù)見(jiàn)故障的基礎(chǔ)上做故障預(yù)防，故障的發(fā)生率明顯的降低。

綜上所述，地鐵作為現(xiàn)代城市公共交通的重要組成部分，強(qiáng)調(diào)其建設(shè)和應(yīng)用有突出的現(xiàn)實(shí)意義。就地鐵的實(shí)際應(yīng)用分析來(lái)看，其應(yīng)用過(guò)程中會(huì)存在著牽引系統(tǒng)故障，出于車輛穩(wěn)定和安全運(yùn)行的考慮，基于大數(shù)據(jù)構(gòu)建具有針對(duì)性的故障診斷系統(tǒng)有十分突出的現(xiàn)實(shí)價(jià)值，所以在分析故障診斷現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上對(duì)故障診斷系統(tǒng)的建設(shè)做分析與討論現(xiàn)實(shí)意義顯著。