基于数字孪生技术的变压器状态监测研究与探索

大容量变压器正常工作是保障铁路牵引供电系统正常运行的重中之重。本文基于数字孪生技术搭建数字化模型，实现多维度、多概率、全息影像映射的全过程仿真，在虚拟空间中完成实体设备生命周期内运行状态监测和管理，对变压器内部零件建立模型，完成3D实时运行动画映射。对变压器运行状态进行实时监测，利用模型进行赋值和虚拟-现实微观可视化展示，结合监测分析获得变压器实时运行数据，发出故障预警信息，并提出运行建议方案。利用历史运行数据，结合运行状态给出维护决策，根据自动生成的状态检修和风险管理策略完成对变压器的状态维修和寿命的精准预测，实现设备全方位的健康管理。     

基于北斗卫星通信平台的电力机车远程实时监控系统

使用北斗卫星定位导航及移动通信技术和GPRS技术实现了对机车运行状态和设备状态的远程实时监控。提供了车载单元与地面监控中心的双向实时数据通信。车载单元实时采集、记录并向地面监控中心发送机车的运行状态信息和设备状态等信息。故障分析专家系统实现了对机车状态及各种设备状态的全面分析。该系统对机车运用状态的实时跟踪和实现机车的“状态修”有着积极意义。     

铁路机车乘务员值乘状态智能预警系统的研究

为解决铁路机车司机值乘状态在线实时监控问题,应用人脸图像跟踪和人体瞳孔生物图像识别技术,设计了车载智能检测装置、数据传输系统和地面在线分析系统,通过系统软件协调控制,构建了机车乘务员值乘状态智能预警系统,实现了乘务员操作状态全天候在线实时跟踪监测、预警、分析、干预自动化。     

本务机车调车作业安全辅助防护系统方案研究

通过研究本务机车调车作业现状和安全防护需求,提出采集站场、机务段内调车进路信息,通过铁路专用网络(GSM-R)或移动公网虚拟专网发送至车载设备后,结合卫星定位技术,实时计算本务机车调车作业运行前方调车进路,最终由LKJ实现调车作业的防冒、防超和防撞等安全防护控制的系统方案。     

铁路机车实时安全状态监测及故障预警系统

将机车从总体上分为机械、电气与空气管路三大部分,阐述了机车实时安全状态监测及故障预警的主要内容,设计了基于TCN的铁路机车实时安全状态监测及故障预警系统,并给出其具体实现方案.系统由机车在线状态监测与故障预警主机、各车载设备运行状态监测装置组成.机车在线状态监测与故障预警主机通过MVB将内部各状态监测装置联结成为监测网络,利用现有WTB连接重联机车或车辆,构成一个完整的、基于TCN标准架构的机车实时安全状态监测及故障预警系统.     

列车转向架数字孪生建模仿真关键技术研究

为全面推进数字列车的工程化应用,以数字转向架建设为突破点开展数字孪生建模仿真关键技术研究,实现物理实体与数字孪生体之间的虚实交融,进一步提升转向架故障诊断及健康管理的有效率和准确率。转向架数字孪生体是一个数据驱动的多学科、多物理、多尺度、高保真度的虚拟模型,模型的输入为自身结构参数、车载在线监测系统数据、车库定期检修数据等多源数据,输出为实时动态展示的动力学性能评价指标(如脱轨系数和轮重减载率)、结构强度指标(如应力和累积损伤),能反映并预测转向架全寿命周期内的动力学及强度性能,从而革新现有的转向架运营维护模式。提出一种转向架数字孪生体建设的框架结构,可实现动力学、结构强度关键技术指标的实时动态展示与反馈设计功能。论述转向架孪生体建模的四大关键技术及技术路线,给出转向架动力学孪生子模型、结构强度孪生子模型的仿真方法及步骤,对比分析多种仿真试验设计方案并给出一种最优建议方案。提出一种基于深度学习神经网络的代理模型技术路线,并通过轮对的轮轨力预测、轮对应力预测案例验证模型的有效性及准确性。研究成果可用于指导构建列车转向架数字孪生工程应用的核心模块,并将其部署在地面中心。     

机车车载跟踪监督及轴箱部件声音辐射诊断系统

提高机车车辆运营可靠性的主要方向之一,是广泛采用现代诊断技术、方法和设备,对机车车辆主要零部件的运用状态进行有效监督。目前,俄罗斯铁路机务部门普遍采用检测诊断方法,而不是实时监督方法。考虑到铁路机车维修人力、物力和财力的增加,应采用现代化的机车车载跟踪监督系统,特别是对轴箱部件状态进行实时监督。利用车载跟踪监督系统,可以及时获得机车运行过程中轴箱状态的全部信息,掌握轴箱部件出现的故障和其发展趋势,警示机车乘务组对异常情况引起重视,并使机务段修理有针对性地采取具体检修措施。采用车载跟踪监督系统,修理一台机车人工费用降低1／3～1／2、机车在段停留时间缩短30％～40％,每年可节省运营支出80万卢布。     

基于LMD和质量分析的机车周期检测管理系统

针对中国国家铁路集团有限公司推行的修程修制改革,采用前沿Web技术、基于LMD与质量分析设计机车周期检测管理系统,实现电务车载设备周期检测作业管理,机车周期检测报警。通过与车载设备运行故障报警相结合,在保障车载设备安全运行的基础上,有效提高铁路电务检测生产作业的效率。     

基于GPS／GSM机车监控调度系统车载单元硬件设计

介绍了一种基于GPS和GSM的铁路机车监控调度系统车载单元硬件的设计方法。铁路机车监控调度系统是铁路机车综合管理系统,具有对铁路机车的导航、调度和管理等功能。该系统的车载单元以PIC单片机为控制器,通过GPS模块获得机车的运行位置信息,再通过GSM模块实现与监控中心的双向通信。本监控调度系统对保证铁路机车的安全运行和合理调度具有重要的意义和实用价值。     

城市轨道交通全自动运行模式下的乘客服务系统关键技术

城市轨道交通全自动运行模式下的乘客服务系统，通过乘客双向对讲、应急联动响应、车载设备状态实时监控，实现实时汇集设备状态信息、分析车载设备状态、故障告警等功能，提升整体运营效率、救灾应急水平。介绍全自动运行模式下乘客服务系统的关键技术，在北京地铁燕房线、北京地铁大兴机场线的应用表明，这些技术能够满足全自动运行的应用场景和需求。     

铁路机车检修作业远程视频实时传输实习课堂的研究与实践

应用基于互联网的远程视频实时传输技术构建铁路机车检修作业虚拟实习课堂,可以有效解决学生到不了生产作业现场实习的问题。该系统由定点安装在机车架修车间的网络摄像头采集车间机车检修作业场面,由网络交换机汇集摄录视频信息,通过互联网加密技术实时传输到学校多媒体虚拟实习课堂,供学生观摩、学习。主要介绍该系统的组成、功能及实现方法、技术特点和优点等。     

电务车载设备远程监测预警系统研究

电务车载设备远程监测预警系统研究基于LAIS机车车载设备管理系统,主要负责机车设备运行状态的实时检测、故障诊断,以及机车运行和设备工作状态记录、地面系统分析数据、机车设备运行数据等的查询检索,为确保机车车载设备的正常运行提供高科技手段,对充分保证机车运行安全,有着不可估量的社会及安全效益.     

基于智能分析技术的铁路电务综合监督系统

通过基于智能分析技术的铁路电务综合监督系统对信号设备状态进行监督,是铁路信号监测领域的一种新思路.该系统通过通信方式采集车载、地面信号设备的实时数据,实现车-地信息闭环检查,智能分析信号关键数据,发现异常时及时向相关人员发出报警提示.系统重点针对设备故障、信号升级、列车位置丢失、运行方向错误、临时限速丢失、列车紧追踪、应答器报文错误等异常进行报警或预警,实现对信号设备运行状态的有效监督.     

基于PHM技术的EOAS健康管理和故障预测系统研究

目前铁路电务部门主要依靠人工和机务故障报修系统的提报信息,对动车组司机操控信息分析系统（EOAS）车载设备进行维护,但无效及误报信息较多,无法满足当前车载设备的运用保障需求。针对该问题,基于故障预测与健康管理（PHM）技术,利用EOAS实时回传的车载设备运行数据和图像信息,通过通用故障建模、大数据技术、图像识别,智能分析运行状态变化,实现EOAS车载设备健康状态在线实时监测、关键部件的故障报警及预测、EOAS全生命周期的健康信息管理,为设备日常运用、维护和管理提供技术手段,实现精准和预防性维修,把当前被动的故障处理转变为故障预防管理。该系统投入运用后,对相关设备维护人员的知识储备、经验能力、熟练程度等要求大大降低;与原人工检测作业对比,检测耗时大幅缩短,有效提升电务部门的设备维护效率和质量,保障了车载设备的持续可靠运行。     

SCADA技术在隧道防灾救援设备监控系统中的应用

大型铁路隧道里程长，发生紧急情况后救援较为困难。利用现有隧道防灾救援设备（应急照明、风机、水泵等），结合远程自动化控制技术构建铁路隧道防灾救援设备监控系统，可以实现对铁路隧道防灾救援设备运行状态进行远程实时监视，发现设备故障自动报警，紧急情况下可以远程控制防灾救援设备运行，实现紧急现场救援功能。文章介绍利用SCADA技术构建该系统的开发方法。     

直供方式回流系统故障诊断方法研究

近年来牵引回流系统故障频发，对铁路供电、信号设备造成了严重危害。为对牵引回流系统的运行状态进行监视，并实现回流系统故障的快速诊断与定位以确保铁路安全运行，将运行的机车视为移动的激励源，对故障情况下机车经过故障点时变电所处的各路回流分配系数变化情况进行分析，确定回流系统故障的诊断判据，提出一种回流系统故障诊断与定位的方法，并通过搭建牵引回流系统仿真模型验证方法的可行性。     

DF7G型机车远程信息采集与故障诊断系统

青藏线DF7G型调车机车装用的远程机车信息采集与故障诊断系统,机箱内部采用模块化设计,通过车载微机和GPRS无线传输技术,实现远距离及时准确掌握机车牵引参数、故障情况和运行状态,为保证机车安全运行、技术管理和售后服务提供了方便。介绍该系统的组成和主要功能,分析各子系统的实现方法。     

平面调车作业监控记录系统开发与应用

平面调车作业监控记录系统通过电气隔离方式，采用6502电气集中运行状态信息，由地面服务器处理后，用无线方式向指定调车机车传送站场股道、道岔及信号状态信息；系统可对调车计划的执行情况进行实时跟踪．通过地面监控及车载设备，实时显示调车作业计划单、作业进程、地面存车状态、调车区的开放进路、防护距离、限速条件和运行速度等信息；系统的开发实现了站及调车信号在机车上的复示，实时记录了调车作业过程的各类信息和电气集中区调车作业的安全监控．     

机车车载安全监测系统

介绍了一种机车车载安全监测系统,通过对监测数据的采集和分析,可以实现对机车整体安全状态的实时监测。文章重点分析了该系统的转向架车载监测子系统,通过对转向架关键部件温度和振动数据的采集和分析,可以了解转向架关键部件的安全状态以及预测未来可能会发生故障的部件,提前做好预防性维修,将机车存在的隐患消除在萌芽状态,为机车的安全性与可靠性提供重要保障。     

沪宁线行车安全综合监控系统的研究

沪宁线行车安全监控系统是监督，处理铁路行车安全问题的综合性解决方案，由行车安全监测系统，信息系统，安全管理系统，维修支持系统，事故灾害快速救援支持系统共同组成，实现对固定设施，移动装备的实时有效监测，并利用信息系统实现资源共享，监督决策，以保证沪宁线的行车安全，目前已经安装或正在试验的设备有：地对车装置包括车辆运行状态地面安全监测装置，铁路货运安全监测门，车站平过道予警装置，道岔状态监测系统，倒岔转换力监测系统，车对车装置包括旅客列车走行安全监测诊断报警系统，机车运行监控装置，机车故障监测系统，车对地监测子系统包括安全检测车，快速钢轨探伤车，轨道检查车，车载轨道动态检测单元，机车信号记录仪，红外轴温探测设备故障车等。已经获得了大值有价值的数据。系统正在不断完善。