铁路供电故障预测与健康管理大数据平台方案研究

铁路供电故障预测与健康管理(PHM)系统是以大数据技术为核心,以供电管理信息系统、6C数据中心、SCADA系统为支撑,按照国铁集团-铁路局-供电段三级管理架构进行设计和建设的供电设备大数据分析管理平台.基于大数据框架的PHM系统涵盖针对高速铁路接触网和牵引变电所的PHM技术方案,在多时空尺度上实现铁路供电故障预测与健康指标评估,全生命周期可靠性、可用性和可维修性的可视化分析和风险评估,以及优化维修决策.本文阐述了铁路供电故障预测与健康管理大数据平台方案的基本设计原则和系统架构,并对该平台涉及的关键技术和系统重要功能进行了探讨.     

高速铁路牵引供电系统PHM技术架构与方案研究

为保障高速铁路安全、稳定、高效运营维护,将故障预测与健康管理(PHM)的理念与方法应用于高速铁路牵引供电系统,开展高速铁路牵引供电系统PHM技术架构与方案研究。结合系统特点,构建高速铁路牵引供电系统PHM总体技术框架,并针对接触网系统和牵引变电所分别设计具体PHM技术方案与主要功能。     

基于BIM的接触网参数化零部件族库技术研究

伴随我国轨道交通建设快速推进和信息化需求提升,BIM技术不断深入改变着接触网设计方式和流程,接触网零部件众多,设计时手工进行大量参数修改已难以满足高效、高精度的接触网设计需求。结合BIM和参数化设计理论,建立属于接触网专业的参数驱动型零部件族库系统,构建接触网族库系统架构,利用Inventor平台,研究接触网参数化零部件建模和装配参数化与关联设计,提出并构建接触网参数化零件库和部件库,并基于二次开发对接触网零部件进行参数修改。其成果为开发面向于接触网专业的BIM系统奠定基础。     

高速动车组大数据PHM系统研究与应用

针对延长高速动车组使用寿命和提高使用效率的问题，在研究了工业大数据、故障预测与健康管理（PHM）的定义和应用、PHM相关标准以及国外PHM软件开发平台的基础上，搭建了基于大数据的车载、地面故障预测与健康管理系统一体化的功能架构并提出技术实现方案，应用动车牵引电机轴承温度健康状态模型,以牵引电机轴承温度和环境温度数据为基础,进行了实例分析。     

基于运行工况的接触网零部件疲劳寿命分析

接触网零部件疲劳破坏是接触网常见的故障形式,为减少该类故障的发生,提高维修效率,需预测接触网零部件的疲劳寿命.本文设计了基于运行工况的接触网零部件疲劳寿命分析流程,其中分析工具包括弓网动态仿真平台、支持与定位结构仿真平台和零部件疲劳寿命仿真平台;以京沪高铁某段接触网为分析对象,分析该段接触网零部件的载荷分配,计算支持与...     

面向PHM的高速列车谱系化产品技术平台开发和实践

为实现不同速度等级、不同运用环境下高速列车的快速设计、快速制造以及保证谱系产品的健康运营和管理,提出并构建由数据平台、设计平台、制造平台和健康管理平台组成的面向故障预测与健康管理(PHM)的高速列车谱系化产品技术平台.首先,剖析高速列车谱系化与健康管理平台的融合机制,集成零部件研制与使用阶段的研发数据;其次,从技术架构...     

智能动车组车载PHM系统探讨

新一代复兴号智能动车组搭载了车载故障预测与健康管理(PHM)系统,实现了动车组故障的预警、预测等功能.根据现阶段智能动车组车载PHM技术方案,重点阐述车载PHM系统应用现状,同时结合实际工作中地面PHM系统较为完善的开发应用经验,进一步探讨车载PHM系统与地面PHM系统相互融合的设计需求、技术方案及应用场景.     

和谐型机车故障预测与健康管理系统总体设计

为推进和谐型机车周期性计划预防修向数字化精准维修转变、防范重大事故及故障发生,基于大数据和云平台等技术,采用视情维修的开放体系结构（OSA-CBM,Open System Architecture of Condition-Based Maintenance）,设计和谐型机车故障预测与健康管理（PHM,fault Prediction and Health Management）系统,包括系统的总体架构、技术架构和功能架构。旨在掌握机车及重要零部件性能演化规律、保证机车在途运行安全、实现精准维修、降低全寿命周期运用维修成本。     

故障预测与健康管理技术在动车组中的应用

动车组维护策略优化研究日益受到重视,其中故障预测与健康管理(PHM)技术以及基于状态的维修是目前动车组维护策略优化的重点。分析了PHM技术的现状和发展趋势,结合技术架构对动车组车载PHM系统、车地PHM系统、地面PHM系统等技术进行分析,并对PHM系统进行验证。分析结果可为PHM技术在各类轨道交通车辆中的应用提供参考。     

基于跨系统数据融合的轨道车辆PHM技术研究

针对目前轨道车辆故障预测与健康管理（PHM）技术应用中存在的监控数据利用率较低、专业综合率不高、故障综合判断率较低的问题,文章提出基于跨系统数据融合的PHM技术方案,详细分析了PHM系统的架构,并利用信息融合和数据挖掘技术建立跨系统数据融合的整车安全性、舒适性、车辆定位、故障应急处理的PHM模型。该技术方案已在广州市轨道交通项目中得到应用,并在实际应用中不同程度地降低了运维成本,提高了故障决策效率。     

重载铁路接触网关键技术方案研究与应用

重载铁路具备牵引质量大、功率高、接触网载流量大等特点,对接触网的系统需求不同于普通铁路,有必要对接触网关键技术方案进行深入研究。通过计算机模拟仿真分析和多方案比选论证,确定接触网导线规格、张力配置、主要零部件选型及电分相形式等关键技术方案。研究成果已经成功应用于山西中南部铁路、张唐铁路等重载线路。针对目前重载铁路接触网零部件规格型式不一,不便于运营维护的现状,建议加强对重载铁路接触网主要装备的统一化、标准化研究,保障运输安全、降低工程投资。     

接触网零部件材料疲劳特性及剩余寿命研究

以某电气化铁路服役40余年的接触网零部件为研究对象,通过开展拉伸试验和疲劳试验并结合断口形貌分析,研究了老化后接触网零部件的材料疲劳特性,为基于接触网零部件的标准试样设计提供参考。研究发现,接触网零部件在正常工况下具有较长的使用寿命,但零部件的表面腐蚀、磨损等缺陷会使剩余寿命大幅降低,在运营维护过程中应加强对零部件表面状态的监测与维护。     

基于IFC4的电气化铁路接触网BIM数据存储标准研究

通过对IFC4数据标准框架及存储结构的研究,结合电气化铁路接触网自身的特点,充分考虑数据标准的兼容性及可扩展性,参照传输/配送系统的定义模式,总结接触网系统结构组成及电能配送关系,提出基于IFC4的电气化铁路接触网BIM数据存储标准扩展原则及具体实施方案,分别从实体构件、预定义类型及属性集三个方面对IFC4标准进行扩展,为铁路行业开展多专业、跨平台协同设计,实现信息模型的数据转换与数据共享提供技术支撑。     

高速铁路接触网大修技术方案研究

我国高速铁路经过近20年的发展，接触网设备正逐渐进入大修期。通过梳理高速铁路接触网设备大修面临的问题，明确高速铁路接触网大修方案的工作思路。以京哈高铁秦沈段为研究对象，对接触网线材及张力配置、支柱及零部件服役状态进行全面评估，进而确定京哈线秦沈段接触网大修技术方案，为后续高速铁路接触网大修方案制定提供参考和借鉴。     

基于损伤等效理论的AC 25kV腕臂型支持装置疲劳程序谱编制

刚性接触网具有结构简单、载流量大、净空要求低等优点,已广泛应用于城市轨道交通中。疲劳程序谱是疲劳试验中加载于被测试结构上的载荷,随着刚性接触网零部件疲劳试验的推进,迫切需要制定针对刚性接触网零部件的疲劳程序谱。以AC 25 kV刚性接触网腕臂型支持装置为研究对象,基于疲劳损伤理论、雨流计数法及古德曼等寿命公式,通过损伤等效的方式将变幅应力循环等效为恒幅应力循环,给出以原始载荷谱中零均值应力最大幅值循环作为原始载荷谱的等效载荷谱的损伤等效方案,通过实际案例对载荷谱损伤等效方案进行有效性验证,基于载荷谱等效方案,得到AC 25 kV刚性接触网腕臂型支持装置疲劳程序谱。     

基于城市轨道交通建筑信息模型施工应用平台的接触网深化设计技术要点

城市轨道交通接触网安装方式繁多,且其尺寸以及零部件相对位置各不相同,为保证施工精度及施工工艺,建立三维模型进行预安装是行之有效的手段。为有利工程建设,接触网BIM(建筑信息模型)施工应用平台提出了基于模型的功能应用、数据管理、模块服务、数据存储等各层服务关系和数据交互关系。深化设计平台的数字化加工、基础孔洞以及预留功能可保证零部件加工精度和施工定位精度,利用虚拟漫游和碰撞检测功能进行可视化安装施工预演,提前感知,尽可能最大限度地避免返工,对施工实践具有指导意义。     

高速铁路道岔异构数据在Hbase上的云存储方案

实现健康预测管理（PHM）可以提高信号设备的运行安全性、系统可靠性和可维修性，道岔设备的数据对其PHM的研究有重要意义。目前，高速铁路道岔监测数据存储架构难以满足PHM海量异构历史数据存储问题，结合道岔监控数据以及道岔缺口监测图像等异构数据，引入大数据技术中的Hbase非结构化数据存储理念，提出高速铁路道岔设备海量异构数据的云存储及查询管理方案。针对图像数据尺寸不一致的问题，提出基于MapReduce的优化图像分块存储算法，实现高速铁路道岔异构数据的Hbase云存储，在实验室环境搭建平台对方案进行验证。结果表明:从MySQL到Hbase迁移10 GB历史数据约为15 min，在数量到达20万条以上时Hbase查询性能优于MySQL。通过MapReduce优化图像数据分块算法，存储速度得到提升。该方案对高速铁路道岔设备PHM中海量异构数据的存储提供了理论和技术支撑。     

动车组故障预测与健康管理技术的研究及应用

简述了PHM技术的发展现状,结合动车组的功能结构及运维特点,提出了适用于动车组列车的PHM技术体系和系统架构方案,阐述了基于PHM技术而开发构建的动车组PHM系统的功能及技术方案,并以车轮多边形故障预警预测和牵引电机通风装置视情维修为例,简述了部分功能模块的阶段性应用成果。     

BIM技术在高速铁路接触网工程中的应用研究

通过对建筑信息模型(BIM)技术在高速铁路接触网工程中应用的深入探讨和研究,在设计阶段建立接触网零部件三维族库BIM。通过参数化快速腕臂装配建模、线路模型布置,开展碰撞检查、仿真模拟,实现接触网最优设计;通过BIM工程量自动统计、出图功能,提高设计效率。施工安装阶段利用BIM技术,进行工程进度展示,设计交底、施工方案交底,指导施工并提高施工质量。基于BIM的接触网数据集成与传递,实现接触网BIM承载的建设管理过程信息无缝转移到运维阶段,为将来智能运维奠定基础。     

地铁车辆制动系统故障预测与健康管理技术研究

为了提高地铁车辆制动系统的运维效率,避免制动系统过度维修造成资源浪费,设计了地铁车辆制动系统故障预测与健康管理系统,研究了电空制动系统典型部件的故障诊断与故障预测方法,详细叙述了制动系统健康管理系统的功能,提出了制动系统健康管理系统车载PHM单元以及地面PHM平台的设计方案。