高铁列控车载设备故障知识图谱构建方法研究

作为列控系统的核心,车载设备有着结构复杂,模块间联系紧密的特点,若在行车过程中发生故障,将直接影响列车安全高效运行。为使维修人员准确掌握车载设备故障情况,借助智能化的手段对蕴含丰富经验信息的车载故障维修日志进行研究,有着重要的现实意义。研究通过分析该类日志特点,提出自顶向下与自底向上相结合的方式构建车载设备故障知识图谱。以车载故障维修日志实体关系转换为基础,将半结构化数据实体识别视为关键短语提取问题,提出词向量、主题模型与词典特征相结合的方法先获取关键词语,再通过Bi-gram模型将故障词语拼接为候选故障短语,其中评分最高者即为所需故障实体。实体间的关系则采用基于模式匹配的方法,构建车载故障关系模板,挖掘故障间的联系。对于识别实体的冗余和错误问题,利用实体向量间的余弦相似度计算,通过阈值设定实现实体融合,完成车载设备故障的知识挖掘。最后,以某铁路局2019～2020年车载故障维修日志为数据进行实验,累积抽取出故障实体339个,故障关系734条,据此构建车载设备故障知识图谱,并以可视化方式展示和检索车载设备故障间关系,有效提高了车载故障日志的知识发现能力,便于指导车载设备故障维修。     

铁路运输设备故障知识图谱构建与应用研究

铁路运输设备故障数据的科学分析对提升铁路安全保障水平具有重要意义。文章在研究铁路运输设备安全保障体系的基础上，阐述铁路运输设备故障知识图谱构建过程，提出铁路运输设备故障知识图谱构建和应用架构，以及基于该图谱的故障智能诊断与处理、风险管理和智能问答的知识应用场景，为铁路各专业分析设备故障数据提供参考。     

基于知识图谱的CTC系统故障诊断方法研究

针对调度集中系统故障诊断效率低的问题，结合系统故障日志文本，提出一种基于知识图谱的故障诊断方法。通过预处理提取文本中的结构化元素，基于语义角色标注方法提取故障实体；构建实体关系模板，并依据模式匹配挖掘实体间联系；采用依存句法特征相似度进行实体融合，并通过Neo4j图数据库构建知识图谱，实现调度集中系统故障诊断。以某铁路局2014—2020年的CTC系统故障日志为例，累计抽取故障实体1 117个、实体关系1 605条，构建知识图谱进行可视化展示，实现调度集中系统故障成因溯源和致因推荐，为现场维修人员提供辅助决策。     

轨道交通信号智能运维系统研究

随着轨道交通信号系统研发技术的提升,信号设备及轨旁基础设备的维护需求也在不断增加,传统的维护支持子系统已经不能够满足现有的运营维护需求,为此提出轨道交通信号智能运维系统方案。利用大数据、人工智能、高维数据可视化等技术,对信号相关设备在运行过程中所产生的大量维护数据进行采集、传输、存储、计算和分析,实现信号系统的运行状态监测、维护数据智能分析、健康管理、智能维护等功能,从而提升信号系统相关设备的运维效率。     

基于BIM技术的城市轨道交通信号设备运维管理系统

针对传统信号设备运维管理中台账管理混乱、故障分析难度较大等问题,提出基于BIM技术的城市轨道交通信号设备运维管理方案。方案以城市轨道交通信号系统为研究对象,通过精细化建模、模型轻量化处理、数据库存储数据、接口与服务、BIM与GIS融合等技术,完成基于BIM技术的城市轨道交通信号设备运维管理系统的架构设计。系统通过对信号设备BIM模型族库的可视化管理,信号设备的动态状态显示及静态数据管理,设备状态的监测以及故障统计、历史维护等信息的查看,实现了城市轨道交通信号设备可视化、信息化、集成化、高效化管理,有利于提高信号系统的运用效率。该系统已在南昌地铁3号线应用,效果良好,可为BIM技术在城市轨道交通信号领域的发展提供借鉴。     

基于本体的高铁车载设备维修案例知识管理模型

针对我国高速铁路车载设备维修案例知识结构性差、重用率低、维修经验缺少有效存储与检索三大问题,结合高铁设备维修案例多样性,案例知识组成及结构多样性的特点,首先,提出一种基于本体的高速铁路车载设备维修案例知识管理框架;其次,构建一个由五要素组成的高铁车载设备维修案例本体;然后,提出一种本体与CBR相结合的案例检索模型。结果表明:由五要素组成的高铁车载设备维修案例本体可实现一个表示结构化,管理精细化的维修案例库,本体与CBR相结合的案例检索模型提高了案例检索的准确率与案例知识的重用率。最后,通过高铁维修实例验证了所提方法的可行性和有效性。研究结果表明,构建的高铁车载设备维修案例知识管理模型可较好实现案例知识的有效存储及检索,提升了维修知识的共享和重用率。     

地面电子单元LEU“C”接口监测方案设计

描述中国高铁列控系统中地面电子单元LEU的C接口信号特性的一种监测方案。通过对LEU的C接口信号特性的监测,不仅可以发现LEU的C接口输出信号幅度频率的异常、输出报文数据位的错误,同时还能发现C接口长距离传输电缆的开路和短路故障。通过C接口监测,LEU可以向列控中心TCC实时报告C接口故障状态,对及时维修更换故障设备、提高铁路运营效率具有重要意义。同时C接口监测数据也存储在LEU本地CF卡中,为事后故障分析提供详细的原始记录,大大提高了LEU的可维护性。     

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。     

轨道交通通信设备故障分析系统的设计与实现

针对目前轨道交通通信设备多样性、分布性等特性,需对通信设备进行统一管理与控制.提出轨道交通通信设备故障分析系统方案,讨论系统故障分析与管理功能的实现方式,达到统一监控轨道交通通信网状态变化和实现故障统一告警目的,以提高日常的运营管理效率.     

高速磁浮列车悬浮导向传感器故障定位系统研究

为解决上海磁浮示范运营线悬浮导向传感器故障检测和维修时间长、成本高的问题,对高速磁浮列车悬浮导向传感器的信号处理板和线圈柔性电路板进行了分析,利用信号发生设备产生输入信号至被测电路板,由信号采集设备通过串口通信传输到上位机系统与给定信号进行比较,根据比较结果,结合查故障字典来判断故障区域,从而实现悬浮导向传感器离线故障的定位。该方法能够对传感器板卡进行快速定位,提高了维修效率。研究结果对高速磁浮列车的维护工作具有一定的参考作用。     

ZPW-2000R轨道电路通信数据分析方法设计与工具实现

通信编码ZPW-2000R轨道电路实时记录并存储全部通信原始数据用于设备维护及故障分析。然而通信数据抽象繁杂,直接分析数据难度较大。针对此问题,设计了一种通信数据的有效分析方法,并利用该方法开发了分析工具软件,能够自动实现数据的解析、分析,以及可视化显示,显著提高了现场维护效率。     

基于BMBC模型的高速铁路道岔故障信息实体识别

随着铁路信号设备故障文本的不断积累,亟待构建集故障信息、专业知识、技术规则及其内在关联于一体的铁路信号设备故障知识图谱,为铁路运营及设备维修提供全面高效的辅助策略。故障信息实体识别是构建铁路信号设备故障知识图谱的核心。以高速道岔故障文本为基础,并针对此文本挖掘过程中使用传统方法导致知识获取不够全面以及文本语义稀疏等问题,提出一种用于高速道岔故障信息实体识别任务的BMBC多层级模型。首先,通过分析高速道岔故障文本的结构特征,从中提取出故障现象、故障定位和故障致因等7类实体;其次,利用BERT预训练模型的迁移特性构建双向词表征并嵌入位置信息,引入多头注意力机制(MHA)使关键特征信息得到重点关注,随后依靠双向长短期记忆网络(BiLSTM)进行特征信息融合,从而充分获取全局语义信息以及更好表达序列间的长距离依赖关系;最后,依托条件随机场(CRF)赋予标签约束条件,从而获得最佳识别结果。以各铁路局近5年的高速铁路道岔故障文本为基础进行实验,实验结果表明,BMBC模型能够精确识别各类故障信息实体,有效缓解实体边界不清晰问题,模型识别精确率、召回率和F1值分别可达91.43%,93.15%和92....     

信号设备大数据应用分析与评价

针对电务信号设备种类繁多、应用广泛,存在着数据共享不充分、利用效率低、存储不集中、分析维度单一等问题,提出建立以台账履历信息为基础,接入监测检测、维修维护、生产管理等信息的信号设备大数据分析体系,以大数据技术手段,实现信号设备数据的充分共享、综合利用、智能分析、预测检修、健康管理、质量评价等,促进信号设备维修维护体制改革。     

基于风险地形图的城轨设备风险-维修决策矩阵群构建

城市轨道交通的快速发展对系统运维可靠性和设备维修策略应用提出新的挑战。文章在梳理城市轨道交通所面临的复杂环境因素基础上,结合行业特点分析风险矩阵与故障概率及故障后果的关联关系。通过将大数据与可视化技术相结合,提出风险地形图的概念,并从专业系统、运营线路、时间节点和综合因素 4 个层面对风险地形图如何展开进行论述,构建涵盖数据来源及维修策略的城市轨道交通风险-维修决策矩阵群。     

城市轨道交通线网设备监测预警方案研究

城市轨道交通设备安全监测和突发事件预警及处置一直是运营管理的重点。在网络化运营模式下通过分析大量的设备数据从采集监测到应急响应之间的流转关系，研究分级分类预警体系，形成一套基于设备数据自动采集、业务逻辑自主研判的主动监测预警方案，解决线网监测下设备数据状态繁多、难以筛选关键报警信息的问题。构建计算服务输入输出模式，实现业务数据计算的规范化处理，以及逻辑运算与预警的松耦合管理；构建报警服务管理，实现报警数据存储更新与多终端的同步展示。协助运营单位在保证各专业设备数据全面采集监测的同时及时发现潜在的故障威胁，第一时间启动应急响应，提高城市轨道交通运营安全保障能力。     

铁路信号设备设施技术状态大数据平台的研究

为实现对铁路信号设备设施技术状态的实时采集与监控管理,满足铁路信号系统的信息共享和数据挖掘、分析、呈现的多维业务需求,在分析铁路信号系统现状及信号大数据平台建设意义的基础上,提出铁路信号设备设施技术状态大数据平台(简称"信号大数据平台")的总体技术方案。信号大数据平台将实现信号设备设施的全生命周期管理,全面系统的掌握全路信号设备设施工作状态及运用情况,并向运维人员提供故障报警、预警和状态评价等多维可视化的大数据应用服务。     

基于大数据的城市轨道交通运营故障影响分析系统对客流影响的分析

运营故障影响分析系统基于大数据思想和技术,通过机器学习技术,可对城市轨道交通运营故障数据和客流数据实现采集、存储与处理、建模及呈现,可实现对城市轨道交通运营事件类型的分类及影响时间的推算。介绍了该系统的工作原理,描述了运营故障情况下的客流影响关联模型、故障影响分析方法及故障影响的可视化呈现手段。实例验证了该系统的有效性。     

铁路调度应急预案知识图谱构建

为解决铁路调度应急预案信息整合困难、综合管理能力不足的问题,采用知识图谱概念和方法,对铁路调度应急预案相关信息资源进行全面梳理和系统分析,采用自顶向下与自底向上相结合的方法,完成铁路调度应急预案知识图谱的构建;提出铁路调度应急预案主要实体概念及其属性与关系的定义,研究数据抽取、数据融合及知识存储的方法,实铁路调度应急预案数据的规范、有序存储。以雾天行车场景为例,开展应用探索。应用表明,知识图谱为整合多源异构的铁路调度应急预案相关信息资源提供了有力工具,使应急预案相关信息资源的使用更加便利化,更好地支持应急指挥快速决策,支持应急处置工作从容有序开展。     

基于GIS铁路工务设备检测数据分析与处理系统研究

系统利用地理信息系统(GIS)技术把铁路线路设备各种检测数据与设备属性数据、地理空间数据结合起来,较好地解决了以往将各种检测数据分开存储、独立分析存在的问题,为工务决策部门提供能够对各种数据进行可视化查询、浏览与分析的软件平台.     

自轮运转设备运营维护智能化技术北大核心

根据朔黄(朔州—黄骅)铁路自轮运转设备与车辆运营维护的需求,为了实现状态修、精确修、预防修的目标,提出了设备运营维护智能化的整体系统架构和功能部署方案,构建了自轮运转设备运营维护系统。该套系统从环境、管理、人、机器四个方面进行考虑,重点介绍了机器因素的相关理论方法。该套系统通过机器学习历史的故障样本信息,及时对设备状态进行预测、预警,减少维修成本,提升设备自感知能力,解决目前设备在实际运营维护过程中出现的问题。