道岔智能運(yùn)維系統(tǒng)功能的拓展與改進(jìn)

　　摘要 ：通過補(bǔ)充和完善道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備智能運(yùn)維系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息采集方法，充分挖掘有價值的數(shù)據(jù)信息來實現(xiàn)道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備智能運(yùn)維功能的拓展與改進(jìn)，有效提升上海軌道交通道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備的運(yùn)維質(zhì)量和效率。

       關(guān)鍵詞 ：道岔 : 智能運(yùn)維 : 拓展 : 改進(jìn)

　　道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備作為地鐵信號基礎(chǔ)設(shè)備中重要的一部分，在地鐵線路中數(shù)量較多，轉(zhuǎn)換頻繁，也是最容易發(fā)生故障的設(shè)備，一直以來都是信號集中監(jiān)測系統(tǒng)的重點關(guān)注對象。近幾年，大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等新技術(shù)在地鐵維護(hù)生產(chǎn)領(lǐng)域的初步使用效果得到了認(rèn)可，上海地鐵通號分公司信號設(shè)備智能運(yùn)維平臺已于 2017 年在龍陽路基地初步搭建并投入使用。本文主要對上海地鐵信號設(shè)備智能運(yùn)維平臺中道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備智能運(yùn)維系統(tǒng)的功能提出拓展和改進(jìn)，為下一步道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備智能運(yùn)維系統(tǒng)的升級做一些有益補(bǔ)充。

　　1 上海地鐵道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備智能運(yùn)維的現(xiàn)狀

　　目前，上海地鐵道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備智能運(yùn)維系統(tǒng)已經(jīng)通過傳感技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等實現(xiàn)道岔的電流曲線、功率曲線、表示電壓、道岔缺口等監(jiān)測，在故障分析過程中通過診斷模型庫和故障點定位機(jī)制，即時與維護(hù)人員互動，共同完成預(yù)警、故障等信息的分析處理。但在實際運(yùn)用中發(fā)現(xiàn)道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備智能運(yùn)維系統(tǒng)所涉及分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)還不夠詳細(xì)，與其他系統(tǒng)間還不能充分實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，缺少設(shè)備與設(shè)備間信息數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，不能充分互聯(lián)互通，導(dǎo)致自動化、智能化分析水平還相對不高，診斷分析結(jié)果的準(zhǔn)確性、時效性存在較大差距，不能產(chǎn)生足夠的道岔設(shè)備狀態(tài)預(yù)警信息，未達(dá)到真正實現(xiàn)系統(tǒng)智能化分析的維修模式。

　　地鐵評職知識：地鐵客流方面論文發(fā)表哪些期刊

　　只能籠統(tǒng)的對一些道岔預(yù)警信息、故障信息進(jìn)行預(yù)判，依然需要信號維護(hù)人員瀏覽并憑借工作經(jīng)驗進(jìn)行分析檢測。2019-2021 年，上海地鐵的道岔故障依舊頻繁發(fā)生，且原因不明故障仍然占有一定高的比例。隨著線路運(yùn)能的增加，伴隨列車折返間隔的縮小，預(yù)測道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備的健康狀態(tài)及故障檢測的準(zhǔn)確性、及時性將成為現(xiàn)代城市地鐵發(fā)展的需求。

　　2 道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備智能運(yùn)維數(shù)據(jù)信息采集的完善

　　數(shù)據(jù)信息是一切分析的前提，它已經(jīng)成為這個時代的重要信息資源，道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備數(shù)據(jù)信息分析的目的是間接或直接地提高地鐵道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備運(yùn)維工作的效率，在日常使用中充當(dāng)信號維護(hù)人員智囊助手的角色，使維護(hù)人員在恰當(dāng)?shù)臅r間擁有專業(yè)的信息，幫助他們在較短的時間內(nèi)做出正確的維護(hù)決策。充分利用大數(shù)據(jù)信息挖掘技術(shù)，全面挖掘各類信號設(shè)備、信號集中監(jiān)測設(shè)備、道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備的前端、后端、歷史等各種數(shù)據(jù)信息，從大、全、細(xì)、時等 4 個方面入手，為道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備智能運(yùn)維系統(tǒng)建立完整的數(shù)據(jù)倉庫。

　　通過一站式數(shù)據(jù)處理方式將不同來源、格式、特點性質(zhì)的數(shù)據(jù)在邏輯上或物理上有機(jī)地集中，并設(shè)定關(guān)聯(lián)規(guī)則組合，實現(xiàn)從數(shù)據(jù)信息共享、互聯(lián)、互通、融合的全鏈路數(shù)據(jù)挖掘處理。將其中的精華，轉(zhuǎn)變?yōu)榈啦磙D(zhuǎn)轍設(shè)備智能運(yùn)維系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息“寶藏”，實現(xiàn)深度、全面、有效地對一些無法進(jìn)行數(shù)據(jù)溝通的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行綜合分析、智能分析、故障診斷，來提升數(shù)據(jù)信息價值及數(shù)據(jù)信息應(yīng)用的效率，從而獲得對道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備的狀態(tài)預(yù)警、故障定位，實現(xiàn)道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備智能運(yùn)維的主動預(yù)防，通過提前預(yù)警、明確維修故障點，為道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備實施狀態(tài)修、預(yù)防修創(chuàng)造有利條件。

　　3 道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備運(yùn)維數(shù)據(jù)信息采集分析的優(yōu)化

　　道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備運(yùn)維系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的采集分析主要將從 3 個方向拓展考慮 ：道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息的全量采集關(guān)聯(lián)分析 ;現(xiàn)有采集數(shù)據(jù)信息的動態(tài)化關(guān)聯(lián)分析 ;跨系統(tǒng)、跨專業(yè)的數(shù)據(jù)信息關(guān)聯(lián)分析。通過對上述采集信息的互相關(guān)聯(lián)分析，可以在道岔動作功率、電流曲線的診斷模型上，進(jìn)一步識別當(dāng)前道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備所處的運(yùn)行狀態(tài)。對設(shè)備的健康狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測評估以及故障的精確診斷，分輕重緩急對不同道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備在不同時間點有差別地進(jìn)行檢修維護(hù)，避免出現(xiàn)“過維護(hù)”現(xiàn)象，甚至發(fā)生“修出來的故障”，提高道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備在運(yùn)行期間的安全性和可靠性，降低道岔故障發(fā)生的概率以及維修費(fèi)用。

　　3.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息的全量采集關(guān)聯(lián)分析

　　1)轉(zhuǎn)轍設(shè)備履歷信息的采集關(guān)聯(lián)分析梳理統(tǒng)計網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有轉(zhuǎn)轍設(shè)備，根據(jù)型號、生產(chǎn)廠家、上道時間、部件組成、安裝方式、鎖閉方式、安裝圖號、開向信息、閉合信息、電路制式、表示電路接法、安裝時調(diào)試參數(shù)、轉(zhuǎn)轍機(jī)和繼電器測試記錄數(shù)據(jù)信息等在運(yùn)維管理平臺形成道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備履歷基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息庫，為道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備智能運(yùn)維全壽命周期管理提供基礎(chǔ)信息。2)歷史數(shù)據(jù)信息的采集關(guān)聯(lián)分析利用道岔歷史數(shù)據(jù)信息，如自檢自修的歷史數(shù)據(jù)信息、故障歷史數(shù)據(jù)信息、監(jiān)測采集的歷史數(shù)據(jù)信息等，對比實時采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，從而獲得參數(shù)預(yù)警。

　　3)岔區(qū)環(huán)境信息的采集關(guān)聯(lián)分析道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備的工作狀態(tài)會受外界環(huán)境因素的影響，必須對岔區(qū)環(huán)境溫濕度和岔區(qū)積水、油污等信息進(jìn)行采集關(guān)聯(lián)分析。如高溫環(huán)境會使尖軌漲軌，使串動量得不到釋放，高濕環(huán)境會使設(shè)備的一些金屬部件生銹，油污環(huán)境會使滑床板膠墊失效。可以通過岔區(qū)環(huán)境的監(jiān)控對道岔設(shè)備運(yùn)行的健康狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測評估。4)道岔維護(hù)檢修數(shù)據(jù)信息的采集關(guān)聯(lián)分析采集道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備日常維護(hù)作業(yè)及工電聯(lián)檢作業(yè)的參數(shù)檢測情況和工況檢查情況等的維護(hù)檢修數(shù)據(jù)信息。通過開發(fā)手持終端機(jī)，在作業(yè)過程中將數(shù)據(jù)錄入后通過網(wǎng)絡(luò)傳至運(yùn)維管理平臺，對日常積累的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行趨勢分析，在故障發(fā)生前判別出道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備所處的退化狀態(tài)。

　　3.2 現(xiàn)有采集數(shù)據(jù)信息的動態(tài)關(guān)聯(lián)分析

　　1)電流、功率曲線與表示缺口的采集信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析對轉(zhuǎn)轍設(shè)備采集的動作電流、功率曲線結(jié)合缺口偏移量的動態(tài)和靜態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，獲得道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備各種桿件銷孔曠動及其工況變化的趨勢信息。

　　2)啟動信息與表示信息的關(guān)聯(lián)分析利用道岔動作電流、功率曲線的動作情況和道岔表示電壓信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，利用表示電路與啟動電路的一些相同支路，結(jié)合其不同電路故障狀態(tài)信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，進(jìn)一步縮小故障定位的范圍。

　　3)轉(zhuǎn)轍機(jī)一二動、前后機(jī)狀態(tài)信息的關(guān)聯(lián)分析對雙動道岔的一動轉(zhuǎn)轍機(jī)狀態(tài)信息和二動轉(zhuǎn)轍機(jī)狀態(tài)信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，以及雙機(jī)牽引的前機(jī)轉(zhuǎn)轍機(jī)狀態(tài)信息和后機(jī)轉(zhuǎn)轍機(jī)狀態(tài)信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，可以精確定位故障轉(zhuǎn)轍機(jī)。4)電源監(jiān)測數(shù)據(jù)信息的關(guān)聯(lián)分析對信號集中監(jiān)測采集的電源屏、組合架熔絲等電源狀態(tài)信息與轉(zhuǎn)轍機(jī)電源信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，當(dāng)轉(zhuǎn)轍機(jī)電源出現(xiàn)異常時，可以準(zhǔn)確判斷電源故障點。5)電纜絕緣監(jiān)測信息的關(guān)聯(lián)分析對信號集中監(jiān)測采集的道岔電纜芯線對地絕緣的情況進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，可以結(jié)合其電纜絕緣的變化情況，對道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備電纜退化狀態(tài)進(jìn)行提前預(yù)警。

　　3.3 跨系統(tǒng)、跨專業(yè)的數(shù)據(jù)信息關(guān)聯(lián)分析1)信號聯(lián)鎖設(shè)備數(shù)據(jù)信息的關(guān)聯(lián)分析利 用 聯(lián) 鎖 設(shè) 備 原 有 對 DCJ、FCJ、SJ、DBJ、FBJ 的驅(qū)采信息結(jié)合道岔動作電流、功率曲線和表示電壓信息等對道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備的一些啟動故障、表示故障等進(jìn)行定位分析。2)工務(wù)設(shè)備數(shù)據(jù)信息的關(guān)聯(lián)分析根據(jù)工務(wù)設(shè)備狀態(tài)參數(shù)中與道岔狀態(tài)有關(guān)的設(shè)備，按結(jié)構(gòu)類信息、位移類信息、力類信息等數(shù)據(jù)，對尖基軌密貼、尖軌開口、尖軌傷損、尖軌磨損、扣件狀態(tài)、平面線形、滑床板狀態(tài)、尖軌(基本軌)位移、鋼軌爬行、鋼軌縱橫位移、基本軌受力、尖基軌垂向力分配等狀態(tài)信息，結(jié)合轉(zhuǎn)轍機(jī)運(yùn)行狀況進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，對轉(zhuǎn)轍設(shè)備的健康狀況進(jìn)行預(yù)判。

　　4 監(jiān)測系統(tǒng)功能的改進(jìn)

　　為進(jìn)一步完善轉(zhuǎn)轍設(shè)備動作邏輯的分析，獲得更多的預(yù)警信息及精確的故障定位，需對信號集中監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測的廣度和深度進(jìn)行補(bǔ)充，具體功能改進(jìn)如下。

　　4.1 完善表示電壓采集數(shù)據(jù)完善道岔表示電壓 X1 線的數(shù)據(jù)監(jiān)測，通過增加道岔表示定位 X1 線、X2 線和反位 X1 線、X3 線電壓的監(jiān)測采集點，使預(yù)警信息和故障定位進(jìn)一步有效縮小到具體某條線、某個點(如電阻 R1 短路、電阻 R 短路、表示繼電器短路、二極管擊穿、整流堆混線等相關(guān)電壓)，有效減少現(xiàn)場故障定位及處置的工作量。

　　4.2 增加采集道岔轉(zhuǎn)換阻力的監(jiān)測功能增加采集道岔轉(zhuǎn)換動作阻力的監(jiān)測，目前使用的道岔轉(zhuǎn)換電流曲線和功率曲線不能真正反映三相交流轉(zhuǎn)轍機(jī)的轉(zhuǎn)換動作阻力情況，增加采集轉(zhuǎn)換阻力信息后，可以通過分析轉(zhuǎn)換阻力曲線的數(shù)值參數(shù)，正確分析道岔轉(zhuǎn)換過程中的機(jī)械動作特性。

　　4.3 增加斷相保護(hù)器(DBQ)輸出電壓監(jiān)測功能通過增加 DBQ 輸出的 AC380 V 和 DC24 V 的監(jiān)測功能，可以有效發(fā)現(xiàn)由 DBQ 器材不良造成的三相電源不完整的故障。

　　4.4 增加保護(hù)繼電器(BHJ)監(jiān)測監(jiān)功能通過增加 BHJ 的采集，可以配合道岔動作電流曲線對道岔已動作但未到位的情況進(jìn)行判別，是1DQJ 先落下還是 BHJ 先落下，對此類故障進(jìn)行精確定位。

　　4.5 實現(xiàn)聲響報警對站機(jī)、終端、服務(wù)器軟件進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)，安裝聲卡、音箱等，設(shè)置報警器，實現(xiàn)音響報警功能，在故障預(yù)警和報警時進(jìn)行聲控報警，提醒維護(hù)人員。

　　5 總結(jié)和展望

　　以上幾項道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備改進(jìn)與功能拓展的思路，都是智能運(yùn)維平臺系統(tǒng)不斷完善過程中的有益探索。目的是提前預(yù)知和管理道岔故障的發(fā)生，為維修和故障處理分析提供完整、真實、有效、可靠的信息數(shù)據(jù)，為逐步實現(xiàn)預(yù)防修提供有力保障。人工智能時代已經(jīng)開啟，通過大數(shù)據(jù)應(yīng)用實現(xiàn)人工智能的時代即將到來，數(shù)據(jù)質(zhì)量和數(shù)據(jù)全面性的保證，以及通過不斷提高數(shù)據(jù)分析的能力和方法，可以決定智能分析的準(zhǔn)確度，全面的掌控信號設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，實現(xiàn)地鐵信號設(shè)備真正的智能運(yùn)維，為地鐵運(yùn)營的安全暢通提供安全保障。

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　　作者：滕東華

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