面向運維的城軌列車在途監(jiān)測若干關(guān)鍵技術(shù)研究與應用.pdf

1、我國正處在大規(guī)模城軌線路建設和開通的高峰期，近年來城軌列車晚點乃至事故的教訓說明軌道交通安全保障技術(shù)需要由被動安全向主動安全轉(zhuǎn)化?；趯崟r狀態(tài)監(jiān)測的運維保障是軌道交通主動安全保障的基礎，其技術(shù)的開拓創(chuàng)新是提高軌道交通系統(tǒng)的安全運營能力水平和加強故障處置能力的發(fā)展方向。
　　本文研究的面向運維的城軌列車在途監(jiān)測體系結(jié)構(gòu)中幾項關(guān)鍵技術(shù)，涵蓋了狀態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡構(gòu)建，基于列車信號和傳感器數(shù)據(jù)的列車運維關(guān)鍵部件故障診斷方法。通過實際應用，實現(xiàn)了

2、列車運營管理的網(wǎng)絡化，同時將維保業(yè)務的工作模式從基于計劃與事故的維修，轉(zhuǎn)變?yōu)榛谲囕v狀態(tài)的故障早期即開展的維護工作。
　　本文旨在為我國城軌列車安全工程理論及建設提供理論依據(jù)，主要研究工作如下:
　　(1)系統(tǒng)地研究了面向運維的城軌列車在途監(jiān)測系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。分析了面向運維的城軌列車在途監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)建目標、需求分析和功能結(jié)構(gòu)。提出并使用當量故障數(shù)累計頻率分析法辨識了廣州地鐵二、八線列車運維關(guān)鍵系統(tǒng)，研究確定了列車在途監(jiān)測關(guān)鍵對

3、象。通過建立適用體系結(jié)構(gòu)，對本文研究的關(guān)鍵技術(shù)進行了說明。
　　(2)優(yōu)化了城軌列車狀態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡傳輸。建立了樹狀結(jié)構(gòu)的列車狀態(tài)監(jiān)測網(wǎng)，提出了列車視頻傳輸優(yōu)化方法，為列車在途故障診斷提供了安全有序的數(shù)據(jù)基礎。通過建立網(wǎng)絡容量與延時模型，對基本拓撲進行的比較顯示了樹狀網(wǎng)絡的優(yōu)越性。進而，為滿足城軌列車在途監(jiān)測環(huán)境下多傳感器大數(shù)據(jù)的安全傳輸，設計并實現(xiàn)了樹狀結(jié)構(gòu)的城軌列車狀態(tài)監(jiān)測網(wǎng)物理結(jié)構(gòu)、路由和傳輸方法。在基于以太網(wǎng)的樹狀網(wǎng)絡建模與仿

4、真表明，在使用網(wǎng)絡通訊協(xié)議（TCP/IP）協(xié)議的樹狀結(jié)構(gòu)下，相對于指數(shù)分布(EXP)流量模型和使用傳輸流控制協(xié)議(TCP)，使用恒定流碼流量(CBR)模型與用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議(UDP)能夠獲得更好的性能。
　　(3)針對面向列車安全運維的三大關(guān)鍵系統(tǒng):制動、客室車門與二系懸掛進行了故障診斷方法研究。首先分別對三個系統(tǒng)建立了工作模型，通過分析，我們選用不同的方法進行故障診斷。對于制動系統(tǒng)，使用基于模型設計的殘差發(fā)生器和估計器的方法進行故

5、障診斷具有良好的準確性以及防誤報的能力。對于二系懸掛，我們選用數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法進行故障診斷，包括使用小波包能量矩作為故障特征，使用最小二乘支持向量機(LSSVM)作為故障分類器，使用改進的粒子群算法進行聯(lián)合特征選擇。不同列車運行速度下的仿真結(jié)果表明，空氣彈簧故障的識別率最高，橫向阻尼器次之。對于客室車門系統(tǒng)，先使用基于主元分析(PCA)的參數(shù)估計方法進行故障檢測，再使用粗糙集故障診斷方法進行故障分離，在長時開關(guān)門模式的實驗中獲得了較高的診