【动车组运用检修PHM总体方案设计5200字（论文）】

动车组运用检修PHM总体方案设计目录TOC\o"1-2"\h\u27931动车组运用检修PHM总体方案设计 1174011.1.1.动车组运用检修的影响分析 140171.1.2.动车组PHM运用检修流程设计 2276531.1.3.动车组PHM检修数据流程设计 3182451.2.动车组转向架检修PHM方案应用 6动车组运用检修的影响分析对于动车组来讲，不同的检修工作标准是根据检修工作开展的范围和检修内容进行界定的。对于一级检修工作来讲，其检修工作的范围主要包括了针对列车的车顶、车下以及车内与驾驶室几个主要区域的检修，检修工作的要求在于，要保证针对这几个区域的检修工作都细致准确的按照相应的检修流程开展检修工作，并且确保相应的检修工作质量，从动车组运用的角度来讲，当动车组连续运用时间达到了48小时或者已经达到一级修理的里程上限时，需要按照规定执行一级修理流程。在总体的检修用时方面，不得超过4小时，在检修期间，备用的动车组的运行累计时间不得超过48小时，对于检修完毕的动车组，也需要在经过了一级检修的前提下才能投入应用。关于实施一级检修的条件，需要结合具体的动车组类型以及动车里程上限确定是否开展一级检修。从检修工作对于运用的影响的角度分析，可知可能对动车组运用产生影响的检修级别包括了运用检修和高级检修两种类型。下文主要从运用检修入手，探讨检修工作对于动车组运用的影响。动车运用的调度和协调，由动车运用所来完成。因此，运用所自身的分布状态会对动车组的交路衔接状态形成约束作用。关于运用检修的约束效果，主要是对于动车组的单位时间内行程距离产生影响。当影响发生时，同步对动车组的列车交路公里数提出了约束条件，这种情况下，动车组的一级检修时间会从常规的48小时调整到运用48小时，这种调整和优化，尤其对于动车组运行与检修工作会产生非常积极的促进作用。在这里要强调的是，当动车组运用所出现夜间检修能力不足的情况时，应当及时调整检修计划，将检修的核心工作时间调整至日间。但这也会随之带来对日间检修工作的影响，比较典型的表现是，压缩了日间动车组的运用可行时间，使得动车组的总体运用效率有所下降。因此可通过设计运用PHM技术的检修流程来改善其检修的整体能力，其包括检修时间的缩减和检修效果的增强即修复率的增加。图5-1表达了动车组PHM系统的整个生命周期变化，其中对应了系统中故障预测和健康管理中的一部分关键时刻。系统从t0开始进入健康诊断过程，在t0到tE过程中始终在健康范围之内，此阶段并没有进入PHM处理阶段，未对寿命进行预测。在tE到tD阶段，PHM系统整体激活，开始进行剩余寿命预测。但开始时由于数据的缺少，预测结果不准确，随着数据的累积，结果逐渐趋于准确值。一直到tp时刻得到了能够较准确的剩余寿命预测的区间范围，此时与实际最后结果基本一样，开始进行下一步的操作。从tp到tF区间段，检测部件逐渐从预测结果向实际结果逐渐变化，最终到达实际失效时刻。直到此时，PHM系统完成了重要的故障诊断和寿命预测的整体工作。图5-1动车组PHM系统生命周期示意图其中，预测距离为寿命预测精度达到误差范围的时刻至系统失效的总时长[15]；t0为制动系统首次开机或运行开始时间；tE为部件或子系统表现失常的时刻；tD为设计的PHM系统检测到故障发生的时刻；tp为PHM系统寿命估计满足允许误差范围的时刻；tR为PHM系统响应时间；tF为子系统实际失效时刻。动车组PHM运用检修流程设计动车组PHM技术运用检修是在动车组现有检修流程的基础上进行改进和调整，主要是针对现有动车组检修流程存在过度检修和欠维修的弊端。而要进行改进和调整就必须有相应的应对策略。关于这方面的应对策略主要包括三个方面，第一，通过增加运用所的方式，将部分的检修和调度的协调压力进行缓解。第二，结合实际情况调配好动车组的套用方式，从而促进整体的动车组检修工作量的压缩，减轻检修工作人员的工作负荷，从另一方面来讲，这也是避免检修工作出现误差和问题的一个有效方法。第三，针对日间检修工作的能力和技术水平进行提升。由于检修的工作会对动车组的运行带来比较显著的影响，因此，在检修工作开展的过程中，技术人员和管理人员需要对检修工作的开展从技术角度进行水平提升，在检修效率和检修质量上做到同步保障。要做到以上三个方面的应用，PHM的引入将极大提高动车组检修的效率和能力。在动车组进库之后，在原有检修人员与机械师进行故障交互的基础上，将引入人机维修接口，检修人员插入信息卡等操作访问地面PHM系统服务中心，将运行过程中通过该系统反馈的维修决策进行记录和清单打印，从而根据反馈的维修决策进行定点定位维修。首先判断运行途中是否有故障和健康问题产生，若不存在问题，则进行原有动车组运用检修的基本流程，去除对非必要部件的检修，保证来检修效率的提升；若存在问题，则根据PHM系统提出的维修决策进行处理，在保证原有的检修工作的基础上对出现问题的部分进行视情决策维修。这种针对性维修将提高动车组整体检修效率，从而提高其总体运用效率。在完成整体的运用检修之后，检修人员将其检修的各类数据进行上传，最终完成来检修工作的整体流程。详细流程请见工程图《动车组PHM运用流程检修图》。动车组PHM运用检修流程在现有基本运用检修流程上进行工作缩减，提高人员的时间效率并减少资源的利用率。在必要的流程基础上，如测试各种仪器、部件的性能运作等，可根据反馈的决策减轻检修人员的工作压力，从而提高了部件的修复率。动车组PHM检修数据流程设计除上面所述之外，也在整个运用线路上添加了各种传感设备，并组建了综合分析室包括监控中心、数据分析组、作业视频分析组和履职分析组来处理运用检修产生的数据。动车运用产生的数据采集可分为八类，如图4-5所示。图4-5动车组数据采集分类图（1）动车组运行故障动态图像检测系统：由铺设在轨边的图像采集设备提供，利用专业相机将通过的动车组走行部状态信息，以图片形式实时反馈至终端设备，通过自动比对和人工分析相结合的方式，判断走行部部件状态，进而反馈给地面PHM系统进行处理。（2）轮对故障动态检测系统：设备安装在动车组出入库咽喉处，采用光截图像测量技术和电磁超声探伤技术，自动检测轮对外形尺寸和踏面缺陷，具备限度报警功能，将对轮对所产生的健康问题进行有效反馈并处理。（3）受电弓及车顶状态动态检测系统：设备安装在动车组出入库咽喉处，采用高速、高分辨率图像分析测量、压力传感器技术，实现受电弓关键参数自动检测，具备限度报警功能，将对受电弓和车顶状态所产生的健康问题进行有效反馈并处理。（4）车载无线传输系统：根据动车组列车网络控制系统工作原理，主要状态与报警信息在列车WTB/MVB网络上进行传输。车载主机接入MVB网络获取有关牵引、制动、轴温、空调、门等子系统状态的实时运行数据，通过GPS功能模块获取列车位置信息，通过GPRS发送实时数据。利用车载远程传输装置进行数据的传输，将列车状况实时反馈给地面PHM系统服务中心。（5）IC卡、CCU、TCU等：通过专用传输媒介进行车载数据下载，主要包括列车各主要系统参数、运行状态及诊断信息等。（6）作业视频影像资料：通过摄像手电、执法记录仪等视频记录设备采集音频资料，主要包括随车机械师作业过程、一、二级修作业过程、供断电作业过程、故障处理作业过程、质检员盯控过程等。（7）动车组检修数据：重要检修项目的数据记录，主要包括升级改造数据、探伤数据、轮对镟修数据、磨耗件更换数据等。该数据主要根据运用检修人员的记录和设备探测的感知所储存并传输的。（8）管理人员履职数据：通过视频、图片、文字形式的记录管理人员履职行为的数据。检修人员通过运用检修时的操作和处理对动车组进行更加有效的防止误操作。从图4-6中可以得到故障预测的整体过程的流程，其中将PHM技术中上述关键技术融合其中。其采用多重传感器进行上述数据的采集，在中央处理单元进行预处理，在通过无线及有线网络进行传输。数据通过综合分析室进行分类处理后，数据上传至地面PHM大数据库进行故障诊断及故障预测等处理，最后反馈对应的保障决策供检修人员参考。其中数据主要在历史检测数据中进行更新，多类数据在不断累积中对结果的精确度影响不断提高，详细流程如图4-6所示。图4-6故障预测与故障诊断的数据流程图示整体动车组PHM检修数据流程如下：数据通过传感器及检测设备进行数据采集，通过车载物理光纤等导线传到各个子系统控制单元，再导入中央控制单元进行预处理包括过滤、去噪等操作。然后进行数据融合并通过MVB或以太网将数据传输至车载PHM系统，进行分析并储存，形成实时的数据变化图。再以车载天线和车载远程数据传输装置为介质，以无线网络为通道进行远程传输，到达地面PHM大数据库进行综合的数据处理和储存。将处理后的融合数据上传至铁路PHM系统数据中心，其负责所管辖区域内的整个信息调度，对数据信息进行完整分析，将存在故障及健康问题的动车组进行数据库记录并实时反馈回地面PHM大数据服务中心。国铁集团PHM数据管理中心负责管理整个铁路系统的数据综合库，对失常动车组的测点进行综合评估，对有问题的动车组进行分级预警。最后将所有建议与不同区域进行综合对比，最后反馈至地面PHM系统服务中心。日常检修时，检修人员在动车段及动车运用所通过失常车辆检修数据系统访问地面PHM大数据服务中心获取所需维修决策。在检修流程完毕之后，在通过维修人员数据管理系统将其检修数据上传至综合分析室进行处理，最后反馈给地面PHM大数据库进行存储。至此，整个数据的流动及调度就形成来完整的闭环传输，最终将极大地增强整个检修的应用效率。详图请见工程图《动车组PHM数据流程图》。其中数据的处理及程序反馈请见工程图《动车组PHM程序流程图》。动车组转向架检修PHM方案应用转向架是动车组的重要组成部分，因此需要维修的项目很多。动车组各转向架的维修技术和过程往往直接影响到整个动车组的维修工作。转向架在进行维修时，无论进行何种程度的维修，都有必要具体分析其所需要的维修技术和工艺。但转向架的检修主要在高级修中，因为在三、四级修中，转向架现如今存在较好的维修方案，因此PHM技术重点在于转向架在运用途中的应用。在转向架的各个关键位置安装传感器进行状态检测，如在空气弹簧与车体接触部分添加压力传感器进行实时压力变化数据；在构架合适位置安装红外速度传感器来检测车轮的加速度变化；在齿轮箱上安装温度传感器来实时检测齿轮的温度变化；在制动夹钳上方的构架位置安装红外温度检测器，当发生制动时进行制动夹钳与制动盘的温度检测；在轴箱外壳处安装轴箱温度传感器进行温度检测；在牵引电动机外壳处安装温度传感器进行温度检测。然后将其检测数据传输到基础控制单元，再通过中继器进行数据融合，在传输到中央控制单元进行数据预处理。再通过以太网将其传输到车载PHM数据系统，完成动车组转向架整个车载的数据传输。关于动车组转向架的数据分布图请见《动车组转向架数据采集分布图》。通过一系列的数据流程处理，最终将转向架维修决策反馈给机械师及其途中的检修人员进行运用检修操作。其中设备检测与故障诊断流程如图4-8所示。被检设备进行信号检测，将其状态信号进行实时特征提取。在将所提取的故障特征信号进行状态识别，通过预报决策将其分为正常状态和异常状态。当转向架处于异常状态时，捕捉其异常部位，对其进行异常类型判断并划分故障等级。再将其通过健康管理系统进行趋势变化分析，最后给出合理的维修对策。图4-8设备状态检测与故障诊断的内容和流程当转向架在车间进行维修时，用WiFi网络覆盖在一定的车间区域，建立一个局域网来存储大量的数据，通过路由器与主服务器相连，实现无线通信。员工可以通过智能手机的日常操作捕捉故障并上传至公司员工专用保护软件。上传后，将故障放入相应的主站模块，由主站相应人员进行处理。计算机终端与管理单位的专用软件功能密切配合，对在线故障进行检测，以便及时判断、处理和反馈故障，并将这些故障的处理结果存储在数据库中以供参考。针对日常转向架故障处理的典型案例，由专业技术人员对信息系统进行详细的编辑和处理。编辑内容主要包括编号、型号、故障定位、编码、现象、处理方案等领域。通过故障信息的收集和数字化，可以完全覆盖车间故障信息。通过对大量数据的综合分析，我们可以发现各类问题对生产过程的持续时间有显著的影响，为实施控制工作奠定了坚实的基础。同时，我们还可以确定不同类型缺陷的数量，找出主要缺陷，促进生产标准的有效有针对性的提高，增加或缩短相应的工作流程，从而缩短或减少维修周期。另外，转向架的维修流程也需要从转向架部件的分解、转向架的存放清洗和干燥、转向架部件分解后的检查、性能测试和维修