关于我国列车状态远程监视系统的现状以及需求分析的研究

龙源期刊网关于我国列车状态远程监视系统的现状以及需求分析的研究作者：许丽来源：《环球市场信息导报》2011年第09期摘要：随着中国城市轨道交通事业的发展，中国地铁也进入了高速发展期。随着城市轨道交通系统的日益复杂，轨道交通的安全问题更加需要得到有效的保障，关于列车状态远程监视系统的研究意义重大。该文主要是针对列车状态远程监视系统的现状和需求分析的一个研究，作为本系统的设计与实现的一个前期工作，为后继的设计工作提供一个具体的方向。关键词：列车状态;远程监视系统；列车维保；现状；关键技术自2007年以来，中国地铁进入高速发展期，全国各地地铁建设热潮不断。截至目前，已经有36个城市制订了城市轨道交通规划，其中29个城市已获得国务院审批，另有部分城市处于筹备中：太原、大同、济南等。2011~2015年，城市轨道交通新增营业里程将达到2410.56Km，到2020年，我国城市轨道交通累计营业里程将达到7000Km。在城市轨道交通运营过程中，由于整个城市轨道交通系统异常复杂，任何形式的故障都会造成一定程度的损失，因此为了有效地保障地铁运营的稳定性与可持续性，各地铁公司无一例外地需要开展地铁列车维保工作。本系统应市场需求而进行研发。1.国内外现状欧洲、日本、美国及我国均针对轨道交通远程监视与故障诊断进行了较多的研究与实践，对城市轨道交通车辆维保起到了一定的支持作用，也为列车主动维保积累了成果及实践经验，然而列车主动维保依然未得到有效的重视。A.欧洲技术发展现状上个世纪末，继欧洲铁路开放式系统互连网络(RailwayopenSysteminterconnectionnetwork)即RoSin的框架下构建铁路开放式维护系统的项目RoMain之后，欧洲又开展了智能列车应用的集成通信系统(TrainCom)。RoMain项目主要构建了一个系统框架，TrainCom项目则更多的是具体的实施与细节，其目标是：通过车载网络（如符合IEC61375标准的列车通信网络TrainCommunicationNetwork，即TCN）、GSM无线连接和Internet网络技术的集成，开发出一个应用于铁路领域遠程信息处理的通信系统，为车载设备提供无处不在的远程访问途径。龙源期刊网标准化和互换性。具体是：(a)制定一个与TCN一致的试验规范，并开发验证设备和子系统的互换性的自动测试台；(b)在所有的规范中都将考虑应用的互换性，实现标准化；(c)为用于列车车载设备远程实时监视系统的维护支持系统开发其系统结构和一些基本部件。Adtranz公司在RoMain、TrainCom的框架和规范下，基于其牵引传动与控制系统Mitrac开发了MitracCCRemote远程检测、故障诊断与维护支持系统，并已装车应用。德国ICE高速列车通过参与欧洲RoMain和TrainCom项目，已经成功实现了对整个列车的全面诊断。B.日本技术发展现状日本铁路的突出特点是动力分散型、编组相对固定的电动车组得到大量、普遍的运用。为了保证安全和降低维修成本，开展了列车、车辆和动车组的故障诊断研究。日本铁道综合技术研究所（TRTI）研究开发了在车辆转向架不解体情况下对车轴进行超声检测的自动检测仪、应用铁谱分析技术进行柴油机和电动车组齿轮装置不解体检测的方法，以及利用声发射、振动和声音在转向架不解体情况下进行轴承诊断的方法等。知名的车载信息与控制系统有三菱的TIS和日立的ATI。三菱的TIS到现在已经历了三代，即早期的MON（车辆监视系统，仅监视，不控制）、主流的TIS（列车信息系统，有监视和控制功能）和新一代的TIMS（列车信息管理系统，有监视、控制和信息管理功能）。TIMS具有对动车组中各个车辆、车辆内的各种设备、甚至某些线路、器件的全面、详细的监视与诊断功能。C.美国技术发展现状上世纪90年代中期，TTCI开发了第一代轴承道旁声学监测系统，采用声传感器陈列技术和神经网络方法，诊断的准确率得到了在幅度提高，已经在北美、南非和澳大利亚铁路应用。美国GE公司的RM&D远程监控与诊断系统经过十多年不断开发与完善，已在北美及全球大力推广，在航空、医疗、能源、及铁路系统上被广泛采用，有近5万套GE产品上安装了RM&D。在铁路运输行业，全球有将近7000台内燃列车安装了RM&D，仅北美地区就有将近3000台内燃列车，并且这个数量目前还在增加。RM&D采用Internet网络实现对列车的远程监控与智能诊断，系统主要分为车载系统与地面信息处理系统两大部分。D.中国技术发展现状我国在列车和车辆状态检测、故障诊断及维护支持方面的工作应该始于上世纪80年代末或90年代初，大连内燃列车研究所和株洲电力列车研究所在引进、消化GE内燃列车微机控制技术和ABB的电力列车微机控制技术基础上，利用车载微机控制装置和司机台显示器，主要对牵引动力设备的少数参数进行监视、保护和信息显示。龙源期刊网月“国家铁路智能运输系统工程技术研究中心”RITSC的组建标志着我国在此方面的研究进入了新的阶段。2000年，郑州铁路局、北方交通大学开展了针对内燃列车的列车随车质量状态诊断记录装置研发项目。2004年，原西安铁路分局、株洲电力列车研究所、西安交大、中南大学针对电力列车开发了列车运用状态实时监测系统。该系统由车载系统、车-地无线通信和地面处理组成。2005年，铁道部相继颁布了《铁路信息化总体规划》，《机务信息化专项规划》，并制订了包含列车状态监测、故障诊断与维护支持内容的《机务信息化总体方案》。该总体方案针对中国铁路的实际需求，具有技术基础，符合中国国情，对高速列车状态监测、故障诊断与智能维护支持系统的快速、有序发展起到指导、规范和巨大的推动作用。我国现有地铁列车现场维保工作停留在初级阶段。在线的地铁列车出现故障，需要当值司机通过电话告知维保调度中心，维保调度中心接到电话之后，与司机沟通了解情况，经过简单经验分析之后，指派现场维保人员赶赴现场处理这些故障，尽量保证该列车能够继续运营至终点。这种被动式维保手段具有致命的缺点：针对在途故障的危害性、严重程度进行判断时，司机无法保证判断结果的准确性；现场维保人员无法及时了解相关的故障真实情况及相关数据；司机、维保调度中心、现场维保人员之间的多方沟通方面具有一定的不确定性，且浪费时间，导致误解误判；现场维保人员技术水平的不同导致维保任务完成的效果不同。2.需求分析A.系统功能需求分析随着轨道交通建设的加速发展，列车维保工作日益重要，逐渐成为轨道交通发展的瓶颈，列车状态远程监视及故障诊断系统需有效帮助列车维保过程中所呈现出的问题，具体要达到以下几个设计目的：a.提高列车故障处理效率通过列车状态远程监视及故障诊断系统，能够有效地依据故障的复杂程度进行分类处理，简单的故障便可通过远程指导方式确保司机正确处理故障，以节省时间，保障列车正常运营；而对于复杂的故障，可以通过系统准确地定位如何快速处理而不会影响线路其他列车的运营等等。b.提高列车故障分析准确性及效率龙源期刊网通过列车状态远程监视及故障诊断系统，能够有效地查找该故障发生时前后一段时间的所有设备的状态数据，还原其状态变化过程，从而能够为故障的分析工作提供有力的科学数据依据，以提高故障分析工作的准确性及效率。c.为列车运营提供一种主动维保模式列车状态远程监视及故障诊断系统能够为列车主动维保思路提供一种现实的技术手段，通过列车状态的远程监视，能够有效地掌握列车状态，能够针对列车的可靠性进行实时动态评估，其故障智能诊断更是可以为列车维保人员提供主动维保指令，以确保在现实技术基础上，列车维保工作可以快速高效地开展。d.为列车可靠性评估提供科学数据依据通过列车状态远程监视及故障诊断系统能够有效地采用信息技术手段来对列车状态进行初步的评估，给出一定的科学数据评估依据，为列车的可靠性评估提供支持，从而能够有效确保可靠性高的列车优先上线的原则。e.为及时掌握列车运营状态提供技术支持随着地铁列车精确化管理的深入与地铁的快速发展，传统通过添乘方式掌握列车状态的方式已经满足不了地铁快速发展的要求了。通过技术手段进行远程监视列车的运营状态，其意义重大。B.关键技术需求分析轨道交通列车构造复杂，包括了各种各样的电气系统，例如：牵引系统、制动系统、空调系统、网络控制系统、列控系统、门控系统等等。而每一个系统又由多个设备组成，其状态信息的获取工作非常关键而且复杂，因此需要研究列车状态数据获取及预处理技术，以确保能够获取列车的真实状态；为及时发现列车故障，需研究故障嵌入式智能诊断技术；由于数据量巨大，而且针对状态处理异常复杂，其运算能力要求甚高，必须将数据发送到大地面中心才能进行处理，所以，车地高速无线可信传输技术在该课题中非常重要；列车原始状态数据存储到地面数据中心之后，通过可靠性评估技术针对每列车的可靠性进行动态评估，以便确保可靠性高的列车优先运用。只有真正解决了这些关键技术问题，将技术研究应用于实践中，才能更好的实现列车状态远程监视系统的监视及故障智能诊断功能。针对国内外研究现状，一个先进的列车状态远程监视系统的需要达到的功能很强大，需要解决的关键技术也很多。只有真正解决了这些关键技术，才能够设计出符合我国国情的维保系统，满足我国列车维保事业的需求，有效促进我国轨道交通事业的发展，意义深远而重大。龙源期刊网参考文献[1]刘伟军.逆向工程数据预处理技术[D]机械工业出版社.2010.07[2]尧有平,薛小波.基于ARM-Linux的SQLite嵌入式数据库的研究[J]微计算机信息.2008,24[3]朱宁西，张齐.GSM网络短息无线通信SCADA系统的实现[J]華南理工大学学报（自然科学版）.2003,22[4]张明.基于Nrf2401的无线数据通信[D]南京理工大学.2005