论文部分内容阅读
摘 要：地铁车门系统远程监测与故障智能诊断系统主要通过将地铁车门故障相关诊断系统与专业网络技术结合起来，形成对地铁车门系统故障信息管理、危害度分析、故障定障诊断、故障预测于一体的地铁车门故障诊断系统，从而对车门系统故障维修提供良好的决策支持，提高车门系统故障检修效率。
关键词：地铁车门;远程监测;智能诊断
1 概述
由于现今国内地铁运营负荷普遍较大，高峰期列车严重过载，车门由于挤压震动等原因，工作环境恶劣，使得地铁列车车门成为整个车辆中故障频发的部分，故障发生时会表现出不同的信息征兆。当列车车门系统出现故障时，通过搜索、分析车门运行当中表现出的异样征兆，采用合适的故障诊断方法，得出可能发生的故障原因。随着人工智能技术的发展，故障诊断技术日趋成熟和多样化。
将地铁车门故障相关诊断系统通过长期实践积累出的经验知识与专业网络技术结合起来，从而形成对地铁车门系统故障信息管理、危害度分析、故障定障诊断、故障预测于一体的地铁车门故障诊断系统，对车门系统故障维修提供良好的决策支持，提高车门系统故障检修效率[1]。
2 门系统故障检修和维护的现状
2.1 传统的故障处理模式
目前地铁车门系统故障的传统处理模式如下：
2.2 存在的不足
车门系统故障的传统处理模式存在如下缺陷与不足：
（1）不能对故障及安全隐患进行预测和预警;
（2）故障发生后不能及时得到解决方案;
（3）由于故障目标不明确，普查工作量巨大，容易造成误判。
3 车门智能诊断系统关键技术与功能
3.1 系统主要功能
车门智能诊断系统可以远程实时监控各个地铁的车门的工作情况，使得各级管理人员和工程人员可以通过网络远程了解车门的实时的运行情况，主要功能包括：
（1）远程在线监测;
（2）典型故障诊断，包括门控器诊斷信息和典型故障诊断;
（3）亚健康预测，包括机械、机电、电气配合亚健康预测和关键部件使用时间/次数预警;
（4）智能运营维护;
（5）统计分析。
3.2 系统网络拓扑
总体架构图：车门远程监测与故障智能诊断系统统主要由智能门控器、车内传输系统、车地传输系统、服务器传输系统以及客户端等组成。
3.3 车载监测设备
车载监测设备位于轨道车辆的车厢内，主要为智能门控器。传统的无智能运维功能门控器中，运行状态和故障状态，是将车门运行的数据在门控器中进行分析判断，将分析判断的状态（如车门开、关门状态、内紧急解锁状态、隔离状态）和故障（严重故障类型、轻微故障类型）的结果，通过网络数据位发送到TCMS。TCMS根据发送的状态数据位进行显示。
智能门控器是将车门运行的原始数据（如电机电流、位置、各开关状态）等通过以太网和无线传输发送到地面平台上，地面平台的运维系统将数据进行分析判断，并在地面平台系统上进行显示，从而实现远程监控。主要类型有：
3.3.1 智能门控器（无线）
（1）可动态采集和传输门系统工作数据（电机电流、转速、转角、门控器各种IO信号、门控器故障代码）;
（2）电气接口：支持MVB、485/CAN通信子板;
（3）支持车厢内470 MHz无线自组网传输、支持车地3G/4G/WIFI传输;
（4）应用范围：适用于老线改造。
3.3.2 智能门控器（以太网）
（1）可动态采集和传输门系统工作数据（电机电流、转速、转角、门控器各种IO信号、门控器故障代码）;
（2）电气接口：支持MVB、485/CAN通信子板;
（3）支持车辆和车厢内的双以太网组网传输;
（4）应用范围：适用于新车车门系统。
3.4 故障的远程实时监测
系统会自动采集车门的各种运行参数的数据信息，通过监测电机、门控器的工作状态，优先预测以下的门系统的常见故障：无法电动关门、开不到位、三秒不解锁、阻力过小、阻力过大等故障，并能初步分析出产生这些故障的原因，并与该车门的历史数据通过智能算法的比较，判断未来出现故障的概率，诊断车门是否处于亚健康状态，通过系统的亚健康知识库智能化判断当前的车门可能存在的问题以及检修的范围。
3.5 部件亚健康分析及寿命预测
车门预诊断的根本依据，是大量的车门运行试验数据的积累。通过大数据分析的结果，来判断车门当前运行曲线，是哪种车门异常造成的，从而推断出亚健康的状态和隐患部件。
车门亚健康的预测种类及判断依据如下：（不限于以下，应用数据将继续积累增加）
3.6 移动维修功能
在车辆检测和维修现场，维护人员可通过移动终端对现场问题的情况和维修过程进行数据记录、拍摄现场照片;也可通过手机客户端，查询问题故障的检查和维修方法。
故障发生时，对于亚健康状态，通过手机上的故障原因规则库的指导，维护人员可开展有针对性的车门设备的检测，大大减少和降低维护人员的人数、技术成熟度要求和维护成本。
3.7 技术专家远程会诊
对于车门出现的一些疑难杂症问题，地铁公司可以通过系统发起和邀请相关的技术专家远程对设备故障进行异地会诊，由于信息和数据的齐备性，从而提高了诊断的准确性和实时性，同时还有利于专家、诊断资源等的共享。
4 运维需求及建议
国内目前有广州、北京、南京、成都、天津、杭州等多条地铁车辆装了车门智能诊断系统。随着相关配套设施和技术的不断完善，地铁车辆车门系统远程监测与故障智能诊断系统也将会在国内轨道交通中得到更多的应用。
截至目前，该智能诊断系统已经装车试运营长达3年左右。实践证明，其为地铁车辆日常维保、故障处理等带来了诸多便利，并提高了效益。具体表现如下：
（1）发生故障后，自动记录故障发生过程的完整信息，进行故障原因分析，避免同类故障发生，有助于充分了解车门系统性能，为改进维修水平提供有力技术支撑;
（2）揭示故障的原因、程度、部位，为系统智能维护检修提供科学依据，延长设备寿命周期，降低维修费用，降低运营维护成本;
（3）及时发现故障的早期征兆，采取相应措施，避免、减缓、减少重大事故的发生，提高地铁车门系统运行可靠性和安全性。
因此，在新车采购项目中，可在技术咨询阶段提出要求，在每列车的每个车门安装该智能诊断系统，并将相关技术要求详细落实到用户需求书中，以便项目实施。
参考文献：
[1]孙晨，吴视东，汪会志.地铁车门故障诊断专家系统软件设计[J].科技视界，2014（33）：9-10.
[2]周巧莲，金碧筠，冒玲丽，等.基于贝叶斯网络地铁车门系统可靠性分析和故障诊断[J].沈阳工业大学学报，2014
（4）：441-445.
[3]施文，陆宁云，姜斌，等.数据驱动的地铁车门微小故障智能诊断方法[J].仪器仪表学报，2019，40（6）：192-201.
[4]赖芳盛.地铁列车客室车门可靠性分析及应用研究[J].中国高新技术企业，2013（3）：39-40.
关键词：地铁车门;远程监测;智能诊断
1 概述
由于现今国内地铁运营负荷普遍较大，高峰期列车严重过载，车门由于挤压震动等原因，工作环境恶劣，使得地铁列车车门成为整个车辆中故障频发的部分，故障发生时会表现出不同的信息征兆。当列车车门系统出现故障时，通过搜索、分析车门运行当中表现出的异样征兆，采用合适的故障诊断方法，得出可能发生的故障原因。随着人工智能技术的发展，故障诊断技术日趋成熟和多样化。
将地铁车门故障相关诊断系统通过长期实践积累出的经验知识与专业网络技术结合起来，从而形成对地铁车门系统故障信息管理、危害度分析、故障定障诊断、故障预测于一体的地铁车门故障诊断系统，对车门系统故障维修提供良好的决策支持，提高车门系统故障检修效率[1]。
2 门系统故障检修和维护的现状
2.1 传统的故障处理模式
目前地铁车门系统故障的传统处理模式如下：
2.2 存在的不足
车门系统故障的传统处理模式存在如下缺陷与不足：
（1）不能对故障及安全隐患进行预测和预警;
（2）故障发生后不能及时得到解决方案;
（3）由于故障目标不明确，普查工作量巨大，容易造成误判。
3 车门智能诊断系统关键技术与功能
3.1 系统主要功能
车门智能诊断系统可以远程实时监控各个地铁的车门的工作情况，使得各级管理人员和工程人员可以通过网络远程了解车门的实时的运行情况，主要功能包括：
（1）远程在线监测;
（2）典型故障诊断，包括门控器诊斷信息和典型故障诊断;
（3）亚健康预测，包括机械、机电、电气配合亚健康预测和关键部件使用时间/次数预警;
（4）智能运营维护;
（5）统计分析。
3.2 系统网络拓扑
总体架构图：车门远程监测与故障智能诊断系统统主要由智能门控器、车内传输系统、车地传输系统、服务器传输系统以及客户端等组成。
3.3 车载监测设备
车载监测设备位于轨道车辆的车厢内，主要为智能门控器。传统的无智能运维功能门控器中，运行状态和故障状态，是将车门运行的数据在门控器中进行分析判断，将分析判断的状态（如车门开、关门状态、内紧急解锁状态、隔离状态）和故障（严重故障类型、轻微故障类型）的结果，通过网络数据位发送到TCMS。TCMS根据发送的状态数据位进行显示。
智能门控器是将车门运行的原始数据（如电机电流、位置、各开关状态）等通过以太网和无线传输发送到地面平台上，地面平台的运维系统将数据进行分析判断，并在地面平台系统上进行显示，从而实现远程监控。主要类型有：
3.3.1 智能门控器（无线）
（1）可动态采集和传输门系统工作数据（电机电流、转速、转角、门控器各种IO信号、门控器故障代码）;
（2）电气接口：支持MVB、485/CAN通信子板;
（3）支持车厢内470 MHz无线自组网传输、支持车地3G/4G/WIFI传输;
（4）应用范围：适用于老线改造。
3.3.2 智能门控器（以太网）
（1）可动态采集和传输门系统工作数据（电机电流、转速、转角、门控器各种IO信号、门控器故障代码）;
（2）电气接口：支持MVB、485/CAN通信子板;
（3）支持车辆和车厢内的双以太网组网传输;
（4）应用范围：适用于新车车门系统。
3.4 故障的远程实时监测
系统会自动采集车门的各种运行参数的数据信息，通过监测电机、门控器的工作状态，优先预测以下的门系统的常见故障：无法电动关门、开不到位、三秒不解锁、阻力过小、阻力过大等故障，并能初步分析出产生这些故障的原因，并与该车门的历史数据通过智能算法的比较，判断未来出现故障的概率，诊断车门是否处于亚健康状态，通过系统的亚健康知识库智能化判断当前的车门可能存在的问题以及检修的范围。
3.5 部件亚健康分析及寿命预测
车门预诊断的根本依据，是大量的车门运行试验数据的积累。通过大数据分析的结果，来判断车门当前运行曲线，是哪种车门异常造成的，从而推断出亚健康的状态和隐患部件。
车门亚健康的预测种类及判断依据如下：（不限于以下，应用数据将继续积累增加）
3.6 移动维修功能
在车辆检测和维修现场，维护人员可通过移动终端对现场问题的情况和维修过程进行数据记录、拍摄现场照片;也可通过手机客户端，查询问题故障的检查和维修方法。
故障发生时，对于亚健康状态，通过手机上的故障原因规则库的指导，维护人员可开展有针对性的车门设备的检测，大大减少和降低维护人员的人数、技术成熟度要求和维护成本。
3.7 技术专家远程会诊
对于车门出现的一些疑难杂症问题，地铁公司可以通过系统发起和邀请相关的技术专家远程对设备故障进行异地会诊，由于信息和数据的齐备性，从而提高了诊断的准确性和实时性，同时还有利于专家、诊断资源等的共享。
4 运维需求及建议
国内目前有广州、北京、南京、成都、天津、杭州等多条地铁车辆装了车门智能诊断系统。随着相关配套设施和技术的不断完善，地铁车辆车门系统远程监测与故障智能诊断系统也将会在国内轨道交通中得到更多的应用。
截至目前，该智能诊断系统已经装车试运营长达3年左右。实践证明，其为地铁车辆日常维保、故障处理等带来了诸多便利，并提高了效益。具体表现如下：
（1）发生故障后，自动记录故障发生过程的完整信息，进行故障原因分析，避免同类故障发生，有助于充分了解车门系统性能，为改进维修水平提供有力技术支撑;
（2）揭示故障的原因、程度、部位，为系统智能维护检修提供科学依据，延长设备寿命周期，降低维修费用，降低运营维护成本;
（3）及时发现故障的早期征兆，采取相应措施，避免、减缓、减少重大事故的发生，提高地铁车门系统运行可靠性和安全性。
因此，在新车采购项目中，可在技术咨询阶段提出要求，在每列车的每个车门安装该智能诊断系统，并将相关技术要求详细落实到用户需求书中，以便项目实施。
参考文献：
[1]孙晨，吴视东，汪会志.地铁车门故障诊断专家系统软件设计[J].科技视界，2014（33）：9-10.
[2]周巧莲，金碧筠，冒玲丽，等.基于贝叶斯网络地铁车门系统可靠性分析和故障诊断[J].沈阳工业大学学报，2014
（4）：441-445.
[3]施文，陆宁云，姜斌，等.数据驱动的地铁车门微小故障智能诊断方法[J].仪器仪表学报，2019，40（6）：192-201.
[4]赖芳盛.地铁列车客室车门可靠性分析及应用研究[J].中国高新技术企业，2013（3）：39-40.