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轴承知识
广州地铁在线监测系统应用概况
广州地铁车辆新线部B型车项目部经理 周宇文
  基于安全和维修的目的,广州地铁针对车辆系统采取了车载在线监测和轨旁在线监测两种方式对列车运行综合状态进行监测。车载在线监测主要包括牵引、辅助、LCU逻辑控制系统、制动、MVB网络系统、车门、空调、走行部、受电弓等系统运行状态数据的监测。其中,走行部在线检测系统又包含了对多个关键子系统模块进行实时在线检测,如对轴箱轴承、齿轮箱轴承、电机轴承、传动齿轮、车轮踏面及轮轨关系等进行实时在线检测。
  轨旁在线监测系统主要包括受电弓状态及车顶图像监测、轮对在线检测(轮对尺寸、振动、轴温监测)、直线电机气隙在线检测系统等,安装在正线和车辆段内。上述监测设备已在广州地铁七号线、九号线、十三号线、十四号线、二十一号线、知识城线、四号线南延段等新建线路上使用。
  广州地铁车辆部门根据广州地铁各线路车辆的特点,并通过新线建设和产学研用项目,近15年来在大多数既有运营线路上加装了不同功能的在线监测设备,小批量试用,不断完善改进,并在近5年以来的开通新线中全面推广应用,未来还将逐步与广州地铁检修维保平台对接,形成监测、隐患挖掘、健康评估、维修闭环的运维一体化平台,更好地满足运营行车安全和车辆日常维修、架大修的需求。
  车辆走行部安全监测与运用维修:已超过5年应用
  广州地铁三号线是国内第一条采用120公里最高时速的地铁列车的线路,四、五号线是国内第一条采用直线电机牵引的地铁列车线路,为获取作对行车安全至关重要的走行部尤其车轮轴承数据,为今后走行部架大修积累经验,广州地铁联合相关单位从2013年开始就对地铁车辆走行部安全监测与运用维修进行了专项研究,创建了走行部与轮轨质量状态数据库,为轴承、踏面、轨道波磨的状态评估提供基础数据,并提出基于振动、冲击多参数在线监测及高阶谱线特征对车轮踏面多边形故障的评价方法,将原有的车轮、轴承状态修理念变为工程化实践,优化了走行部的修程修制。安装的走行部在线检测系统已有超过5年的应用基础,最大运营里程超过100万公里,已成为走行部及轮轨技术决策、安全监测、状态评估、隐患挖掘、维修管理不可或缺的部分。
  列车在途监测与安全预警关键技术研究和示范应用:应用近5年
  广州地铁从2011年结合“十二五”科技支撑计划和国家863计划重点项目开展城市轨道列车在途监测与安全预警关键技术研究和示范应用,对一号线、二号线、八号线15列车的行驶状态、关键系统运行状态(动力系统、制动系统、走行系统、均衡系统、辅助系统、乘客异动系统等)进行监测,开发了综合监测与预警系统和综合运营维护管理系统,实现了对列车在途运行状态展示、预报警管理,应急处置支持、部件可靠性分析、列车安全性评估、维修信息管理、数据分析和专家决策支持库等功能,应用近5年,通过不断改进和完善,能够较为及时、准确、全面的提供列车运行安全状态信息,并实现了前后台列车状态和维修数据的互通,后续将进一步推广应用至其它线路。
  车门智能诊断及运维平台:节省了近40%工作量
  三、五号线是广州地铁线网中客流较大的线路之一,在早晚高峰,车门状态将直接影响到线网服务水平,为此,广州地铁与车门厂家联合开发了城市轨道交通车门智能诊断及运维平台,并于2016年在三、五号线部分车辆上安装智能门控器,在线实时监测车门系统状态相关数据,使得检修人员实时掌握车门运营状态的,及时介入处理,减少了对正线运营服务的影响,并实现了上述车门系统的状态维修,相比原有维修模式节省了近40%的工作量,既保障了运营效率,也提升了维修效益。
  城市轨道交通安全保障技术课题:将不断优化拓展
  近年,随着轨道交通新线无线网络通信技术的创新发展和应用,广州地铁承担的《城市轨道交通安全保障技术课题》的子任务通过国家重点工程试验室的产学研用平台在二十一号线上2列地铁列车上落地,通过车载实时以太网技术,将关键子系统以及MVB所有状态数据经车载云平台无线传输至地面服务器,实现了状态实时监控、故障诊断、专家支持库、牵引系统健康管理等功能,并经业内专家审查后2018年底上线载客运营,下一步将在示范应用过程中不断优化拓展数据功能、完善用户体验。
  车辆检修全寿命周期智能运维系统:打破“信息孤岛”
  在线监测系统除了能精准定位和预测车辆关键子系统的运行状态、故障情况或亚健康状态,实现列车预警和报警的安全检测功能外,还能够把维修工作由“被动维修”转为“主动维修”、由“全面巡检”转为“重点巡检”,同时,对于关键子系统全量数据专家知识库的创建、使用状态与健康评估进而形成监测-检测-维修的运维一体化机制、实施关键子系统状态维修进而延长免维护周期、降低全寿命周期内成本等方面也起到了重要的作用。
  广州地铁现已建设并应用各类监测系统,如走行部检测系统、智能车门系统、受电弓监测系统等,但是各个子系统相互独立,数据分散,缺乏数据沟通和共享,现场的故障数据、故障处理的工单数据、维修规程信息、备件信息不能有效进行数据关联,无法对整个线网车辆进行全生命周期的有效监控和维护。随着大数据、云计算、互联网、物联网等信息技术的发展,我们在广州地铁“十三五”新线车辆建设提出了“车辆检修全寿命周期智能运维系统”方案,该系统将通过集成各子系统检测功能、车地无线网络传输功能、段内检修信息上传功能,实现轨旁监测系统、车载监测系统、大数据平台三大模块数据的采集、传输、汇聚、处理分析和运用,打破“信息孤岛”,使得列车的运营及维修的过程及结果实现智能化、可视化、主动化。
  面向未来:将精准地实现列车智能化运维和健康管理
  未来是人工智能的时代,随着以感知数据和图形处理器为推动的人工智能技术进一步发展,诸如环境感知、图像分类、语音识别、无人驾驶等人工智能技术从“不能用、不好用”到“可以用”的技术突破,在线监测势必将覆盖到车辆使用和管理的各个方面,形成大数据平台,通过多维度、关联数据、多源异构数据的云计算能力,更精准地实现列车智能化运维和健康管理。
2019-09-13