面向運維的城軌列車在途監(jiān)測若干關鍵技術研究與應用.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需要由被動安全向主動安全轉化。基于實時狀態(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)測體系結構中幾項關鍵技術，涵蓋了狀態(tài)監(jiān)測網絡構建，基于列車信號和傳感器數據的列車運維關鍵部件故障診斷方法。通過實際應用，實現了

2、列車運營管理的網絡化，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，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)體系結構。分析了面向運維的城軌列車在途監(jiān)測系統(tǒng)的構建目標、需求分析和功能結構。提出并使用當量故障數累計頻率分析法辨識了廣州地鐵二、八線列車運維關鍵系統(tǒng)，研究確定了列車在途監(jiān)測關鍵對

3、象。通過建立適用體系結構，對本文研究的關鍵技術進行了說明。
　　(2)優(yōu)化了城軌列車狀態(tài)監(jiān)測網絡傳輸。建立了樹狀結構的列車狀態(tài)監(jiān)測網，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據基礎。通過建立網絡容量與延時模型，對基本拓撲進行的比較顯示了樹狀網絡的優(yōu)越性。進而，為滿足城軌列車在途監(jiān)測環(huán)境下多傳感器大數據的安全傳輸，設計并實現了樹狀結構的城軌列車狀態(tài)監(jiān)測網物理結構、路由和傳輸方法。在基于以太網的樹狀網絡建模與仿

4、真表明，在使用網絡通訊協議（TCP/IP）協議的樹狀結構下，相對于指數分布(EXP)流量模型和使用傳輸流控制協議(TCP)，使用恒定流碼流量(CBR)模型與用戶數據報協議(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，我們選用數據驅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合特征選擇。不同列車運行速度下的仿真結果表明，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，在長時開關門模式的實驗中獲得了較高的診