動車組狀態(tài)維修關(guān)鍵技術(shù)研究與實現(xiàn)

1、摘 要隨著我國高速鐵路的大發(fā)展,動車組列車丌行數(shù)量的訊速增長,對動車組轉(zhuǎn)向架的性能和可靠性要求越來越高,因此轉(zhuǎn)向架的維修工作如何適應(yīng)新情況,就成了當前亟待解決的課題。本文以以可靠性為中心的維修的理論以及上海南動車所運行的部分CRH2列車轉(zhuǎn)向架輪對故障統(tǒng)計數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),通過對轉(zhuǎn)向架關(guān)鍵零部件輪對的故障模式分析研究,確定了各個故障的危害程度排序,針對危害度較大的幾個重要故障,本文基于鏇修閥值的概念找尋一種最優(yōu)的鏇修策略進行改善,為轉(zhuǎn)向架的關(guān)鍵部件的故障分析及維修方法提供了一種重要依據(jù)。同時,本文在調(diào)研我國某動車段轉(zhuǎn)向架三級檢修現(xiàn)場的基礎(chǔ)上, ,并從布局設(shè)施規(guī)劃和檢修線瓶頸問題上對其進行了改善,從而在

2、較大程度上提高了其檢修效率。通過計算和模型運行結(jié)果表明,本論文對轉(zhuǎn)向架的檢修線的仿真研究基本符合維修工作中的實際情況,為今后動車組轉(zhuǎn)向架的維修管理提供了一種科學的研究方法,具有很好的工程應(yīng)用價值。我國交通運輸?shù)闹饕绞骄褪峭ㄟ^鐵路，并且鐵路運輸對我國的經(jīng)濟發(fā)展做出了重大貢獻。為了保持長久的發(fā)展，使鐵路運輸能夠滿足社會的發(fā)展和經(jīng)濟的增長。在我國鐵路中長期規(guī)劃中提出截止2020年要建成貫穿我國各個方向的鐵路線路，使我國不斷增長的客運需求不再是難題。動車組集合了一個國家的科學技術(shù)，一個國家鐵路的運輸效率和經(jīng)濟利潤直接取決于動車組的快速維修、安全運行和高效調(diào)動。德國、日本、韓國以及擁有高速鐵路技術(shù)的發(fā)

3、達國家一直引領(lǐng)著動車組可靠性和穩(wěn)定性方面的工作，并且取得了顯著的成果。高速鐵路在我國是一個新興產(chǎn)業(yè)，相關(guān)核心技術(shù)落后，我國鐵路分布縱橫交叉，和國外動車組運行環(huán)境相比路況更復(fù)雜、氣候多變不定、使用頻率高，不能直接借鑒國外的研究成果，所以就迫切的需要研究出符合我國國情的高速鐵路維修決策技術(shù)。關(guān)鍵詞：動車組；失策檢修II引 言 鐵路火車車輛的輪對不僅僅是在承載了車輛總重量上高速旋轉(zhuǎn)滾動運行的，還是在運行過程中產(chǎn)生的沖擊振動的狀態(tài)下進行工作的，是其車輛運行的重要部件。也因此車輛的損傷是不可避免的。輪對是車輛運行安全的一個重要因素，雖然隨著不斷提升的車輛運行速度，提高了車輛輪對運行性能和安全的要求，但是

4、也加大了輪對的損傷程度，因此需要根據(jù)其輪對出現(xiàn)的故障，探討并采取相應(yīng)的解決方案，使其車輛的輪對運行性能和效益得到有效提升。鐵路行業(yè)是我國國民經(jīng)濟的大動脈，對我國的經(jīng)濟發(fā)展有養(yǎng)決定性的基礎(chǔ)作用。目前，隨養(yǎng)我國社會發(fā)展和科學技術(shù)的不斷進步，鐵路火車也向養(yǎng)重載、高速的方向前進。同時，這一變化也對我國鐵路火車的運行檢修水平和質(zhì)量提出了新的、更高的要求和難題。目前，在鐵路火車運行故障當中，輪對故障依舊在全部運行故障當中占據(jù)養(yǎng)非常大的比重，這些故障嚴重影響和威脅到我國鐵路火車的運行安全，制約了火車運行的提速。同時，給我國鐵路行業(yè)的建設(shè)發(fā)展也帶來了較大的影響。木文就當前我國鐵路火車車輛輪對中存在的常見故障進

5、行分析和總結(jié)，并就如何對這些故障進行處理和改進提出自己的建議和看法，以期更好的提高鐵路火車運行的安全，促進我國鐵路行業(yè)的高速高效發(fā)展。目 錄1動車的國內(nèi)外研究11.1研究意義11.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀21.2.1國外研究現(xiàn)狀21.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀31.3主要維修內(nèi)容41.4論文組織結(jié)構(gòu)52.狀態(tài)維修的概述62.1設(shè)備檢修方式62.2傳統(tǒng)檢修體制弊端72.3狀態(tài)檢修的產(chǎn)生和定義82.4狀態(tài)檢修的基本原則92.5狀態(tài)檢修的巨大效益92.6狀態(tài)檢修的關(guān)鍵技術(shù)102.6.1狀態(tài)監(jiān)測112.6.2分析診斷123動車組實時狀態(tài)數(shù)據(jù)的監(jiān)測和顯示143.1數(shù)據(jù)流動過程143.2.1狀態(tài)信息實時采集173.2.2

6、 G PS信息實時采集183.2.3數(shù)據(jù)分析與處理193.2.4無線設(shè)備通信203.3本章小結(jié)224動車組關(guān)鍵部件失效預(yù)測224.1失效預(yù)測的確定方法244.2本章小節(jié)245總結(jié)和展望245.1總結(jié)255.2展望266.參考文獻277致謝28III1動車的國內(nèi)外研究1.1研究意義動車組中的每一個關(guān)鍵部件都是保障動車組安全運行必不可少的一部分，這些關(guān)鍵部件的可靠性直接影響著動車組的高效和安全所以動車組關(guān)鍵部件的可靠性和管理是動車組維護中的一個突出問題提高動車組關(guān)鍵部件的可靠性和實現(xiàn)以可靠性為中心的維修策略對確保鐵路運輸?shù)陌踩?、提高安全性、保證高質(zhì)量的服務(wù)、提高經(jīng)濟效益、減低維護成本具有重要的意義

7、，也是鐵路快速發(fā)展的迫切需要。動車組運維中兩個重要的活動是故障處理和維護，也是動車組綜合管理活動的重要組成部分，監(jiān)測故障、分析故障、跟蹤故障、預(yù)測故障不僅是動車組的科學維護，還可以為動車組確定合適的維修策略。動車組的故障處理和維護是動車組面向跨時代發(fā)展的重要內(nèi)容。由于大量的動車組投入運行，隨之產(chǎn)生了大量有價值的信息，怎樣將這些運行狀態(tài)信息和故障數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為動車組實施狀態(tài)維修所需的資源，實現(xiàn)動車組關(guān)鍵部件的故障分析和故障預(yù)測，然后解決我國鐵路信息化確定維修策略這個重要問題。動車組狀態(tài)維修的核心技術(shù)正是解決這個問題的關(guān)鍵所在。狀態(tài)維修的主要特征包括如下:1.在機械設(shè)備正常運行時，實時獲取設(shè)備的異常狀

8、態(tài):2.獲取設(shè)備的實時狀態(tài)后，制定計劃進行檢測和維修;3.狀態(tài)維修注重實時性，通過先進的器材和技術(shù)確保了實時監(jiān)測的可行性;4.在獲取實時數(shù)據(jù)后，對這些數(shù)據(jù)進行分析，確定故障的設(shè)備以達到部分維修節(jié)約維修成本在鐵路領(lǐng)域引入狀態(tài)維修，分析動車組設(shè)備的故障并預(yù)測，從而確定動車組關(guān)鍵部件的失效時間進而確定維修策略，具有重要的現(xiàn)實意義。 將狀態(tài)維修應(yīng)用到動車組中的主要任務(wù)是: (1)通過多角度對動車組關(guān)鍵部件運行中的實時數(shù)據(jù)進行監(jiān)測分析，在動車 組全生命周期中應(yīng)用狀態(tài)維修，使得動車組始終保持可靠性的運維。(2)分析動車組的故障數(shù)據(jù)，對故障進行統(tǒng)計和預(yù)測，然后將關(guān)鍵部件運行信息反饋到相關(guān)制造廠和維修所，改進

9、設(shè)備的設(shè)計和制造方法工藝，提 高關(guān)鍵部件的質(zhì)量。 1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀由于診斷設(shè)備故障的技術(shù)不斷地創(chuàng)新發(fā)展，狀態(tài)維修己經(jīng)在很多領(lǐng)域應(yīng)用，狀態(tài)維修的應(yīng)用產(chǎn)生可觀的效益，尤其在工業(yè)界受到了很大的重視，相關(guān)理論和實踐都有了更深的進展，在一些方面取得了矚目的成果。1.2.1國外研究現(xiàn)狀 動車組信息化研究的技術(shù)在國外己經(jīng)被廣泛應(yīng)用，其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的建設(shè)水平己經(jīng)領(lǐng)先我國。 國外在在動車組檢修技術(shù)方面已經(jīng)有了充足的經(jīng)驗，很多發(fā)達國家如法國、日本、美國、德國都已經(jīng)掌握了先進的維修技術(shù)，主要以保障動車組可靠性進行優(yōu)化。通過過去幾十年的研究探索，把以前檢修策略不足之處列舉如下 (1)不能及時對設(shè)備進行檢修 (2)故障

10、頻繁發(fā)生 (3)檢修時工作出現(xiàn)錯誤導致不能檢修完成 (4)檢修工作不能夠形成制度化 (S)過多的檢修工作造成資源浪費 (6)不能明確檢修的目的 (7)對檢修工作的分析不夠健全導致不能徹底實施 (g)把很多檢修工作都交給設(shè)備制造方 (9)同組之間檢修工作交流經(jīng)驗過少很多國家把狀態(tài)維修應(yīng)用到具體的項目中得到了巨大的效益，例如，美國某電力公司建成的變電站采用先進的傳感器獲取實時數(shù)據(jù)，再利用先進的故障診斷技術(shù)來預(yù)測變電站設(shè)備的性能和健康狀況趨勢，然后利用這些數(shù)據(jù)進行狀態(tài)維修，這樣可以提高變電站設(shè)備的可靠性和節(jié)約監(jiān)測和維修的成本。還有些公司把狀態(tài)維修設(shè)備檢測和壽命預(yù)測技術(shù)成功應(yīng)用到發(fā)電機、汽輪機、輔機、

11、鍋爐和其他輸變網(wǎng)站，美國CSI公司己經(jīng)為數(shù)百家機械設(shè)備運營公司提供狀態(tài)維修的技術(shù)支持，7096的美國發(fā)電站己經(jīng)使用狀態(tài)維修策略。其他國家同樣認為機械設(shè)備采用狀態(tài)維修策略可以獲得巨大的效益，總結(jié)這些國家采取狀態(tài)維修比傳統(tǒng)的維修方式的優(yōu)勢在于 (1)根據(jù)設(shè)備的實時狀態(tài)確定檢修 (2)以提高設(shè)備的可靠性來檢修 (3)在設(shè)備的運行壽命中通過檢修把運營成本降到最低(4)使設(shè)備的檢查時間和維修時間達到最優(yōu)化 (5)使設(shè)備的更換達到最優(yōu)化 (6)使關(guān)于設(shè)備相關(guān)資料達到最多化(7)使設(shè)備的檢修管理達到最優(yōu)化各發(fā)達國家的普遍看法是:在發(fā)電站應(yīng)用的狀態(tài)維修技術(shù)己經(jīng)很成熟了，應(yīng)該把這些成熟的技術(shù)應(yīng)用到其他檢修項目中

12、。日本就狀態(tài)維修應(yīng)用到具體行業(yè)中進行了專題研討，重點是確保狀態(tài)維修關(guān)鍵技術(shù)的成熟穩(wěn)定和提高設(shè)備的可靠性，并且提高設(shè)備失效預(yù)測的準確度。 現(xiàn)在，很多國外研究機構(gòu)和學者對于設(shè)備失效預(yù)測的研究是通過建立復(fù)雜的模型，在模型既定的基礎(chǔ)上計算出設(shè)備的剩余壽命。例如，在比例風險模型預(yù)測設(shè)備的故障時，將實時監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)作為變量;設(shè)定可能監(jiān)測設(shè)備全部的實時數(shù)據(jù)，建立隨機退化模型來制定最優(yōu)維修策略;采用協(xié)變量計算比例強度模型預(yù)測剩余壽命;通過隱馬爾科夫模型進行設(shè)備故障的預(yù)測和診斷:采用隨機濾波理論建立通用的設(shè)備失效時間模型。 1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀相對于國外的狀態(tài)維修的發(fā)展情況，國內(nèi)的狀態(tài)維修研究還處于起步階段

13、，但是國家相關(guān)部門高度重視，在國務(wù)院頒布的全民所有制工業(yè)交通設(shè)備管理條例中明確指出，應(yīng)用以監(jiān)測設(shè)備的實時數(shù)據(jù)為依據(jù)，不斷向高水平、高管理的維修策略快速發(fā)展。 由于計算機信息化不斷地創(chuàng)新提高，這些信息化技術(shù)也應(yīng)用到我國的很多行業(yè)領(lǐng)域，在我國的電力設(shè)備和狀態(tài)維修方面起到了推動作用，出現(xiàn)了很多成熟的監(jiān)測技術(shù)和檢修策略。例如，清華大學利用其先進技術(shù)的優(yōu)勢和成功項目的經(jīng)驗在狀態(tài)維修方面一直是帶路人的角色，其主要的研究成果是實現(xiàn)水輪機的實時運行信息的監(jiān)測和分析這些監(jiān)測信息，使水輪機更可靠的運行。這項研究成功應(yīng)用在三峽電站、湖南江婭電廠、湖南東江電廠、廣州抽水蓄能電廠等工廠，通過相關(guān)部門的鑒定，清華大學關(guān)于

14、狀態(tài)維修的技術(shù)己經(jīng)達到了國際先進水平，為了我國的狀態(tài)維修研究做出了重要的貢獻。 現(xiàn)在國內(nèi)對狀態(tài)維修總體還是剛研究階段，特別是涉及到實現(xiàn)狀態(tài)維修的關(guān)鍵技術(shù)的理論基礎(chǔ)還不是很完善，整體缺乏全面的計劃。在實時狀態(tài)監(jiān)測方面不能夠及時的獲取信息，設(shè)備失效預(yù)測方面和真實的失效信息相差較遠。但是對整體狀態(tài)維修的工作還是積極研究的，也取得了一定的成果，結(jié)合我國鐵路對安全方面的高要求，對狀態(tài)維修的工程更是緊鑼密鼓的展開。我國是一個人口大國，國民外出使用的交通工具主要還是鐵路列車，這就要求加強行車的安全質(zhì)量和提高工作人員的安全意識，同時使相關(guān)機制不斷得到完善和加強監(jiān)督力度，確保我國鐵路運輸?shù)目煽啃院桶踩?，這些工

15、作的完成就要得益于鐵路列車全天候的實時狀態(tài)監(jiān)測，保障列車的安全運行和我國鐵路的穩(wěn)步發(fā)展。 設(shè)備的失效預(yù)測都是基于國外的技術(shù)發(fā)展起來的，目前常用的預(yù)測方法主要有人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測、回歸預(yù)測、灰色理論預(yù)測、時間序列預(yù)測和概率統(tǒng)計預(yù)測等方法。不過國內(nèi)外將狀態(tài)維修運用到動車組故障領(lǐng)域的例子較為少見，不少是對其他領(lǐng)域的設(shè)備進行狀態(tài)監(jiān)測然后進行維修，缺少了動車組狀態(tài)維修的關(guān)鍵技術(shù)的研究與實現(xiàn)。1.3主要維修內(nèi)容 機械設(shè)備的故障在發(fā)生之前會有一定的征兆，狀態(tài)數(shù)據(jù)參數(shù)和正常數(shù)據(jù)會出現(xiàn)一系列的變化。通過先進的儀器和技術(shù)實時監(jiān)控設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，采集到的數(shù)據(jù)參數(shù)能夠反映出設(shè)備的故障狀態(tài)。 故障診斷和預(yù)測是綜合分析已經(jīng)

16、采集到的實時狀態(tài)信息，根據(jù)概率論理論、專家處理系統(tǒng)和信號處理技術(shù)的發(fā)展建立的失效概率模型對設(shè)備進行失效預(yù)測。設(shè)備維修是前兩個階段狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷預(yù)測的最終目的。根據(jù)第二個階段建立的設(shè)備預(yù)測模型可以得到設(shè)備還可以運行的剩余時間，結(jié)合設(shè)備的初始使用計劃，剩余運行時間能不能夠支持設(shè)備完成下一個計劃任務(wù)，來確定對設(shè)備進行實時維修或是更換新的設(shè)備，如圖1-1所示1.4論文組織結(jié)構(gòu)第一章:引言，介紹動車組狀態(tài)維修的研究背景、研究意義、研究現(xiàn)狀、論文研究的主要內(nèi)容及章節(jié)安排。 第二章:介紹了動車組狀態(tài)維修的概述，描述了狀態(tài)維修運用在動車組中的重要性和涉及到的關(guān)鍵技術(shù)。第三章:研究實現(xiàn)了實時狀態(tài)數(shù)據(jù)的監(jiān)測和

17、顯示，詳細說明了如何通過硬件設(shè)施獲取動車的實時數(shù)據(jù)并通過無線裝置傳送到地面部門進行分析和顯示。 第四章:得出了動車組關(guān)鍵部件的失效預(yù)測方法。通過概率論理論實現(xiàn)動車組關(guān)鍵部件失效預(yù)測的具體方法。第五章:總結(jié)與展望，目前所完成的工作，提出了未來工作的方向。2.狀態(tài)維修的概述 由于社會科學技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)力的進步設(shè)備檢修的方式方法也是不斷變化。由傳統(tǒng)的維修方式發(fā)展為如今應(yīng)用廣泛的狀態(tài)維修，要實現(xiàn)動車組和狀態(tài)維修的結(jié)合，一定要充分了解掌握狀態(tài)維修的理論和技術(shù)。2.1設(shè)備檢修方式 之前以蒸汽機為代表的工業(yè)革命，蒸汽機的維修都是出現(xiàn)故障以后再采取具體維修方法，這種維修屬于故障檢修或是事后維修。再發(fā)展為以電

18、力設(shè)備為代表的產(chǎn)業(yè)革命，由于電力設(shè)備的重要性，不能在設(shè)備出現(xiàn)故障后再進行維修，所以需要提前對設(shè)備進行維修以使設(shè)備可以一直正常運行，這種檢修的方式稱為預(yù)防性檢修，由于這種檢修的優(yōu)勢明顯，隨著技術(shù)的發(fā)展以及對安全程度的不同要求，在預(yù)防性檢修的基礎(chǔ)上又出現(xiàn)了若干種檢修方式，例如，在故障出現(xiàn)之前的一段時間進行檢查和維修的定期維修。之后出現(xiàn)了比較流行的狀態(tài)維修，也稱為預(yù)知性維修。狀態(tài)檢修就是以設(shè)備實時運行的狀態(tài)為重要參考，依靠先進的儀器和設(shè)備實時獲取監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)，判斷設(shè)備的健康情況。狀態(tài)維修是現(xiàn)在最先進的維修策略，在機械設(shè)備運用狀態(tài)維修可以提高設(shè)備的可用系數(shù)和可靠性、增長運營的時間、減少設(shè)備維護的成本、

19、增加經(jīng)濟效益、提高設(shè)備的整體性能。以上所提到的幾種檢修方式并沒有具體的區(qū)別。下圖2-1為各種設(shè)備維修的方法。設(shè)備管理檢修方式事后維修又稱為故障性維修或是修復(fù)性維修，是在設(shè)備出現(xiàn)故障之后，按照維修要求對設(shè)備進行維修，使設(shè)備可以正常運行的狀態(tài)。事后維修中，在時間上也分為延時維修和及時維修，有些故障出現(xiàn)后不影響設(shè)備的安全仍可以使用，需要延時維修，加大監(jiān)控強度。定期維修是根據(jù)設(shè)備的使用時間作為參考，達到設(shè)備及其關(guān)鍵部件的使用壽命時，這是提前判斷進行預(yù)防性維修的方式，主要就是提前判斷設(shè)備可以運行的具體時間極值。采用這種維修方式是簡單方便的，容易掌握控制維修的時間，提前安排維修的計劃，在管理上工作任務(wù)明確

20、、簡單。不足之處在于設(shè)備的壽命分布計算不準確，設(shè)備一定要有損耗的變化過程。還有，定期維修換取一些設(shè)備時會影響其他設(shè)備的可靠性。狀態(tài)維修是依據(jù)設(shè)備以及其關(guān)鍵部件的實時狀態(tài)來進行維修的方式。設(shè)備的維修時間是不確定的，也不要求設(shè)備的規(guī)模和組裝程度，現(xiàn)在利用監(jiān)控器、傳感器等先進的技術(shù)設(shè)備基礎(chǔ)上確定最佳的維修時機。優(yōu)點是減小操作誤差和工作量、提高維修的高效性、充分使設(shè)備發(fā)揮出最佳性能。缺點是相關(guān)費用較多、所用到的設(shè)備較貴重和危險、參與維修人員的綜合素質(zhì)要求高。在具體實際的設(shè)備維修項目中，選擇最佳的維修方式是關(guān)鍵點。選擇維修方式時應(yīng)該考慮故障產(chǎn)生的后果、安全性和經(jīng)濟性。綜合以上所述的維修方式可以得出維修方

21、式只分為預(yù)防性維修和非維修。2.2傳統(tǒng)檢修體制弊端如今的機械設(shè)備都是復(fù)雜化、大型化、大容量、高參數(shù)的設(shè)備，產(chǎn)生的經(jīng)效益、安全性能、運營狀況都對社會有深遠的影響，對這些設(shè)備的維修要求也更嚴格，維修產(chǎn)生的費用在設(shè)備生命周期中占了一部分，維修的時間也增加。各個國家對于維修的費用也是相當巨大的，但是投入和產(chǎn)出完全的不平衡，付出了很大的精力維修之后的效果還是不夠，有些設(shè)備不需要維修進行了維修，有些設(shè)備維修之后還存在故障匯3，主要表現(xiàn)為如下幾點:(1)經(jīng)常性維修。有些設(shè)備由于經(jīng)常性故障不能和其他設(shè)備統(tǒng)一進行維修，在其他設(shè)備正常運行時要強迫停止等待這個設(shè)備進行維修，經(jīng)常由于一個設(shè)備的維修打亂了整個的維修計劃

22、。(2)維修不足。有些設(shè)備出現(xiàn)了故障，但是沒有到計劃維修時，只能在有故障 的情況下和其他設(shè)備一起運行，這樣往往造成情況惡化，增加維修的難度， 導致重大的損失。(3)維修過剩。設(shè)備正常運行時進行維修，這樣造成了設(shè)備財力、物力、 人力的極大浪費，有時會出現(xiàn)維修故障。(4) 無目的維修。在實際的檢修時，很多檢修項目都是在框架之內(nèi)的，有的按照制定好的檢修， 需要維修的設(shè)備沒有引起足夠的重視，這主要就是源于維修目的性不足。 傳統(tǒng)的若干種維修方式都存在很多需要改進的地方，所以對現(xiàn)在復(fù)雜的機械設(shè)備要采用更科學、更先進的維修和管理策略，充分滿足社會的要求。2.3狀態(tài)檢修的產(chǎn)生和定義在以信息技術(shù)快速發(fā)展的第四次

23、產(chǎn)業(yè)革命，機械設(shè)備的維修開始向預(yù)知性維修發(fā)展，主要就是檢測設(shè)備的狀態(tài)和診斷設(shè)備的故障。狀態(tài)維修是預(yù)防性維修，提前在故障和損失發(fā)生之前進行檢修，也是可靠性維修，確保設(shè)備能夠安全運行，所以狀態(tài)維修也是預(yù)知性維修，是預(yù)防性維修和可靠性維修兩種方法的結(jié)合。狀態(tài)維修的概念簡單定義如下:根據(jù)實時監(jiān)測得到的設(shè)備實時狀態(tài)，通過狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)和診斷分析技術(shù)合理制定維修計劃的一種檢修方式。狀態(tài)維修就是根據(jù)設(shè)備的實時工作產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，而不是以前以設(shè)備工作的數(shù)據(jù)為參照，依據(jù)先進的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)、失效預(yù)測技術(shù)、可靠性評估技術(shù)確定故障的發(fā)生和運行時間。對關(guān)鍵部件故障的發(fā)展趨勢、嚴重程度等條件進行判斷，在關(guān)鍵部件的性能下降到產(chǎn)生

24、損失的情況下進行的維修。 設(shè)備從開始正常運行都會經(jīng)過一個階段直到設(shè)備發(fā)生故障，在這個故障發(fā)生的過程中可分兩個區(qū)域為潛在故障和功能故障。潛在故障就是設(shè)備在發(fā)生功能故障之前，但是這個階段設(shè)備是可以運行的只是一些實時參數(shù)顯示不正常，例如動車某車廂閘片厚度即將達到臨界值，暫時可以起到剎車的作用。功能故障就是設(shè)備已經(jīng)不能正常工作，完不成設(shè)定的任務(wù)，例如動車動力裝置溫度過熱，這樣發(fā)展下去會導致動力裝置失效,動車組就會采取措施來預(yù)防和避免故障的發(fā)生，防止發(fā)生嚴重的后果。2.4狀態(tài)檢修的基本原則狀態(tài)維修就是視情況維修，以實時監(jiān)測為依據(jù)，分析診斷故障數(shù)據(jù)制定維修計劃，這種維修計劃是確定設(shè)備需要維修時才進行。對關(guān)

25、鍵部件的維護很好，提高設(shè)備工作的效率，降低設(shè)備的維修成本。狀態(tài)維修主要包含狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷和維修三個方面的內(nèi)容。設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測就是實時監(jiān)測設(shè)備的數(shù)據(jù)。現(xiàn)在的監(jiān)測技術(shù)己經(jīng)有了很大的進步，由傳統(tǒng)的生物本能的感官反應(yīng)判斷到如今的通過先進的儀器，利用電學、光、聲、震動等相關(guān)理論以及信息處理技術(shù)、測試技術(shù)、計算機技術(shù)、識別技術(shù)等。在設(shè)備中常用的檢測技術(shù)有氣體污染檢測、油液污染度檢測、溫度診斷技術(shù)、磁粉探傷檢測、超聲波探傷檢測、射線探傷檢測、目視一光學測量技術(shù)、音響檢測技術(shù)、振動檢測技術(shù)。監(jiān)測機械設(shè)備的狀態(tài)主要采用以下幾種方法,時狀態(tài)監(jiān)測。通過專業(yè)的先進儀器連續(xù)不斷的監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)，隨時了解設(shè)備的各種正常

26、和異常信號。 非實時監(jiān)測。設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)首先保存在固定內(nèi)存里，在一段時間之后，由技術(shù)人員采用數(shù)據(jù)采集儀器對設(shè)備的數(shù)據(jù)進行采集。 診斷設(shè)備的故障首先要在監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)時所獲取的狀態(tài)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，分析這些數(shù)據(jù)得出故障發(fā)生的時間、性質(zhì)、部位、原因和故障發(fā)展的趨勢，預(yù)測設(shè)備的失效時間分布是這個階段的主要的目的，也是狀態(tài)維修最主要的關(guān)鍵技術(shù)。設(shè)備維修是設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、診斷故障之后最終目的，狀態(tài)維修的不同之處在于:狀態(tài)維修是在故障出現(xiàn)之前制定的一種維修策略，是預(yù)先監(jiān)測控制設(shè)備將要出現(xiàn)的故障。和傳統(tǒng)的設(shè)備事后維修是不同的，事后維修是在設(shè)備運行中出現(xiàn)了故障，導致設(shè)備不能夠正常運行之后制定的維修策略。 狀態(tài)維修是在

27、制定計劃的基礎(chǔ)上實施的，他和定期維修也是不同的。定期維修是嚴格按照既定的計劃，己經(jīng)制定好的計劃不能根據(jù)設(shè)備的實時變化而進行變化，導致按照既定計劃不能滿足故障維修或是維修不足。而狀態(tài)維修是首先采集數(shù)據(jù)，根據(jù)實時數(shù)據(jù)的變化來制定維修計劃，對于設(shè)備的維修是適時適度的。狀態(tài)維修主要是預(yù)測出設(shè)備的狀態(tài)趨勢，準確得到實時監(jiān)測數(shù)據(jù)是基礎(chǔ)，然后制定維修計劃，針對不同情況進行維修。2.5狀態(tài)檢修的巨大效益狀態(tài)維修是通過先進的技術(shù)制定科學的維修計劃，并且提高了設(shè)備的利用率，因此是最節(jié)約成本的一種維修策略，狀態(tài)維修為設(shè)備的優(yōu)質(zhì)運行、全性能、長周期、穩(wěn)定、安全提供了管理保障和可靠的技術(shù)。從發(fā)達國家總結(jié)的項目經(jīng)驗可得，

28、在電力行業(yè)己經(jīng)證明狀態(tài)維修是最節(jié)約資源有效的一種維修策略。在美國一些行業(yè)采用狀態(tài)維修會帶來巨大的社會和經(jīng)濟效益。從電力行業(yè)采用狀態(tài)維修的統(tǒng)計來看，每年的凈收益大幅度的逐年增加，這些巨大利潤形成原因在于修必修好的結(jié)果、做到了應(yīng)修必修、降低了小修頻率、延長了設(shè)備大修間隔。防止了一些設(shè)備維修過?；蚴遣蛔銓е碌闹卮笫鹿屎蛽p失，節(jié)約了企業(yè)的資源。 在我國，山東電力工業(yè)局制定的“管理狀態(tài)維修的方法”中強調(diào)對全省的機械設(shè)備的維修將逐步推行展開，一些己經(jīng)實施狀態(tài)維修的企業(yè)得到了很好的效益，10%的設(shè)備減少了臨時維修的次數(shù)，20%總體的工作量減少，設(shè)備運行的生命周期得到了延長:變壓器從之前的使用5年變?yōu)槿缃竦氖?/p>

29、用10年LNa 總而言之，在實施狀態(tài)維修的電力行業(yè)中獲得巨大效益有如下幾個方面: (1)延長設(shè)備的運行時間 (2)減少設(shè)備檢修的次數(shù) (3)節(jié)約了設(shè)備維修的成本 (4)增加了設(shè)備的可靠性 (5)提高了設(shè)備的可用系數(shù) (6)延長設(shè)備定期檢查的時間間隔 (7)改良了設(shè)備的性能 (8)增加了電廠的發(fā)電指數(shù) (9)增加了電廠的可用系數(shù) (10)為電廠的正常運行提供了保障2.6狀態(tài)檢修的關(guān)鍵技術(shù)維修就是以設(shè)備實時運行的狀態(tài)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過計算機技術(shù)、電子技術(shù)、可靠性分析、預(yù)報決策、系統(tǒng)理論、模式識別、信號處理、傳感檢測技術(shù)和相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域成熟的研究成果，主要實施對象是機械設(shè)備，實時監(jiān)測設(shè)備運行中的二次效應(yīng)

30、(機械力學參數(shù)、電磁參數(shù)、熱力參數(shù)及其他性能參數(shù))和其動態(tài)變化，在保證設(shè)備能夠正常運行的情況下，對設(shè)備實施狀態(tài)的監(jiān)測工作，然后分析判斷有無故障、故障發(fā)展變化趨勢、故障嚴重程度、故障部位、故障種類等信息，判斷設(shè)備的性能是否可以完成既定的任務(wù)，之后制定處理結(jié)果和維修計劃91。所以，狀態(tài)維修的一個完成工作流程有四個方面的主要內(nèi)容:設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)的實時監(jiān)測、設(shè)備狀態(tài)分析預(yù)測、分析診斷設(shè)備的故障、設(shè)備維修計劃。監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)的技術(shù)和分析診斷設(shè)備故障的技術(shù)是狀態(tài)維修中的重要部分，也是狀態(tài)維修中的關(guān)鍵技術(shù)，同時也是本文研究的重點內(nèi)容，包含動車組實時狀態(tài)數(shù)據(jù)的監(jiān)測顯示和動車組關(guān)鍵部件的失效預(yù)測兩個方面的核心內(nèi)容

31、。詳細過程分為三個主要環(huán)節(jié):狀態(tài)監(jiān)測、分析診斷和治理預(yù)防，這三個主要環(huán)節(jié)是相互依存的一個循環(huán)，確保了實施對象的安全運行，如圖2-2所示。2.6.1狀態(tài)監(jiān)測監(jiān)測設(shè)備的實時狀態(tài)就是采用先進的儀器監(jiān)測顯示設(shè)備的實時數(shù)據(jù)信息，這些數(shù)據(jù)能夠真正代表設(shè)備的運行狀態(tài)，例如:轉(zhuǎn)子的熱應(yīng)力、金屬材料的磨蝕、動靜部件的碰磨、機械的震動等信息?，F(xiàn)在己有的設(shè)備監(jiān)測手段有很多種，按照監(jiān)測設(shè)備的特點分為如下幾個方面: (1)監(jiān)測動力學特征:設(shè)備以聲波、脈沖波和震動波等信息傳遞給監(jiān)測儀器。 (2)監(jiān)測電學的特征:設(shè)備的電壓、導電性和電阻等特性的變化作為傳遞信號。 (3)監(jiān)測化學的特征:設(shè)備的化學物質(zhì)發(fā)生了變化作為傳遞的信號

32、。 (4)監(jiān)測物理的特征:設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸和物理特性等發(fā)生變化作為傳遞信號。 (5)監(jiān)測溫度的特征:設(shè)備的外界溫度和本身溫度的變化作為傳遞信號。 (6)設(shè)備光譜的特征:通過光譜分析可以得出元素的濃度值，然后判斷設(shè)備的損耗規(guī)律和程度。 (7)設(shè)備顆粒的特征:在設(shè)備運行中通過顆粒的形狀和大小變化值作為傳遞信號。如今的監(jiān)測技術(shù)由傳統(tǒng)的通過人的鼻聞、手摸、耳聽、眼看等方法逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^科學的先進儀器監(jiān)測設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)進行判斷。如今的監(jiān)測技術(shù)更客觀、真實、準確地分析出設(shè)備狀態(tài)的變化趨勢，而且現(xiàn)在的儀器都是可以綜合監(jiān)測設(shè)備的多個特征的參數(shù)值，然后進行合理的分析。如圖2-3所示2.6.2分析診斷分析診斷設(shè)備的

33、實時信息由兩部分組成:分析處理實時信息和診斷設(shè)備的故障。處理設(shè)備的實時信息就是通過一定的方法把設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為我們可以識別的有用信息。為了充分分析提取這些實時數(shù)據(jù)，要通過一定的數(shù)據(jù)處理協(xié)議和傳輸渠道以及專業(yè)的數(shù)據(jù)處理儀器。只有第一步實時信息的處理工作完善才能準確的診斷設(shè)備的故障趨勢，處理信息過程中的方法和儀器都影響著故障診斷的預(yù)測結(jié)果。 診斷設(shè)備的故障就是把設(shè)備運行的正常狀態(tài)信息和實時獲取得到的運行狀態(tài)信息進行對比，進而判斷設(shè)備是否出現(xiàn)故障。如果設(shè)備突然轉(zhuǎn)變?yōu)楣收蠣顟B(tài)就需要進一步判斷故障的詳細信息，例如設(shè)備故障的趨勢、部位、原因、程度等信息，這樣以便于下一步進行設(shè)備維修的具體計劃。如今己經(jīng)

34、有了大量的診斷設(shè)備故障的理論技術(shù)。根據(jù)一些發(fā)達國家對故障診斷技術(shù)的應(yīng)用總結(jié)，德國的Frank教授的觀點是現(xiàn)在診斷設(shè)備故障的技術(shù)方法可以歸為以下三種:基于信號處理的方法、基于解析模型的方法、基于知識的方法2.7本章小結(jié)本章介紹了狀態(tài)維修的總體概述，狀態(tài)維修的發(fā)展經(jīng)歷了漫長的過程，在檢修現(xiàn)代化機械設(shè)備方面，更能適應(yīng)設(shè)備的維修特點，與傳統(tǒng)維修方式相比采用狀態(tài)維修的顯著優(yōu)點，并且簡述了實施狀態(tài)維修中的關(guān)鍵技術(shù)是狀態(tài)監(jiān)測和分析診斷。3動車組實時狀態(tài)數(shù)據(jù)的監(jiān)測和顯示為了在動車組中應(yīng)用狀態(tài)維修保障動車組達到更可靠、更安全的運營，鐵路調(diào)度部門合理安排動車組的調(diào)度計劃之外，還應(yīng)該對正在運行的動車組及其關(guān)鍵部件實

35、時狀態(tài)進行監(jiān)控，及時準確地了解動車組運營的情況。如果動車組生產(chǎn)商、地面動車運用所檢測部門、地面調(diào)度部門、隨車技師和司機能夠系統(tǒng)、全面、時地了解動車組運營的實時狀態(tài)，那么更能保證動車組安全、可靠、高效地運行。動車組運用所檢測部門和調(diào)度部門要想及時監(jiān)測獲取動車組運行的實時狀態(tài)和動車組關(guān)鍵部件運行時的數(shù)據(jù)進行狀態(tài)維修，前提就是通過成熟的監(jiān)測技術(shù)來獲取動車組實時運行時的狀態(tài)信息。動車組狀態(tài)維修策略中監(jiān)測部分主要就是采集實時數(shù)據(jù)信息，然后通過有效途徑進行傳輸?shù)降孛?，最后在地面顯示川。在本文中采集的實時數(shù)據(jù)信息包括GPS數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)，傳輸數(shù)據(jù)主要通過無線途徑進行傳輸，把采集到的GPS數(shù)據(jù)、故障

36、數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)通過私有協(xié)議進行處理分析后傳輸?shù)綗o線傳輸設(shè)備，然后無線傳輸設(shè)備通過通用分組無線服務(wù)技術(shù)將采集到的數(shù)據(jù)傳輸給地面部門進行顯示，以便于動車運用所檢測部門、地面調(diào)度部門可以實時了解動車組的故障情況和實時運行情況，是動車組向著現(xiàn)代化、信息化、科技化的方向發(fā)展。3.1數(shù)據(jù)流動過程動車組正常運營時，為保證動車的安全運行，動車司機要通過動車顯示界面不斷地注意動車的故障信息、關(guān)鍵部件的狀態(tài)信息和動車組的運行狀態(tài)。在我國的動車組關(guān)鍵部件中有一個設(shè)備稱為中央控制裝置，這個裝置的作用就是連續(xù)的把動車組的實時數(shù)據(jù)顯示在動車組的顯示控制裝置，當中央控制裝置采集到動車故障信息數(shù)據(jù)包時，會把故障信息發(fā)送到顯示

37、控制裝置，顯示控制裝置收到故障信息數(shù)據(jù)包后，通過分析處理把故障信息顯示在動車組顯示屏上0動車組中的中央控制裝置不斷的向顯示裝置發(fā)送數(shù)據(jù)包，此時的數(shù)據(jù)包就是動車組運行產(chǎn)生的實時數(shù)據(jù)，本文研究的數(shù)據(jù)主要就是從中央控制裝置得到的數(shù)據(jù)包。在中央控制裝置收到動車組的實時數(shù)據(jù)包時，通過私有協(xié)議發(fā)送到信息采集設(shè)備上，采集設(shè)備對收到的數(shù)據(jù)包進行校驗，根據(jù)校驗的結(jié)果發(fā)送相應(yīng)的應(yīng)答包，中央控制裝置根據(jù)收到的應(yīng)答包來判斷是否需要重新重復(fù)發(fā)送剛才的數(shù)據(jù)包或是直接發(fā)送下一數(shù)據(jù)包。信息采集設(shè)備收到實時數(shù)據(jù)的同時也在采集GPS數(shù)據(jù)信息，由于動車組的實時運行信息都是一些關(guān)鍵部件的實時信息，并不包含GPS信息，所以信息采集設(shè)備

38、還要單獨對動車的GPS信息進行采集。 信息采集設(shè)備收集到動車組實時數(shù)據(jù)和GPS數(shù)據(jù)后，然后進行分析處理，把分析處理后的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到地面前置機設(shè)備中，前置機設(shè)備主要就是接收采集設(shè)備發(fā)送的信息，然后對發(fā)送過來的數(shù)據(jù)進行存儲轉(zhuǎn)換成顯示屏顯示的數(shù)據(jù)，如表3-1所示。動車組的數(shù)據(jù)監(jiān)測必須具備數(shù)據(jù)流動的條件如表3-1 為了滿足上表中所涉及的數(shù)據(jù)流動條件，必須研究實現(xiàn)相關(guān)技術(shù)。首先應(yīng)該有進行嵌入式開發(fā)的信息采集設(shè)備，以便于實時采集動車組運行的實時數(shù)據(jù)和GPS信息數(shù)據(jù)，并且同時對這些采集到的數(shù)據(jù)進行分析處理，按照制定的私有傳輸協(xié)議將數(shù)據(jù)包發(fā)送出去。然后，需要一個無線傳輸設(shè)備來接收采集到的實時信息，并

39、且通過GPRS網(wǎng)絡(luò)把采集到的信息打包發(fā)送到地面。在采集數(shù)據(jù)設(shè)備中，要制定完整的動車組傳輸數(shù)據(jù)通信協(xié)議以便于和動車組中央控制裝置進行傳輸信息，達到傳輸實時狀態(tài)信息的目的。這個協(xié)議具體規(guī)定了兩個設(shè)備之間傳輸信息的時間限制，并對兩個設(shè)備之間傳輸信息的標識符所代表的具體含義做了詳細的說明，在協(xié)議中兩個設(shè)備傳輸?shù)臉俗R符類別如表3-2所示。 從上表中得知，動車中央控制裝備和信息采集設(shè)備之間的數(shù)據(jù)主要有兩類:第一類是狀態(tài)數(shù)據(jù)，就是動車組運行的狀態(tài)信息，用SDR來表示，第二類就是附加數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)主要是動車組產(chǎn)生的故障信息，由于動車組一旦出現(xiàn)故障很容易發(fā)生意外，所以在這里本文單獨進行傳輸，一旦有故障數(shù)據(jù)就會在

40、地面顯示屏中顯示提示工作人員及時進行處理防止意外事故，用LDR來表示。信息采集裝置接收到SDR數(shù)據(jù)后進行校驗處理，回復(fù)相應(yīng)的應(yīng)答信息，用SD來表示。信息采集裝置接收到LDR數(shù)據(jù)后進行校驗處理。如圖3-3所示3.2數(shù)據(jù)采集和處理 通過信息采集設(shè)備和無線傳輸設(shè)備的功能，在監(jiān)測動車組的實時狀態(tài)中主要解決的四個方面的內(nèi)容是:采集實時狀態(tài)信息、采集GPS信息，分析處理數(shù)據(jù)和無線傳輸數(shù)據(jù)。各方面的內(nèi)容如圖3-4所示3.2.1狀態(tài)信息實時采集 本文采集的動車組實時狀態(tài)信息就是動車上原有的中央控制裝置中的保存的實時狀態(tài)信息，然后進行傳輸，使得這兩個設(shè)備按照制定的協(xié)議不間斷的傳輸數(shù)據(jù)。 采集動車組上的實時數(shù)據(jù)信

41、息的關(guān)鍵點包含以下兩點: (1)通過動車組中央控制裝置和采集信息設(shè)備的傳輸而獲得實時、完整、準確地數(shù)據(jù)包，并能對發(fā)送的數(shù)據(jù)進行分析區(qū)別。 (2)在采集信息設(shè)備接收到數(shù)據(jù)包后，根據(jù)水平奇偶校驗方法對數(shù)據(jù)包校驗， 并在一定的時間內(nèi)回復(fù)校驗結(jié)果。 采集信息設(shè)備采集動車組的實時狀態(tài)數(shù)據(jù)和GPS信息，然后分析處理數(shù)據(jù)以及通過無線設(shè)備進行傳輸。為了實現(xiàn)采集信息設(shè)備的功能，在具體的設(shè)計實現(xiàn)中設(shè)計四個子功能，通過Linux的多任務(wù)特性，為每一個子功能創(chuàng)建一個進程，四個進程并行執(zhí)行就是四個子功能同時工作來完成采集信息設(shè)備的功能。規(guī)定采集動車組的實時信息對應(yīng)進程一完成，采集動車組的GPS信息對應(yīng)進程二完成，分析處

42、理采集得到的信息對應(yīng)進程三完成，無線傳輸實時信息對應(yīng)進程四完成 這四個進程可以同時并行執(zhí)行任務(wù)，進程一通過制定的協(xié)議連續(xù)與動車組中央控制裝置進行交互，接收實時原始數(shù)據(jù)包，將這些原始數(shù)據(jù)包存儲在預(yù)先創(chuàng)建好的緩沖區(qū)內(nèi)，然后就繼續(xù)接收保存數(shù)據(jù);進程二采集動車組實時GPS信息，和進程一相似也是將采集的原始GPS原始數(shù)據(jù)包處理保存到進程一創(chuàng)建的緩沖區(qū)中，然后繼續(xù)接收處理GPS信息;進程三主要進行對數(shù)據(jù)的分析處理，從已經(jīng)存儲數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)中讀取數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行分類，將處理后的數(shù)據(jù)保存到預(yù)先創(chuàng)建好的另外一個緩沖區(qū)中，然后繼續(xù)讀取分析處理分類;進程四從進程三創(chuàng)建的緩沖區(qū)中讀取分析處理后的數(shù)據(jù)信息，按照己經(jīng)制定的

43、協(xié)議將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綗o線傳輸設(shè)備中。 3.2.2 G PS信息實時采集 采集GPS信息時，規(guī)定每一秒接收一條數(shù)據(jù)，每一個數(shù)據(jù)包含$GPVTG,$GPRMC,$GPGSV, $GPGSA, $GPGLL, $GPGGA六種格式的數(shù)據(jù)信息，每一種數(shù)據(jù)信息都是以O(shè)XOA, OXOD的格式結(jié)尾，在$GPRMC, $GPGGA格式的數(shù)據(jù)信息中有需要的數(shù)據(jù)，因為這兩種格式的數(shù)據(jù)是連續(xù)接收的，需要從這些數(shù)據(jù)中分析處理提取出有價值的信息，最后通過解析獲得GPS數(shù)據(jù)。采集GPS信息過程主要為如下幾點: (1)從每一秒接收的數(shù)據(jù)中分辨出六種格式的數(shù)據(jù)，并保存在臨時創(chuàng)建的數(shù)組 中。 (2)對保存在數(shù)組中的數(shù)據(jù)，處理成六

44、種格式的數(shù)據(jù)，對每種格式的信息進行解析。 (3)按照制定的協(xié)議把解析的數(shù)據(jù)組成動車組的GPS數(shù)據(jù)。 妥焦GPS信息的流程圖如圖3-5所示。3.2.3數(shù)據(jù)分析與處理 在采集信息設(shè)備中分析處理數(shù)據(jù)是主要內(nèi)容，也是關(guān)鍵技術(shù)，是獲取數(shù)據(jù)的加工廠和分析室，是連接其他幾項內(nèi)容的紐帶。在上一節(jié)對數(shù)據(jù)分析與處理進行了需求分析，將此功能分為如下五個子功能:刪除過期文件、自檢設(shè)備、格式化與打包數(shù)據(jù)、分類存儲數(shù)據(jù)、壓縮文件，子功能如圖3-6所示 (1)刪除過期又件在處理分析數(shù)據(jù)時，首先檢查在各個緩沖區(qū)中的各種數(shù)據(jù)是否過期，如果有些數(shù)據(jù)的保存時間超過了規(guī)定的時間界限，那么這種數(shù)據(jù)已經(jīng)過期了，應(yīng)該及時刪除，增加緩沖區(qū)的

45、空間以便存儲實時信息。(2) 自檢設(shè)備 采集信息設(shè)備開始工作時，對設(shè)備進行初始化有兩個作用:一是清空上次工作的緩存;二是確保此設(shè)備能在正常工作的狀態(tài)。例如，串口的通信情況、網(wǎng)絡(luò)的連接情況，能否按照制定的協(xié)議進行工作等(3)格式化與打包數(shù)據(jù)各個設(shè)備之間的通信都是通過固定的協(xié)議進行，在協(xié)議中規(guī)定了傳出數(shù)據(jù)包的格式和組成。所以，要完成設(shè)備之間的通信必須將狀態(tài)信息和附加信息進行格式化，在結(jié)合采集的GPS信息合并成新的數(shù)據(jù)包進行傳輸。(4)數(shù)據(jù)分類存儲 采集信息設(shè)備接收到中央控制裝置發(fā)送的實時數(shù)據(jù)時，經(jīng)過分析處理，根據(jù)動車組的編號把這些實時數(shù)據(jù)分成四類數(shù)據(jù)分別存儲:累計電力與空轉(zhuǎn)滑行數(shù)據(jù)、故障通告數(shù)據(jù)、

46、實時故障數(shù)據(jù)、狀態(tài)信息。累計電力和空轉(zhuǎn)滑行數(shù)據(jù)雖然不是動車故障但是會導致動車組發(fā)生故障，所以把這些數(shù)據(jù)歸為一類:實時故障數(shù)據(jù)是動車組某部件發(fā)生異常狀態(tài)是故障信息:故障通告數(shù)據(jù)是在動車發(fā)生故障時發(fā)送到相關(guān)部門和人員的通知信息;狀態(tài)信息時動車運行時的正常狀態(tài)信息。 (5)文件壓縮 采集信息設(shè)備接收到狀態(tài)數(shù)據(jù)時，將這些數(shù)據(jù)進行壓縮發(fā)送給無線傳輸設(shè)備，然后無線傳輸設(shè)備發(fā)送到地面。這個階段的文件壓縮的主要目的就是提高傳出的實時性和減少傳輸時間進程三流圖如圖3-7所示 3.2.4無線設(shè)備通信 (1)添加幀頭和幀尾根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議可知，無線傳輸設(shè)備向地面?zhèn)鬏攲崟r數(shù)據(jù)幀時不是單獨的經(jīng)過分析處理得到的數(shù)據(jù)包，還

47、包含了數(shù)據(jù)幀的幀開始標識、校驗、數(shù)據(jù)長度、上次通訊狀態(tài)、數(shù)據(jù)類型、從機地址和幀結(jié)束標識，所以需要把這些信息放在數(shù)據(jù)幀的幀頭和幀尾，在和數(shù)據(jù)幀一起組成完整傳輸?shù)男聰?shù)據(jù)幀。(2)采集信息設(shè)備和無線傳輸設(shè)備之間數(shù)據(jù)傳輸采集信息設(shè)備通過串口向無線傳輸設(shè)備發(fā)送不同的命令，時間間隔為200ms,無線傳輸設(shè)備根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送相應(yīng)數(shù)據(jù)，時間間隔為100ms，這兩個設(shè)備之間的交互通信要按照一定的時間要求和先后順序進行。傳輸數(shù)據(jù)的流程圖如圖3-8所示。3.3本章小結(jié)本章主要對動車組實時狀態(tài)數(shù)據(jù)的監(jiān)測和顯示做了詳細介紹，根據(jù)監(jiān)測顯示數(shù)據(jù)的總體需求，完成了動車組實時狀態(tài)的監(jiān)測和顯示。 4動車組關(guān)鍵部件失效預(yù)測 機

48、械設(shè)備在使用的過程中會遇到各種故障，為了能降低運行成本和提高設(shè)備的性能，科學合理的預(yù)測出設(shè)備的失效時間是至關(guān)重要的。但是在具體研究實現(xiàn)中各機械設(shè)備有不同的用途和類型，具體采用什么樣的方法來預(yù)測設(shè)備的失效時間是難點川。設(shè)備生產(chǎn)商了解設(shè)備的生產(chǎn)工藝，在研究設(shè)計設(shè)備的過程中積累了大量的試驗數(shù)據(jù)也能夠給出設(shè)備的運行壽命。機械設(shè)備都是更新?lián)Q代的，隨著科學和生產(chǎn)工藝的進步，總結(jié)老產(chǎn)品的不足，在新產(chǎn)品的研發(fā)研制過程中改善老產(chǎn)品的缺陷，所以在生產(chǎn)商生產(chǎn)設(shè)備時己經(jīng)有了充足的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)來預(yù)測出新產(chǎn)品失效時間。在各鐵路局訂購動車組和相關(guān)設(shè)備時，己經(jīng)從生產(chǎn)商那里獲取了設(shè)備的大概失效時間，生產(chǎn)商也是提供失效值來參考。但

49、是，由于我國鐵路所處的環(huán)境復(fù)雜，覆蓋的面積廣、氣候變化多樣、所在環(huán)境多樣等條件，使得生產(chǎn)商提供的失效值不能供鐵路局參考。我國己經(jīng)有40年的列車生產(chǎn)經(jīng)驗，各個組織機構(gòu)一直致力于研究列車及其設(shè)備的失效值也有20年了，不過到現(xiàn)在也沒有詳盡準確地方案來預(yù)測機械設(shè)備的失效時間，這種情況一直在有關(guān)部門的努力下慢慢改善設(shè)備的失效時間是一個重要的參考值，在設(shè)備的使用過程中很多方面都需要用到這個參考值，例如: (l)在動車組生產(chǎn)過程中有很多關(guān)鍵部件，動車組正常的運行就是由這些關(guān)鍵部件保障的，關(guān)鍵部件的失效值直接關(guān)系著動車組能夠運行的時間，所以 需要了解掌握動車組關(guān)鍵部件的失效時間，在一個特定時間進行檢修，如 果

50、關(guān)鍵部件陸續(xù)的進行維修，那么動車組將不能正常運營。 (2)在機械設(shè)備運行過程中，需要提前知道設(shè)備的失效時間，以便于管理和安排維修計劃，防止發(fā)生重大事故。 (3)在動車維修段中管理設(shè)備和庫存、設(shè)備生產(chǎn)中的規(guī)劃、管理、生產(chǎn)，這些 階段中都要知道設(shè)備的失效時間。 (4)動車組中的每一個設(shè)備在運行時都有一定的預(yù)算，而設(shè)備的失效時間是決定設(shè)備預(yù)算的第一要素。 (5)在進行產(chǎn)業(yè)生態(tài)學研究和環(huán)境評估時，設(shè)備的失效時間在新的環(huán)境管理中 的產(chǎn)品的壽命周期評價中是重要的參考值。 可以看出，機械設(shè)備的使用失效值在設(shè)備的生命周期中的各項任務(wù)都影響重大，關(guān)系到設(shè)備的經(jīng)濟性和維修方案，尤其是動車組作為一個構(gòu)造復(fù)雜的產(chǎn)品，

51、提高鐵路行業(yè)的經(jīng)濟效益和運輸能力的前提就是科學合理的預(yù)測出動車組關(guān)鍵部件的失效時間值。4.1失效預(yù)測的確定方法本文通過監(jiān)測、顯示、分析、處理動車組的實時狀態(tài)數(shù)據(jù)信息，研究動車組狀態(tài)信息目的就是為了準確預(yù)測動車組關(guān)鍵部件的失效時間，所以就需要充分查明故障的模式、故障的原因、故障的機理，分析故障的發(fā)展趨勢，改進動車組的維修方式，提高動車的有效利用和可靠性。利用數(shù)學中的數(shù)理統(tǒng)計理論和方法來分析動車組的故障模式和預(yù)測動車組關(guān)鍵部件的失效時間，定量研究故障規(guī)律，在實時監(jiān)測狀態(tài)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進行分析處理。動車組的安全運營就是保證動車的可靠性，對動車組關(guān)鍵部件進行故障統(tǒng)計的特點就是以統(tǒng)計的故障量為依據(jù)，然后對動

52、車組關(guān)鍵部件進行可靠性的分析，在計算統(tǒng)計時，使各個參考值量化，這些量化的指標在故障可靠性計算中作為特定指標，所以動車組關(guān)鍵部件的故障分布和可靠性指標具有一定的內(nèi)在關(guān)系。4.2本章小節(jié)本章主要介紹了動車組關(guān)鍵部件的失效預(yù)測，從動車組關(guān)鍵部件的疲勞壽命和經(jīng)濟壽命兩個方面進行預(yù)測，描述了解決這兩個預(yù)測方面的具體方法。并且利用概率論理論預(yù)測動車關(guān)鍵部件的失效時間，結(jié)合動車組具體的關(guān)鍵部件牽引電機將牽引電機預(yù)測結(jié)果和實際結(jié)果進行對比顯示預(yù)測的失效運行時間和實際的運行時間大體一致。研究實現(xiàn)了動車組狀態(tài)維修中分析診斷的關(guān)鍵技術(shù)。5總結(jié)和展望5.1總結(jié) 為了滿足社會的快速發(fā)展對鐵路客運的需求和國民經(jīng)濟的增長，

53、我國鐵路系統(tǒng)需要完善結(jié)構(gòu)、擴大規(guī)模、迅速提高裝備水平、快速擴充運輸能力和提高服務(wù)質(zhì)量。而且，我國信息技術(shù)的飛速發(fā)展，在現(xiàn)代各個行業(yè)建設(shè)中信息技術(shù)都占據(jù)著重要的地位。在鐵路行業(yè)只有充分利用信息技術(shù)的優(yōu)勢，才能夠提高鐵路的運輸能力、確保鐵路運輸安全、完成對運輸裝備壽命分析、增強鐵路技術(shù)裝備檢修水平，實現(xiàn)鐵路行業(yè)的跨越式發(fā)展。我國高速鐵路大規(guī)模的運營動車組意味著鐵路的發(fā)展己經(jīng)邁上了新的臺階，動車組的成功運營已經(jīng)有兩年多的時間，從社會的反饋能夠看出，人們趨向于出行選擇動車，動車組在我國必然成為最主要的交通運輸工具。相應(yīng)的動車組的可靠性和安全性的要求也越來越高，要提出一個新的高標準的要求使得動車組的運行

54、萬無一失，這就需要實時了解動車組的運行狀態(tài)，首先就要研究實現(xiàn)動車組的狀態(tài)監(jiān)測和壽命預(yù)測，以此為依據(jù)確保動車組的安全運行。 在這個背景下，本文使狀態(tài)維修和動車組的安全運行結(jié)合起來，對動車組實時狀態(tài)的監(jiān)測和關(guān)鍵部件的失效預(yù)測進行研究，通過分析處理實時信息和故障數(shù)據(jù)使鐵路局制定合理的維修計劃。本文所做的工作和研究成果如下: (1)將計算機技術(shù)、動車組與狀態(tài)維修相結(jié)合 隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機在各個行業(yè)中的都占著重要的地位，計算機學科與其他學科都有交叉并且產(chǎn)生新的學科，這些交叉學科都是各個行業(yè)研究的重點。本文將計算機技術(shù)、動車組與狀態(tài)維修相結(jié)合，為研究動車組狀態(tài)維修的關(guān)鍵技術(shù)提供重要方法。狀態(tài)維修

55、在電力行業(yè)應(yīng)用己久，并且不斷地探索研究，我國動車組的檢修管理方面存在著很多不足，動車組是高速、組裝復(fù)雜的設(shè)備，傳統(tǒng)的維修方式己經(jīng)不能滿足動車組的維修，為了保障動車組的安全，必須實時根據(jù)動車組的運行狀態(tài)來制定維修計劃。狀態(tài)維修正是基于狀態(tài)的維修，滿足了動車組的維修需求。 (2)實時監(jiān)測動車組運行狀態(tài) 通過研究設(shè)計動車組采集信息設(shè)備和無線傳輸設(shè)備對動車組的實時狀態(tài)信息進行采集，根據(jù)制定的內(nèi)部協(xié)議采集傳輸動車組實時狀態(tài)信息、GPS信息、分析處理數(shù)據(jù)和無線傳輸?shù)降孛骅F路部門進行顯示。相關(guān)人員依據(jù)顯示的信息對故障進行處理，研究實現(xiàn)監(jiān)測動車組實時狀態(tài)信息為動車組維修人員提供重要的維修參考和制定維修計劃。

56、(3)實現(xiàn)動車組關(guān)鍵部件的失效預(yù)測以實時監(jiān)測動車組的狀態(tài)信息為依據(jù)，對動車組關(guān)鍵部件進行失效監(jiān)視、跟蹤、分析和預(yù)測，本文通過深入的研究，掌握了動車組故障的基本情況和預(yù)防的設(shè)計方法，同時討論了各故障函數(shù)之間的關(guān)系，實現(xiàn)了動車組疲勞壽命和經(jīng)濟壽命計算的方法，利用概率論理論成功預(yù)測動車組關(guān)鍵部件的失效時間序列，為鐵路部門及時制定檢修計劃提供依據(jù)，完善動車組的故障維修管理，保障動車組安全運營。5.2展望我國高速鐵路的發(fā)展和國外發(fā)達國家相比還處于起步階段，四種己經(jīng)投入運營的動車組車型都是從國外引進的，我國至今還沒有自主成功研制的動車組車型，動車組的核心技術(shù)我國還處在嚴格測試階段。本文雖然將狀態(tài)維修引入到動車組的維