復(fù)興號動車組智能技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用及展望

復(fù)興號動車組智能技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用及展望摘要：隨著我國城市化發(fā)展和我國經(jīng)濟水平的快速發(fā)展，信息化發(fā)展步伐的加快，大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和智能化技術(shù)得到了普遍發(fā)展，全球各大領(lǐng)域均在推行數(shù)字化和智慧化發(fā)展戰(zhàn)略。中國高鐵的智能化發(fā)展將作為智慧城市及智慧國家發(fā)展的有力支撐。表示中國智能化高鐵將采用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、北斗定位、5G(第五代移動通信)、人工智能等先進技術(shù)，通過新一代信息技術(shù)與高鐵技術(shù)的集成融合，實現(xiàn)高鐵建造智能化、裝備智能化、運營技術(shù)智能化水平的全面提升，使高鐵運營更加安全高效、綠色環(huán)保、便捷舒適。關(guān)鍵詞：動車組;智能技術(shù);創(chuàng)新應(yīng)用引言復(fù)興號智能動車組主要圍繞智能行車、智能服務(wù)、智能運維等3個方面開展智能技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用。智能行車，采用有人值守自動駕駛技術(shù);智能服務(wù)，采用基于環(huán)境感知技術(shù)的燈光智能調(diào)節(jié)、基于多媒體技術(shù)的多元信息推送等;智能運維，主要基于智能傳感、大數(shù)據(jù)、特征提取等技術(shù)實現(xiàn)運維服務(wù)智能化。1我國高速動車組運維目前面臨的挑戰(zhàn)隨著動車組市場份額的不斷增加以及運行環(huán)境的復(fù)雜、多樣化，列車運維保障的難度不斷增加，如何快速響應(yīng)運維過程中發(fā)生的各種情況，即時處理分布于各國的列車在運行過程中遇到的各種問題，建立快捷、高效的運維模式是動車組運維面臨的一大挑戰(zhàn)。另一方面，我國動車組運維采用的計劃維修（即定期維修）體制，其維修量大、工作強度高、維修精準性不足，既造成了高昂的運維成本，也浪費了資源。更為緊迫的是，我國高鐵裝備海外出口勢頭已經(jīng)形成，但是由于技術(shù)裝備輸入國通常強制要求相關(guān)勞動力資源本土化，我國現(xiàn)有勞動力密集型維修體制無法在國外復(fù)制，難以滿足高鐵海外出口的維修保障需求。針對以上現(xiàn)狀，如何精確掌握列車狀態(tài)、保障運行安全、提高維修效率、滿足國內(nèi)和海外維修保障需求，是動車組運維面臨的又一挑戰(zhàn)。為解決動車組運維目前所面臨的上述問題,迫切需要改變目前以時間計劃為目標的運維模式,而是根據(jù)設(shè)備當前性能狀態(tài)來決定是否需要維護及維護作業(yè)內(nèi)容,實現(xiàn)設(shè)備預(yù)測性維護,這需要建立在對設(shè)備狀態(tài)準確檢測的基礎(chǔ)之上。目前軌道交通列車普遍采用以事件觸發(fā)、確保安全、以監(jiān)控為目標的測點布置方案，盡管全列車可獲得的數(shù)據(jù)量很大，但傳統(tǒng)的監(jiān)控設(shè)備數(shù)據(jù)處理方法中利用的相關(guān)設(shè)備數(shù)據(jù)信息很少，無法完成對設(shè)備狀態(tài)比較準確的檢測，也就難以實現(xiàn)對設(shè)備故障準確診斷及預(yù)測。在既有的測點配置方案下，實現(xiàn)對設(shè)備準確的故障診斷及預(yù)測，需要充分利用動車組既往運營過程中產(chǎn)生的大量歷史數(shù)據(jù)信息（標準動車組設(shè)置了6000多測點），采用人工智能方法挖掘各設(shè)備性能狀態(tài)數(shù)據(jù)之間潛在關(guān)系，為實現(xiàn)動車組新的運維模式奠定基礎(chǔ)。2我國高速智能化動車組發(fā)展2.1智能服務(wù)智能服務(wù)主要從旅客乘坐和動車組運用需求出發(fā)，通過業(yè)務(wù)一體化，實現(xiàn)全過程、無障礙、無干擾服務(wù)，有利于推進動車組自主化服務(wù)進程。同時，通過提高控制精準度和多維信息挖掘推送，提高智能服務(wù)品質(zhì)。1)智能信息顯示。采用LCD(液晶顯示器)分屏顯示、信息交互融合等技術(shù)為高速列車提供定制化的多媒體信息顯示服務(wù)。該服務(wù)使行車信息的表現(xiàn)形式更加豐富生動，乘客能夠以最直觀的方式獲取和了解信息;同時還可提供必要的乘車引導(dǎo)服務(wù)。2)智能交互娛樂。設(shè)置智能交互終端，通過車載Wi-Fi(無線網(wǎng)絡(luò))、公網(wǎng)等無線數(shù)據(jù)接入途徑，為旅客提供車載娛樂視頻、直播節(jié)目、手機投屏等多樣化娛樂服務(wù)，使旅途生活盡享愜意。3)智能環(huán)境調(diào)節(jié)。增加環(huán)境狀態(tài)感知測點，采用智能環(huán)境感知調(diào)節(jié)技術(shù)、細化控制策略，從溫度調(diào)節(jié)、燈光智能調(diào)節(jié)、車內(nèi)噪聲控制、壓力波調(diào)節(jié)等方面實現(xiàn)旅客視覺、聽覺、嗅覺、觸覺等感官舒適度的提升。4)智能便民服務(wù)?；谲噧?nèi)服務(wù)設(shè)施定制化，引入智能技術(shù)，設(shè)置無線充電、自動售貨機等便民服務(wù)設(shè)備，為旅客提供多樣性、便捷性服務(wù)。著力打通地面客運、旅客服務(wù)，以及鐵路12306軟件數(shù)據(jù)與車載數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)基于動車組車載設(shè)備的站車一體化服務(wù)信息交互。2.2復(fù)興號動車組復(fù)興號動車組的研發(fā)適合中國的國情，全面提升了動車組設(shè)計、軟件開發(fā)、制造技術(shù)的現(xiàn)代化水平，實現(xiàn)了我國高鐵動車組自主化、標準化和系列化，以及動車組由中國制造到中國創(chuàng)造的跨越。復(fù)興號動車組是由中國國家鐵路集團有限公司牽頭組織研制的具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)、達到世界先進水平的動車組。1)列車級控制網(wǎng)絡(luò)基于TCN(全生命周期管理)+百兆工業(yè)以太網(wǎng)總線，實現(xiàn)了系統(tǒng)狀態(tài)、運行參數(shù)、故障信息的實時監(jiān)視、診斷分析、存儲及下載等功能。2)增強了列車監(jiān)測、診斷和控制范圍。全列共有1500個傳感器及2500個監(jiān)測點，可實現(xiàn)動車組運行狀態(tài)感知、監(jiān)測、診斷、報警及自動控車。3)4G(第四代移動通信)車-地數(shù)據(jù)傳輸。采用WLAN(無線局域網(wǎng))設(shè)備、以太網(wǎng)單點維護、故障自動識別等技術(shù)手段提高了動車組的運用檢修效率。4)實現(xiàn)96項零部件統(tǒng)型，統(tǒng)一修程修制。5)車載設(shè)備監(jiān)測主要由單獨的系統(tǒng)或者部件完成，對大量數(shù)據(jù)綜合利用處理的判斷還存在提升空間。2.3智能運維方面基于大數(shù)據(jù)進行智能運維管理，以故障預(yù)測與健康管理為核心，實現(xiàn)關(guān)鍵零部件服役性能狀態(tài)智能評估、故障診斷及預(yù)警報警、故障精確定位、備品備件動態(tài)預(yù)測、提供運維決策建議，為實現(xiàn)計劃預(yù)防修向預(yù)見性維修轉(zhuǎn)變提供支撐。結(jié)合高速無線通信、信息安全、數(shù)字孿生等技術(shù)的故障診斷和維護技術(shù)研究與應(yīng)用，實現(xiàn)智能巡檢、故障精準定位和軟件遠程升級、趨勢分析預(yù)測等功能；開展基于邊緣計算的智能傳感技術(shù)研究，實現(xiàn)列車狀態(tài)感知數(shù)據(jù)的分散預(yù)處理、智能傳感的局部試驗和考核驗證，滿足列車健康診斷的輕量化和快速反應(yīng)需求；研究車輛高度自感知、自診斷、自修復(fù)的診斷和維護技術(shù)，滿足車輛自動化和智能化的進一步需求。2.4高精度測量傳感裝備在高鐵動車組作業(yè)期間，高精度側(cè)重傳感裝備，通過光纖投影技術(shù)、視覺測量實現(xiàn)自由曲面檢測，突破單點采樣的限制，借助數(shù)字模擬裝備，根據(jù)工藝要求，實施監(jiān)控車體供應(yīng)尺寸，并在工藝改進技術(shù)的支持下，借助豐富直觀的數(shù)據(jù)查詢功能，加強數(shù)據(jù)的處理能力，并支持各類數(shù)據(jù)的調(diào)取、輸出，通過做個數(shù)據(jù)比對確定施工精度，在此基礎(chǔ)上開展動車組制造工作，可以保證制造誤差在允許范圍內(nèi)。在高精度測量傳感裝備支撐下，使生產(chǎn)線工作向柔性化、自動化、智能化方向過渡，利用數(shù)據(jù)采集以及信息平臺，加強制造全過程的控制能力，使制造工作具備及時反應(yīng)、快速處理、準確感知等特征，讓高速動車組車體制造完成手工半自動，向精益化、高效化自動化方向轉(zhuǎn)變，提升高速動車組制造水平。結(jié)語動車組列車運維特定的需求，提出了構(gòu)建動車組運維數(shù)據(jù)中心的技術(shù)思路，采用基于數(shù)據(jù)驅(qū)動和機理分析相結(jié)合方式構(gòu)建動車組設(shè)備故障檢測模型，通過數(shù)據(jù)中心提供的大量歷史數(shù)據(jù)及高效的數(shù)據(jù)資源管理服務(wù)完成模型訓練、驗證和部署，取得了較好效果，為進一步推廣到動車組其他設(shè)備、子系統(tǒng)及全列車運營維護奠定堅實基礎(chǔ)。參考文獻：[1]王俊彪．軌道交通