軌道交通健康管理系統關鍵技術研究綜述

武艷

摘要：傳統裝備維修管理方式主要以預防性維修為主、事后維修為輔，多采取計劃修、事后修的方法解決裝備的維修問題，但實際應用中存在維修不足、維修過剩等問題。維修不足會導致裝備未得到足夠維修量在后續使用過程中產生風險，并增加裝備局部故障演變為整體故障的概率;維修過剩會導致維修資源浪費和裝備壽命浪費，如動車組輪對傳統計劃修方法較視情維修方法會浪費更多的輪徑余量，導致輪對整體壽命縮短，同時頻繁維修也會增加裝備產生額外故障的概率?；诖?，對軌道交通健康管理系統關鍵技術進行研究，僅供參考。

關鍵詞：軌道交通;健康狀況管理;PHM;應用

引言

對風險的管控，首先就需要解決好軌道交通工程質量安全管理的標準化、系統化問題，只有完善這些基本的管理制度體系，才能保證城市軌道交通項目的安全開展。與傳統的建設項目相比，城市軌道交通的工程項目管理需要多個主體相互參與、相互協助管理，各個主體的主要管理任務概括為“三控三管一協調”。但是不同的主體之間，其項目管理的具體任務也不同，同樣，在軌道交通項目全生命周期的各個階段的具體管理任務也不相同。如果我們可以把不同的參與方、不同的工程建設目標、不同時段的管理聯系起來，運用管理學中的協同思想進行管理，既可以實現軌道交通項目的經濟效益，同時也帶來了社會效益。

1軌道交通管理概述

軌道交通，顧名思義是指以軌道運行的交通工具，需要特定的環境和區域來確保軌道交通工具的安全穩定運行，從而達到運載乘客和貨物的目的。而在軌道交通運行中，為了提升軌道交通的通行質量和效率，要求交通部門提升軌道交通運行的安全管理，完善和優化應急管理體系，這也是軌道交通通行亟待解決的問題。而在實際的管理工作中，因為軌道交通設計的內容較多、體系龐大，這也導致軌道交通管理具有復雜性和多樣性的特征，給管理工作帶來了一定的難度和阻力。為了更好的提升城市軌道交通管理的科學性和有效性，相關的管理人員應不斷學習先進的管理理念，提升自身的管理知識，并結合實際的軌道運行管理將各項工作和任務落到實處，真正解決軌道交通運行中存在的問題和風險，及時排除安全隱患，提升軌道交通應急管理的質量和效率，從而更好地維護人民群眾的生命財產安全，促進社會經濟的穩定發展。

2PHM技術特點

PHM技術早期多用于航空領域，如F404發動機檢測系統中，出現了剩余壽命評估、操作極限監控、熄火檢測等早期故障監測功能。但早期PHM系統缺乏故障預測功能，受限于當時技術發展條件，并不能實現故障的實時檢測和及時預測。進入21世紀，隨著計算機技術和數據處理技術的迅速發展，PHM技術已經成為連接裝備本身和其保障裝備的重要橋梁，同時也是英美等國爭相研究的重點領域。PHM技術早在2000年就被列入美國國防部《軍用關鍵技術》報告。2002年，美國國防部在原有CBM管理技術基礎上又提出更高端的CBM概念（CBMPlus，CBM+），用來提高裝備視情維修的效率和精度。2006年，PHM技術在美國最新研發的F35戰機上得到應用。同時，美國國家航天局等多個科研機構針對航天領域的PHM系統開展了綜合研究。PHM技術不局限于航空航天領域，更在汽車、核電領域得到廣泛應用。我國《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》（2006—2020年）中明確指出，重大產品和重大設施壽命預測技術是提高運行可靠性、安全性、可維護性的關鍵技術。

3接觸網檢測及健康管理系統總體方案

OCS運行狀況檢測管理系統包括兩個子系統：OCS檢測、OCS錯誤預測和運行狀況管理。OCS檢測子系統還包括兩個功能模塊：檢測和監控OCS懸掛狀態。相關設備以指定列車為承運人，使得檢測工作更加靈活、靈活。受電弓滑板檢測系統主要采用圖像識別、紅外成像、紫外檢測、激光測量、牽引電流測試等技術，可以實現受電弓滑板通道性能和狀態的非接觸檢測。主要檢查范圍包括受電弓是否結構完整、變形或無聲音、電弧強度和時間，OCS幾何參數包括伸出孔值、導軌高度、高度差、傾斜度和接觸點溫度。接觸式通風狀態檢測監控系統具有圖像監控設備，用于在線檢測、自動分析、故障分類和過去結果的比較?；趶碗s環境下的精密成像和自動缺陷識別技術和高精度激光動態測量技術，接觸網狀態監測設備利用數字圖像處理技術，對高速和常規高速接觸網設備和部件執行外觀檢測和高精度幾何參數測量。它還能自動檢測結構異常（完整性、位移、開裂、松動、碎屑等）并進行分類。棟以及輸出分析結果和缺陷報告，為OCS的質量識別和維護提供依據。OCS故障和健康預測系統的功能基于受電弓檢測系統和OCS懸架狀態監測系統的檢測數據，根據相應的數據分析算法，可以獲得OCS服務狀態預測和維護指南，并顯示各種業務方面。

4軌道交通的優勢所在

相對于傳統的交通運輸方式，城市軌道交通有著更加安全和高效的特征：主要是運用各種現代化、信息化的高科技智能體系及開展工作，結合先進的技術手段來保證整個城市軌道交通運行系統的安全性和穩定性，保證軌道交通管理運營的高效性及可靠性。同時，城市軌道交通還可以將列車內部的溫度穩定控制在特定區域之中，保證群眾在乘坐過程中的舒適感，在提升城市交通運行效率的同時，提升整體交通運行質量。除此之外，城市軌道交通中的巨大的客運量也進一步突出了城市軌道交通的集約化及優質化特征。由此可見，在未來的城市化發展進程中，城市軌道交通必然會成為交通系統中發展的關鍵和重點所在。

5軌道交通領域PHM技術應用探討

軌道交通關鍵部件故障特征參數集建立。在長期服役過程中，軌道交通列車表現出許多狀態參數，如轉向架橫向加速度、軸向加速度、軸箱軸承聲音信號、輪對踏面剝離與凹陷等。充分利用這些狀態變量所反映的軌道交通關鍵部件狀態可為軌道交通關鍵部件提供準確的狀態特征數據庫。對不同部件的狀態參數進行研究來模擬得到該部件的狀態變化規律，進而提煉出可反映不同部件健康狀態的指標并整理成方便調用的集合，是接下來軌道交通PHM系統研究的一大難點。軌道交通故障信號深度處理。作為復雜機械系統的代表，軌道交通關鍵部件故障通常是混雜在一起發生，得到的故障信號通常會夾雜噪聲和其他關鍵部件故障信號。如何在實際工況中對采集到的故障信息進行清洗并解耦得到列車多模式強時變故障特征的信息，進而實現對故障信息的準確分析，是亟待深入研究的課題。

結束語

在城市交通問題日益嚴峻的背景下，地鐵成為大中城市普遍應用的交通方式，這種交通工具具有運行效率高、通行速度快的特征，并且軌道交通占用的土地面積較少，設備設施基本都在地下，對日益緊缺的城市土地資源來說不失為理想的選擇。而地鐵交通的運行需要龐大的系統支持，這不僅包含電力系統、通信系統、動力系統、控制系統等，還要求具有科學、完善的安全管理體系和應急管理預案，在保證地鐵基本運行的前提下，能夠對地鐵運行中存在的問題和隱患風險及時地排查和解決，做好事故的預防和處理，避免地鐵交通系統的事故發生，一旦出現緊急情況，能夠及時啟動應急預案，采取高效、科學的救援行動。

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