动车组故障智能分析系统设计

1、动车组故障智能分析系统设计作者：王燕波来源：科技创新与生产力 2018年第8期摘 要：阐述了动车组故障现状，分析了目前动车组故障系统存在的问题，基于本车网络控 制系统，提出了动车组故障智能分析系统软件实现，并列举了动车组故障智能分析系统在动车 组制动系统中的应用，以期为动车组故障智能分析系统提供借鉴和参考。关键词：高速铁路；智能高铁；动车组故障；智能分析系统中图分类号：U266.2 文献标志码：A DOI： 10.3969/j.issn.l674-9146.2018.08.103高速铁路重塑了人的时间和空间观念，带动了区域经济发展。中国高铁从四纵四横到 八纵八横，从和谐号到复兴号，从高度集成到

2、智能绿色，变得越来越安全舒适、方便快捷。 20 18年3月，采用云计算、物联网、大数据、人工智能等技术的中国智能高铁进行了高速铁路 智能关键技术综合实验，标志着中国高铁智能化的到来。高铁运营的智能化必然要求动车组故 障检修的智能化。动车组故障检修的智能化不仅可以提高检修效率和质量，而且在降低检修成 本和资源消耗方面具有重要意义。动车组故障分析动车组故障信息的收集、查询、下载对动车组运用检修具有重要作用，通过对查询到 的动车组故障信息进行分析判断，可以对动车组状态进行科学判断，进而对动车组能否正常行 驶发出正确指令，对动车组检修作出合理安排。动车组故障信息可以通过查看司机室监控屏和 使用电脑下载

3、故障信息两种方式获取。目前，动车组司机室监控屏显示信息存在故障描述比较简单、表述不够准确、指导不 够具体等问题，导致随车机械师不能根据提示信息快速处理动车组故障；使用电脑下载故障信 息花费时间长，要求技术人员有较高的故障分析水平1。而动车组故障智能分析系统可以实现 故障描述更加精准、查询更加便捷、指导更加具体等功能。如果装有动车组故障智能分析系统 的动车组运行过程中发生故障，司机可将故障现象通知随车机械师，随车机械师可根据动车组 故障智能分析系统的提示处理故障，或者准确快速描述故障现象、继电器状态，以便指挥中心 科学快速作出决策。动车组故障智能分析系统功能动车组故障智能分析系统具有故障信息查询

4、、继电器状态查询和环路状态查询、故障 处理建议、深度学习、故障统计等功能。1）故障信息查询功能。动车组故障智能分析系统具有故障信息记录功能，能够实时记 录故障信息，便于工作人员维护和检修。为提高故障表述的精准性，还可根据动车组运用和检 修经验，联合动车组制造厂家有关专家，不断修改完善故障描述。2）继电器状态查询功能。目前在动车组监控屏上无法直接观察到接触器、继电器的工 作状态，需要随车机械师到车厢查看。如果发生紧急情况，随车机械师花费在路程和查找问题 上的时间较长，影响查明真相的速度；如果随车机械师使用电脑查询，则需要到装有中央控制 单元（CCU）的车厢，连接电脑、打开程序、输入相应代码查询，

5、操作流程复杂，技术要求较高。3）环路状态查询功能。动车组的每一个系统由若干个环路构成，环路状态直接影响动 车组的功能，通过分析环路状态可以快速找到故障点，快速处理故障。4）故障处理建议功能。目前，动车组故障处理建议表述简单、操作准确性差，故障处 理建议由指挥中心负责，由于指挥中心工作人员业务能力不尽相同，故障处理的快速准确性亟 待提高。随着高速铁路线路的增加，高速动车组的增多，故障处理效率的提高迫在眉睫。动车 组故障智能分析系统基于典型故障案例和故障应急预案学习，通过分析故障继电器和环路状态， 可以提出处理建议，并通过深入学习，持续提高故障处理建议的精准性。5）深度学习功能。动车组故障智能分析

6、系统可实现对故障数据、继电器状态、环路状 态的学习，还可以通过学习新的故障案例和新的运用检修标准，不断提高故障处理建议的精准 性。6）故障统计功能。动车组故障智能分析系统通过对故障信息的收集分析，可以实现故 障统计功能。观察故障排行可实现更换提醒，故障处理方案提前准备提醒。动车组故障智能分析系统扩展开发动车组故障智能分析系统是基于本车网络控制系统扩展开发的新系统，该系统具有原 有控制系统的稳定性，又具有深度学习、科学预测、故障统计等功能。以CRH380BL车型为例，该动车组由16辆车编组而成，8动8拖，分为4个动力单元。 第1个动力单元由头车（EC01）、变压器车（TC02）、中间车（IC03

7、）和中间车（FC04）组成; 第2个动力单元由中间车（FC05）、中间车（IC06）、变压器车（TC07）和中间车（IC08）组 成；第3个动力单元由中间车（BC09）、变压器车（TC10）、中间车（IC11）和中间车（SC12） 组成；第4个动力单元由中间车（SC13）、中间车（IC14）、变压器车（TC15）和头车（EC16） 组成。其中，2车、7车、10车、15车为受电弓车，1车、3车、6车、8车、9车、11车、14 车、 16车为动车2。动车组故障智能分析系统由MVB总线、WTB总线、中央控制单元（CCU）、显示屏 （MMI）、智能终端、MVB中继器、网关、牵引变流器的牵引控制装置（T

8、CU）、辅助变流器装 置（ACU）、制动装置箱的制动控制装置（BCU）、充电机（BC）控制系统、车门控制装置、空 调控制装置（HVAC）、旅客信息系统（PIS）、专用中央控制单元（CCU）和专用显示屏（MMI） 等部件组成。4个动力单元通过列车总线WTB进行通信连接，单元内各设备由MVB总线通信， 见图1。专用中央控制单元（CCU）安装在9车电器柜内，为高性能微型计算机；专用显示屏 （MMI）安装在9车乘务室内，为多功能显示器。动车组故障智能分析系统软件实现动车组故障智能分析系统使用原有软件升级版，将以前的分步控制定义为一键查询控 制。添加协处理器，用于查询统计和深度学习。增大存储，便于存储数

9、据和深度学习。以CRH380BL车型为例，故障信息查询、继电器状态查询和环路状态查询、故障处理建 议等功能通过SIBAS 32软件升级，利用电脑分步查询，升级为显示屏一键查询。深度学习、故障统计可通过添加协处理器来实现，利用MATLAB 工具编制分析程序，实 现故障统计分析功能；利用人工智能（AI）技术，实现深度学习功能。通过故障信息录入和故 障处理方案的学习，实现关键部件故障预警和故障处理方案智能制定等功能3。动车组故障智能分析系统在制动系统中的应用动车组制动系统是确保动车组行车安全的重要保障，动车组的制动性能影响动车组的 制动距离，进而影响动车组的最大行驶速度。动车组故障智能分析系统应用于

10、动车组制动系统 对快速处理动车组制动故障具有重要作用。以CRH380BL车型为例，制动系统由司机室制动控制设备、制动控制系统、供风系统、 管路系统、基础制动装置等部分组成。动车组采用微机控制的直通电空制动系统，备用制动装 置采用间接作用的空气分配阀，制动力由摩擦制动和电制动产生。电制动和摩擦制动的作用由 制动控制单元（BCU）、牵引控制单元（TCU）和列车中央控制系统（CCU）调节。产生紧急制动 作用的条件：一是制动手柄处于紧急制动位置；二是备用制动手柄处于紧急制动位置；三是紧 急制动按钮被按下；四是安全设备触发（ATP）；五是列车运行时停放制动被施加；六是主风缸 压力低。动车组施加紧急制动时

11、，牵引力输出被切断，列车管风管排风，制动系统产生紧急制 动。当动车组发生紧急制动无法缓解故障时，动车组会降速运行或请求救援，这样将影响动车 组正常运行。如果将影响动车组紧急制动无法缓解的条件、关键继电器状态和环路状态显示在 显示器上，对于快速处理故障具有重要意义。通过标准录入和深度学习，可以提高故障提醒的 准确性。结束语基于大数据的故障分析和故障预警，基于深度学习的故障处理是未来高速铁路发展的 方向。动车组故障智能分析系统对于动车组故障应急处理、故障统计和故障预警具有重要意义， 可实现动车组故障的精准定位，快速处理方案的制定，关键部件故障的预警等功能。参考文献：宋永增动车组概论M.北京:北京交通大学出版社,2012.姜东杰.CRH3型动车组牵引