轨道交通车辆智能运维系统技术方案

本发明专利技术公开的轨道交通车辆智能运维系统，是一个包括云端运维层、雾端运维层、物端运维层的三级递阶智能系统，它由以云端服务器集群构建的轨道交通智能运维中心，集成了铁路机车智能运维系统、旅客列车智能运维系统、货运列车智能运维系统、高铁动车智能运维系统、城轨地铁智能运维系统、工程车辆智能运维系统、磁浮列车智能运维系统、设备厂商运维子系统、管控决策运维子系统、诊断预测运维子系统。本发明专利技术的有益效果在于：系统将轨道交通车辆在线状态监测与管控决策、诊断预测和设备厂商运维集成一体，有效解决了轨道交通车辆运营监测监控、风险管控、隐患排查和应急处置中的信息互通共享、交互融合问题。

【技术实现步骤摘要】
轨道交通车辆智能运维系统
本专利技术涉及用于轨道交通车辆运行维护、故障诊断与预测的技术方法及管理系统，尤其涉及一种轨道交通车辆智能运维系统。
技术介绍
轨道交通是指运营车辆需要在特定轨道上行驶的一类交通工具或运输系统。我国幅员辽阔，铁路运输是我国交通运输的主力，随着经济的腾飞，铁路运输事业突飞猛进。预计2020年末，全国铁路营业里程达到14.6万公里，其中高速铁路3.8万公里，中西部地区铁路营业里程9万公里，铁路复线率和电化率分别达到60%和73%。2019年全国铁路机车拥有量为2.2万台，其中内燃机车0.80万台、占36.9%，电力机车1.37万台、占63.0%；全国铁路客车拥有量为7.6万辆，其中，动车组3665标准组、29319辆；全国铁路货车拥有量为87.8万辆。庞大的铁路体系不仅仅带来经济的繁荣发展，更给机车车辆运行、维护带来巨大压力。由于缺乏有效技术装备和系统长期运行的经验积累，我国铁路部门普遍沿用不计成本保安全的劳动力密集型计划维修（即定期维修）体制。该体制是在针对传统机械装备的磨耗型故障模型上形成的，已经难以适应目前集成化机电装备的故障规律，造成维修量大、工作强度高、准确性不足的局面。根据统计，2015年全路动车组平均检修率达14.22%,上线率只有75%。更为紧迫的是，我国高铁装备海外出口势头已经形成，但是由于技术装备输入国通常强制要求相关劳动力资源本土化，我国现有劳动力密集型维修体制无法在国外复制，难以满足高铁海外出口的维修保障需求。针对以上现状，铁路维修保障部门已经提出，未来维修方式应该在精确掌握列车状态的前提下，逐渐向状态维修体制过渡，从而保障运行安全、提高维修效率，满足国内和海外维修保障需求。近年来开始蓬勃发展的大数据、机器学习以及云计算技术，为机械设备维修保障提供了全新的解决途径，国外轨道交通领域技术先行国家在故障预测健康管理方面已经进行了大量的研究和运用，如日本川崎重工的MON系统、美国GE的RM&D系统、加拿大庞巴迪的MITRACCCRemote系统、法国阿尔斯通的HealthHub系统、德国西门子的Railigent系统等。日本的新干线在2015年7月，构建了可以连续对东海道新干线上高速列车进行监测，采集并分析车辆上各个重要部件与设备运行状态数据的系统，并在东京、大阪设置了专业分析车辆数据的机构“车辆数据分析中心”，使得维修人员配备减少1/3，故障大幅下降。美国通用电气公司的RM&D平台可以实现对高铁装备进行远程监控与诊断，其包括的功能有：实时监测、故障诊断、关键部件寿命预测，并且可以提供智能维修建议。我国轨道交通智能化行业在近年来的快速发展，得益于高速铁路建设、城市轨道交通大规模投资带来的牵引和拉动作用；以城市轨道交通为例，我国目前城市轨道交通开通运营城市达50座，运营总里程突破6000公里，投资达4万亿元，拥有全世界最大的轨道交通市场，无疑会使轨道交通的信息化与智能化发展到前所未有的水平。综上所述，现在迫切需要一种能提高轨道交通车辆检修效率，降低劳动成本的先进的运维方法。轨道交通车辆智能运维系统能有效提高轨道交通车辆运维工作效率，故障预测与健康管理更是能让业主或主机厂全方位掌控轨道交通车辆各系统健康情况，及时合理安排轨道交通车辆的修程，让轨道交通车辆实现经济效益最大化。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术基于现有轨道交通车辆的运维模式，为充分发挥大数据处理技术在轨道交通车辆运维中的作用，构建了以云计算、雾计算、物计算为基础的轨道交通车辆智能运维系统。本专利技术采用的技术方案是：一种轨道交通车辆智能运维系统，是一个包括云端运维层、雾端运维层、物端运维层的三级递阶智能系统；其特征是：云端运维层是轨道交通车辆智能运维的核心层，按照我国轨道交通的基本运营模式，它由以云端服务器集群构建的轨道交通智能运维中心将铁路机车运维云、旅客列车运维云、货运列车运维云、高铁动车运维云、城轨地铁运维云、工程车辆运维云、磁浮列车运维云、设备厂商运维云、管控决策运维云、诊断预测运维云集成一体，各运维云服务器根据设置地点的不同可分别选择通过既有广域网、城域网或局域网与轨道交通智能运维中心建立连接，轨道交通智能运维中心收集、处理、分析、存储来自各运维云服务器的、用于智能运维支撑的实时数据和非实时数据，管控决策运维云服务器通过既有广域网、城域网或局域网连接到国家、地方的交通运输管理、调控、决策的相关职能部门以形成轨道交通车辆的管控决策运维子系统，诊断预测运维云服务器通过既有广域网、城域网或局域网连接到从事轨道交通车辆状态监测与故障诊断的科研院所以形成轨道交通车辆的诊断预测运维子系统，设备厂商运维云服务器通过既有广域网、城域网或局域网连接到轨道交通车辆的主机厂、设备供应商以形成轨道交通车辆的设备厂商运维子系统，在管控决策运维子系统、诊断预测运维子系统的支持下对监测数据进行分类挖掘、实时状态分析、故障诊断与趋势预测并实现数据互通共享、交互式查询，同时将相关设备状态信息反馈到设备厂商运维子系统，设备厂商通过对反馈信息统计分析完成对在线运行设备的隐患挖掘以改进技术及产品、优化运维管理；铁路机车运维云、旅客列车运维云、货运列车运维云、高铁动车运维云、城轨地铁运维云、工程车辆运维云、磁浮列车运维云是针对不同轨道交通车辆运维的、以其云端服务器为核心而形成的智能运维系统。在本专利技术中，所述铁路机车、旅客列车、货运列车、高铁动车、城轨地铁、工程车辆、磁浮列车的智能运维系统采用相同的结构形式，因不同轨道交通车辆的运营管理模式不同，其智能运维系统需具有独立的雾端运维层和物端运维层；以城轨地铁运维系统为例，其雾端运维层是基于现有城市轨道交通运营模式构建的P个城市的城轨地铁智能运维子系统，通过广域网与城轨地铁运维云端服务器连接，通过既有城域网与城市所管辖的q条线路智能运维分系统连接，通过局域网与城铁管理终端连接，q条运营线路的线路智能运维分系统将各自监测到的l列城轨地铁车辆实时状态信息、运行区间各站点的客流及其它信息传输到城铁智能运维子系统，在城铁管理终端的支持下城铁智能运维子系统实现对城市旅客流量的监控并进行有效调控与引导、实现对城市轨道交通车辆运行状况总体管控以合理规划城市轨道交通网络；城轨地铁运维系统的物端运维层以每个编组运行列车为单位设置由1个列车在线监测主机与网关、m个监测装置、m*n个传感器组成的列车在线监测系统，通过无线广域网或无线局域网与线路智能运维分系统连接，列车在线监测主机与网关通过m个监测装置及其连接的n个传感器多维度采集车辆运行中各关键零部件的在线状态信息并进行实时故障诊断后发送到线路智能运维分系统，为城轨地铁车辆运行实时状态监测、故障诊断和预警提供数据支持，线路智能运维分系统通过局域网连接线路运维终端，各线路智能运维分系统的监测处理数据汇集至城轨地铁智能运维子系统，在线路运维终端的支持下线路智能运维分系统实现对线路运行车辆的实时监测数据管理、实时状态显示与查询、列车运营调度、车辆保养与维护、状态检修安排；城轨地铁智能运维子系统完成对P个城市线路运行车辆实时监测信息的综合处理、分类存储、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轨道交通车辆智能运维系统，是一个包括云端运维层、雾端运维层、物端运维层的三级递阶智能系统；其特征是：云端运维层是轨道交通车辆智能运维的核心层，按照我国轨道交通的基本运营模式，它由以云端服务器集群构建的轨道交通智能运维中心将铁路机车运维云、旅客列车运维云、货运列车运维云、高铁动车运维云、城轨地铁运维云、工程车辆运维云、磁浮列车运维云、设备厂商运维云、管控决策运维云、诊断预测运维云集成一体，各运维云服务器根据设置地点的不同可分别选择通过既有广域网、城域网或局域网与轨道交通智能运维中心建立连接，轨道交通智能运维中心收集、处理、分析、存储来自各运维云服务器的、用于智能运维支撑的实时数据和非实时数据，管控决策运维云服务器通过既有广域网、城域网或局域网连接到国家、地方的交通运输管理、调控、决策的相关职能部门以形成轨道交通车辆的管控决策运维子系统，诊断预测运维云服务器通过既有广域网、城域网或局域网连接到从事轨道交通车辆状态监测与故障诊断的科研院所以形成轨道交通车辆的诊断预测运维子系统，设备厂商运维云服务器通过既有广域网、城域网或局域网连接到轨道交通车辆的主机厂、设备供应商以形成轨道交通车辆的设备厂商运维子系统，在管控决策运维子系统、诊断预测运维子系统的支持下对监测数据进行分类挖掘、实时状态分析、故障诊断与趋势预测并实现数据互通共享、交互式查询，同时将相关设备状态信息反馈到设备厂商运维子系统，设备厂商通过对反馈信息统计分析完成对在线运行设备的隐患挖掘以改进技术及产品、优化运维管理；铁路机车运维云、旅客列车运维云、货运列车运维云、高铁动车运维云、城轨地铁运维云、工程车辆运维云、磁浮列车运维云是针对不同轨道交通车辆运维的、以其云端服务器为核心而形成的智能运维系统。/n...

【技术特征摘要】
1.一种轨道交通车辆智能运维系统，是一个包括云端运维层、雾端运维层、物端运维层的三级递阶智能系统；其特征是：云端运维层是轨道交通车辆智能运维的核心层，按照我国轨道交通的基本运营模式，它由以云端服务器集群构建的轨道交通智能运维中心将铁路机车运维云、旅客列车运维云、货运列车运维云、高铁动车运维云、城轨地铁运维云、工程车辆运维云、磁浮列车运维云、设备厂商运维云、管控决策运维云、诊断预测运维云集成一体，各运维云服务器根据设置地点的不同可分别选择通过既有广域网、城域网或局域网与轨道交通智能运维中心建立连接，轨道交通智能运维中心收集、处理、分析、存储来自各运维云服务器的、用于智能运维支撑的实时数据和非实时数据，管控决策运维云服务器通过既有广域网、城域网或局域网连接到国家、地方的交通运输管理、调控、决策的相关职能部门以形成轨道交通车辆的管控决策运维子系统，诊断预测运维云服务器通过既有广域网、城域网或局域网连接到从事轨道交通车辆状态监测与故障诊断的科研院所以形成轨道交通车辆的诊断预测运维子系统，设备厂商运维云服务器通过既有广域网、城域网或局域网连接到轨道交通车辆的主机厂、设备供应商以形成轨道交通车辆的设备厂商运维子系统，在管控决策运维子系统、诊断预测运维子系统的支持下对监测数据进行分类挖掘、实时状态分析、故障诊断与趋势预测并实现数据互通共享、交互式查询，同时将相关设备状态信息反馈到设备厂商运维子系统，设备厂商通过对反馈信息统计分析完成对在线运行设备的隐患挖掘以改进技术及产品、优化运维管理；铁路机车运维云、旅客列车运维云、货运列车运维云、高铁动车运维云、城轨地铁运维云、工程车辆运维云、磁浮列车运维云是针对不同轨道交通车辆运维的、以其云端服务器为核心而形成的智能运维系统。


2.根据权利要求1所述的轨道交通车辆智能运维系统，其特征是：所述铁路机车、旅客列车、货运列车、高铁动车、城轨地铁、工程车辆、磁浮列车的智能运维系统采用相同的结构形式，因不同轨道交通车辆的运营管理模式不同，其智能运维系统需具有独立的雾端运维层和物端运维层；以城轨地铁运维系统为例，其雾端运维层是基于现有城市轨道交通运营模式构建的P个城市的城轨地铁智能运维子系统，通过广域网与城轨地铁运维云端服务器连接，通过既有城域网与城市所管辖的q条线路智能运维分系统连接，通过局域网与城铁管理终端连接，q条运营线路的线路智能运维分系统将各自监测到的l列城轨地铁车辆实时状态信息、运行区间各站点的客流及其它信息传输到城铁智能运维子系统，在城铁管理终端的支持下城铁智能运维子系统实现对城市旅客流量的监控并进行有效调控与引导、实现对城市轨道交通车辆运行状况总体管控以合理规划城市轨道交通网络；城轨地铁运维系统的物端运维层以每个编组运行列车为单位设置由1个列车在线监测主机与网关、m个监测装置、m*n个传感器组成的列车在线监测系统，通过无线广域网或无线局域网与线路智能运维分系统连接，列车在线监测主机与网关通过m个监测装置及其连接的n个传感器多维度采集车辆运行中各关键零部件的在线状态信息并进行实时故障诊断后发送到线路智能运维分系统，为城轨地铁车辆运行实时状态监测、故障诊断和预警提供数据支持，线路智能运维分系统通过局域网连接线路运维终端，各线路智能运维分系统的监测处理数据汇集至城轨地铁智能运维子系统，在线路运维终端的支持下线路智能运维分系统实现对线路运行车辆的实时监测数据管理、实时状态显示与查询、列车运营调度、车辆保养与维护、状态检修安排；城轨地铁智能运维子系统完成对P个城市线路运行车辆实时监测信息的综合处理、分类存储、...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏惠兴，黄采伦，田勇军，方虎威，梁宁宁，华洪斌，何涛，王志军，
申请(专利权)人：江苏江凌测控科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32