基于数据驱动的机车车辆轮轴全生命周期管理系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于数据驱动的机车车辆轮轴全生命周期管理系统及方法，其中的系统包括：数据采集单元、云计算和数据分析单元、机车车辆轮轴全生命周期管理单元、机车车辆轮轴履历管理单元、机车车辆轮轴趋势分析与监控单元、机车车辆轮轴检修周期管理单元，以及机车车辆载重平衡管理单元；利用上述发明专利技术能够充分利用现有数据，结合云计算平台，开发基于机理模型和数据模型等多种车轴状态监测和全寿命周期管理模型，提高车轴故障诊断与预测的精度，在保证可靠性的基础上实现检修周期的优化。化。化。

【技术实现步骤摘要】
基于数据驱动的机车车辆轮轴全生命周期管理系统及方法


[0001]本专利技术涉及车辆运输
，更为具体地，涉及一种基于数据驱动的机车车辆轮轴全生命周期管理系统及方法。

技术介绍

[0002]随着铁路运输的快速发展，对机车车辆的运行效率和安全性的要求也越来越严格。轮轴作为列车走行系统的关键部件，其安全性和健康维护管理至关重要。由于轮轴的运行环境恶劣，时常受到交变载荷的作用，使其极易在应力集中区发生疲劳裂纹，从而威胁行车安全。
[0003]目前，对于轮轴的健康维护管理依然采用计划修的模式，该模式虽然能够在一定程度上有效防止疲劳裂纹导致的安全事故，但是维护成本高，安全性较低；而基于状态修的模式可以减少维护成本，并增加安全性，但是，故障诊断和预测的精度有限，无法保证检测的可靠性及优化性。

技术实现思路

[0004]鉴于上述问题，本专利技术的目的是提供一种基于数据驱动的机车车辆轮轴全生命周期管理系统及方法，以解决现有采用计划修的模式对轮轴的健康维护管理存在的成本高、安全性低、准确度有限、优化不足等问题。
[0005]本专利技术提供的一种基于数据驱动的机车车辆轮轴全生命周期管理系统，包括：数据采集单元、云计算和数据分析单元、机车车辆轮轴全生命周期管理单元、机车车辆轮轴履历管理单元、机车车辆轮轴趋势分析与监控单元、机车车辆轮轴检修周期管理单元，以及机车车辆载重平衡管理单元；其中，数据采集单元，用于记录和采集待检测机车的运营和维修数据、待检测机车的轮轴的检修维护数据以及机车编号载重的信息；云计算和数据分析单元，用于对数据采集单元获取的信息进行分析、整理和处理，获取处理数据；机车车辆轮轴全生命周期管理单元，用于基于处理数据对待检测机车的轮轴进行全寿命的管理，并对轮轴的健康状态进行评估，以及对轮轴的维修规划进行优化；机车车辆轮轴履历管理单元，用于对待检测机车的轮轴装车信息及车组检修数据进行管理；机车车辆轮轴趋势分析与监控单元，用于基于历史数据，通过大数据和统计分析，对待检测机车机的车轮对的退化磨损演变规律进行分析、建模及预测；机车车辆轮轴检修周期管理单元，用于基于模型和数据驱动的混合模型对待检测机车的轮轴检测周期进行建模及优化处理；以及机车车辆载重平衡管理单元，用于基于数据驱动的模型对待检测机车的载重量阈值进行建模及最大化处理。
[0006]根据本专利技术的另一方面，提供一种基于数据驱动的机车车辆轮轴全生命周期管理方法，利用上述的基于数据驱动的机车车辆轮轴全生命周期管理系统对待检测机车的轮轴进行全生命周期管理。
[0007]利用上述基于数据驱动的机车车辆轮轴全生命周期管理系统及方法，能够对待检测车机的车轮和车轴的全生命周期数据进行存储和分析、对轮轴健康状态的评估以及轮轴
状态修故障及时预报和闭环管理、对机车车辆轮轴给出维修建议，可提升机车车辆轮轴状态修效率和信息化管理水平，并延长机车车辆轮轴维修周期，在保证可靠性和安全性的情况下降低轮轴维护成本。
[0008]为了实现上述以及相关目的，本专利技术的一个或多个方面包括后面将详细说明的特征。下面的说明以及附图详细说明了本专利技术的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本专利技术的原理的各种方式中的一些方式。此外，本专利技术旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
附图说明
[0009]通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本专利技术的更全面理解，本专利技术的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
[0010]图1为根据本专利技术实施例的基于数据驱动的机车车辆轮轴全生命周期管理系统的逻辑框图；
[0011]图2为根据本专利技术实施例的数据录入、数据存储和归类的示意图；
[0012]图3为根据本专利技术实施例的基于云服务技术的数据分析架构示意图；
[0013]图4为根据本专利技术实施例的机车车辆轮轴趋势分析与监控子单元的逻辑框图；
[0014]图5为根据本专利技术实施例的机车车辆轮轴故障预测与健康管理子单元的逻辑框图；
[0015]图6为根据本专利技术实施例的机车车辆轮轴检修周期管理子单元的逻辑框图；
[0016]图7为根据本专利技术实施例的机车车辆载重平衡管理子单元的逻辑框图。
[0017]在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
[0018]在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。
[0019]为详细描述本专利技术的基于数据驱动的机车车辆轮轴全生命周期管理系统及方法，以下将结合附图对本专利技术的具体实施例进行详细描述。
[0020]图1示出了本专利技术实施例的基于数据驱动的机车车辆轮轴全生命周期管理系统的示意逻辑。
[0021]如图1所示，本专利技术实施例的基于数据驱动的机车车辆轮轴全生命周期管理系统，包括数据采集单元、云计算和数据分析单元、机车车辆轮轴全生命周期管理单元、机车车辆轮轴履历管理单元、机车车辆轮轴趋势分析与监控单元、机车车辆轮轴检修周期管理单元，以及机车车辆载重平衡管理单元；其中，数据采集单元，用于记录和采集待检测机车的运营和维修数据、待检测机车的轮轴的检修维护数据以及机车编号载重的信息；云计算和数据分析单元，用于对数据采集单元获取的信息进行分析、整理和处理，获取处理数据；机车车辆轮轴全生命周期管理单元，用于基于处理数据对待检测机车的轮轴进行全寿命的管理，并对轮轴的健康状态进行评估，以及对轮轴的维修规划进行优化；机车车辆轮轴履历管理单元，用于对待检测机车的轮轴装车信息及车组检修数据进行管理；机车车辆轮轴趋势分
析与监控单元，用于基于历史数据，通过大数据和统计分析，对待检测机车机的车轮对(包括机车1的车轮1、车轮2等，以及机车n的车轮1、车轮2等等)的退化磨损演变规律进行分析、建模及预测；机车车辆轮轴检修周期管理单元，用于基于模型和数据驱动的混合模型对待检测机车的轮轴检测周期进行建模及优化处理；以及机车车辆载重平衡管理单元，用于基于数据驱动的模型对待检测机车的载重量阈值进行建模及最大化处理。
[0022]其中，数据采集单元所采集的待检测机车的运营数据，包括机车的总行驶里程和机车的运营年限；待检测机车的维修数据包括机车历史维修记录、历次机车检修情况与记录、机车故障和险情等记录；轮轴的检修维护数据包括轮轴的里程数，轮轴修后的里程数、轮轴检修记录和轮轴故障和退化等情况；机车编号载重，包括机车的编组、车型、载重等信息。
[0023]具体地，数据采集单元主要用于采集、归类和存储机车的运营和维修数据、机车车辆轮轴的检修和维护数据以及机车编号与载重等关键信息。机车的运营数据包括机车的总行驶里程和机车的运营年限，这些信息可以根据机车的出厂时间和机车车载信息系统自动获取。机车的维修数据包括机车历史维修记录、历次机车检修情况与记录、机车故障和险情记录。机车维修和检修数据可以通过信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数据驱动的机车车辆轮轴全生命周期管理系统，其特征在于，包括：数据采集单元、云计算和数据分析单元、机车车辆轮轴全生命周期管理单元、机车车辆轮轴履历管理单元、机车车辆轮轴趋势分析与监控单元、机车车辆轮轴检修周期管理单元，以及机车车辆载重平衡管理单元；其中，所述数据采集单元，用于记录和采集待检测机车的运营和维修数据、所述待检测机车的轮轴的检修维护数据以及机车编号载重的信息；云计算和数据分析单元，用于对所述数据采集单元获取的信息进行分析、整理和处理，获取处理数据；所述机车车辆轮轴全生命周期管理单元，用于基于所述处理数据对所述待检测机车的轮轴进行全寿命的管理，并对轮轴的健康状态进行评估，以及对轮轴的维修规划进行优化；所述机车车辆轮轴履历管理单元，用于对所述待检测机车的轮轴装车信息及车组检修数据进行管理；所述机车车辆轮轴趋势分析与监控单元，用于基于历史数据，通过大数据和统计分析，对所述待检测机车机的车轮对的退化磨损演变规律进行分析、建模及预测；机车车辆轮轴检修周期管理单元，用于基于模型和数据驱动的混合模型对所述待检测机车的轮轴检测周期进行建模及优化处理；以及机车车辆载重平衡管理单元，用于基于数据驱动的模型对所述待检测机车的载重量阈值进行建模及最大化处理。2.如权利要求1所述的基于数据驱动的机车车辆轮轴全生命周期管理系统，其特征在于，所述待检测机车的运营数据，包括机车的总行驶里程和机车的运营年限；所述待检测机车的维修数据包括机车历史维修记录、历次机车检修情况与记录、机车故障和险情记录；所述轮轴的检修维护数据包括轮轴的里程数，轮轴修后的里程数、轮轴检修记录和轮轴故障和退化情况；所述机车编号载重，包括机车的编组、车型、载重信息。3.如权利要求1所述的基于数据驱动的机车车辆轮轴全生命周期管理系统，其特征在于，所述云计算和数据分析单元，包括计算平台，所述计算平台用于提供在线数据存储、数据访问、数据分析与处理，以及从可配置计算资源共享池中获取所需的资源；所述对所述数据采集单元获取的信息进行分析、整理和处理中的分析包括数据筛选算法、大数据分析技术、大数据降维技术、有价值的关键特征提取算法；其中，所述大数据筛选算法，用于对所采集的数据进行初步过滤，以保留有价值的信息，丢弃错误和无关的信息；所述大数据分析技术，用于挖掘历史数据中与轮轴退化和故障相关的数据信息；所述大数据降维技术，用于对大容量历史数据进行降维以便于轮轴的健康状态分析；所述有价值的关键特征提取算法，用于对所采集数据进行提炼，以从数据中获取有价值的特征。4.如权利要求1所述的基于数据驱动的机车车辆轮轴全生命周期管理系统，其特征在
于，所述机车车辆轮轴全生命周期管理单元，包括机车车辆轮轴履历管理子单元、机车车辆备用轮轴管理子单元、机车车辆轮轴趋势分析与监控子单元、机车车辆...

【专利技术属性】
技术研发人员：李彦夫，门天立，王欢，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：