高速铁路行车固定设备网格化管理系统及管理方法技术方案

本发明专利技术涉及高速铁路行车固定设备网格化管理系统及管理方法，主要是在高速铁路行车固定设备现有工务、电务、和牵引供电等专业管理信息系统基础上构建一个行车固定设备网格化管理系统，将高速铁路线路按照一定的标准划分成若干网格单元，利用现代信息技术和协调机制，更彻底、更及时的进行设备状态感知，实现更全面的设备状态信息互联互通，更智慧的进行设备修理决策，以最终达到保障运营安全、科学控制运营风险、整合维修资源、降低维修成本、提高管理效率。

【技术实现步骤摘要】
高速铁路行车固定设备网格化管理系统及管理方法
本专利技术涉及铁路设备管理，特别是涉及高速铁路行车固定设备网格化管理系统及管理方法。
技术介绍
（1）高速铁路行车固定设备的特点1）高速铁路行车固定设备技术特点高速铁路行车固定设备主要是指工务设备、电务设备，以及牵引供电设备。这些设备是整个高铁技术系统的基础。他们的共同特点是空间位置固定，与周围地理环境融为一体，大部分个性化定制，状态的变化与地理环境密不可分。（A）设备智能化程度显著提高高速铁路行车固定设备的设计与制造涉及到材料、加工、施工、测量、控制、通信、计算机等多种学科领域的最新技术成果，设备本身及设备制造过程中的智能化程度显著提高。（B）工务、电务、牵引供电等多专业设备高度关联工务、电务和牵引供电三个专业行车固定设备都分布于高速铁路线路沿线和站场，在空间位置、结构组成和逻辑关系上关系密切，从高速铁路系统集成、设计、施工建设、运营时的设备状态和设备维修等不同角度看，不同专业设备之间具有高度关联性。2）高速铁路行车固定设备的劣化特点高速铁路行车固定设备的劣化具有以下特点：（A）典型浴盆曲线特征铁路行车固定设备的失效率具有典型的浴盆曲线特征。当一条新建铁路建设完成后，在联试联调阶段，大量的问题集中出现，铁路建设部门与运营部门经过调试、修理、不同系统之间的磨合，通过一定周期的联试联调与试运行，使设备性能稳定下来，交由运营部门正式运营。之后设备状态在列车重量、速度、密度等多种因素的作用下，状态将会逐步劣化。（B）记忆性特征行车固定设备状态的劣化记忆性表现在两个方面：（a）针对某一行车固定设备，其过去的劣化状态会影响其当前状态，以及未来状态的变化。（b）针对某一行车固定设备，其修理后的状态随时间劣化曲线与修理前的劣化曲线极为相似，该固定设备状态的劣化规律进一步表现为周期性。（C）周期性特征行车固定设备状态劣化的记忆性，造成了其劣化规律的周期性，表现在相邻维修活动之间，其设备状态的劣化规律具有相似性，同时其维修间隔也大致相同，具有周期性的特点。特定空间位置上的特定设备劣化有周期性，在不同空间位置上的设备，其劣化周期性往往不同。（D）联动性特征由于高速铁路工务、电务、牵引供电等多专业设备高度关联的技术特点，高速铁路行车固定设备状态劣化具有联动性。表现在，同一里程位置（或同一里程范围内）各专业设备的之间的劣化过程是相互影响的。若其中的一个设备出现病害或缺陷，往往会引发与其相关的设备出现病害或缺陷。高速铁路行车固定设备状态劣化的联动性与设备所处空间位置密切相关。（E）异质性高速铁路行车固定设备状态受地理环境因素、运输组织因素、设计及制造因素、养修管理因素等多种因素的影响，且地理环境因素往往有决定作用。这导致了同一种类的设备处在不同空间位置上具有不同的劣化规律，这就是行车固定设备状态劣化的异质性，上述影响因素称为行车固定设备劣化的的异质性因素。需要对设备状态的劣化规律进行个性化建模。（2）高速铁路行车固定设备管理的特点目前，高速铁路行车固定设备管理具有以下特点：1）高速铁路行车固定设备管理在组织机构上是分工务、电务和牵引供电三个专业进行管理。2）三个专业分别独立建设工务管理信息系统、电务管理信息系统和牵引供电管理信息系统，其主要特点试实现运营阶段设备数据采集、统计报表等日常业务活动的数字化，缺少对设备状态变化规律的深度分析。3）在维修方式上沿袭了普速铁路“故障修”+“周期修”的维修模式。传统的铁路设备管理模式已经不能适应高速铁路的管理需要，高速铁路行车固定设备管理面临以下挑战：1）高修理标准、高稳定性、高可靠性的管理要求高速铁路行车固定设备修理标准较普速铁路有大幅度提高，体现在两个方面：较普速线路，行车固定设备状态偏差容许范围更小，维修精细程度有较大提高；对于行车固定设备状态等级的划分更精细，管理更严格。高速铁路具有速度高、密度大等特点，主要以客运为主，其运输质量特性比货物运输更加复杂多样，任何一个环节都直接关系到人民群众的生命安全，运输安全管理要求较普速铁路大幅度提高，要求具有高稳定性、高可靠性。2）基于设备状态的预防性维修的管理需求由于高速铁路高安全性的要求，传统的“故障修”+“周期修”维修模式已不能满足行车固定设备的管理需要，预防性维修是高速铁路设备养修的必然选择。但实现预防性维修的挑战在于对设备状态的及时感知、准确预测、快速反应。掌握设备状态劣化规律是预防性维修的计划制定的基础，通过预测行车固定设备状态，掌握那些状态正在变“坏”的设备在什么位置，存在什么问题，采用预防性养护计划替代按时间进行的应急性养护计划，确保“零误差、零缺陷、零故障”，做到既不失修又不过剩修，避免养护维修中的盲目性，确保设备始终处于可靠受控状态。预防性维修需要建立设备全生命周期寿命预测模型。为各专业行车固定设备建立各自独特的全生命周期寿命预测模型是行车固定设备状态劣化异质性的要求，是实现“预防修”、“精确修”和“准确修”的关键所在。只有掌握了设备全生命周期寿命预测模型才能制定出经济合理的修理方案，按照既定标准谨慎修理，保质保量。“设备全生命周期寿命预测模型”侧重的是对设备剩余寿命的预测；“设备状态劣化规律”侧重的是对设备状态劣化趋势的掌握。但两者在很多方面又有相互的联系，如建立“设备全生命周期寿命预测模型”是掌握“设备状态劣化规律”的一方面。如何创造性的对高速铁路行车固定设备的寿命进行预测，是高速铁路预防性维修管理的重大挑战。3）多专业集中维修的要求由于高速铁路的高修理标准、高稳定性和高可靠性要求，以及设备之间的高度联动性技术特点，传统的维修模式已不适应高速铁路的维修需求，需要采用多专业集中维修模式。但是，实现从传统的分专业维修模式到多专业综合维修模式的转变，存在以下挑战：高速铁路多专业基础设施维修体制需要重新进行业务流程重组。高铁维修业务的流程需要重新设计，组织机构需要进行相应的调整。检查流程需要考虑综合检查，设备状态分析流程需考虑多专业设备综合评定，修理流程需建立多专业协调机制等等。集中修需要建立完善符合我国铁路特点的修程修制等规章制度；建立对多专业设备综合状态评判的分析工具；集中修是工务、电务、供电等各专业的在统一的维修天窗下，完成维修任务，因此需要研究如何共同确定维修区段的方法。另外，高速铁路不同专业的设备状态劣化受地理环境因素、运输组织因素、设计及制造因素、养修管理因素等多种异质性因素的影响，且地理环境因素往往有决定性作用。这导致了各专业的设备即使是同一种类的，但处在不同空间位置上，因此其劣化规律是不同的，同时，高速铁路工务、电务、牵引供电等多专业的设备高度关联，同一里程位置（或同一里程范围内）各专业设备的之间的劣化过程是相互影响的。同时，如何基于空间位置对不同专业不同种类设备的状态进行综合性评价也是高铁维修管理面临的新挑战。
技术实现思路
针对以上现有技术的不足，本专利技术的主要目的是在高速铁路行车固定设备现有工务、电务、和牵引供电等专业管理信息系统基础上构建一个面向高速铁路行车固定设备管理的决策支持系统，即高速铁路行车固定设备网格化管理系统。同时提出了一种新的高速铁路行车固定设备管理方法，即高速铁路行车固定设备网格化管理方法。本专利技术主要解决以下技术问题：（1）高速铁路行车固定本文档来自技高网...

【技术保护点】
高速铁路行车固定设备网格化管理系统，其特征在于，该管理系统包括：铁路行车固定设备数据采集模块，用于采集高速铁路行车固定设备在设计、建设、运营全生命周期各个阶段产生的状态数据；数据存储管理模块，用于对所述数据采集模块采集的数据进行空间数据与属性数据一体化管理；应用系统，用于对所述数据存储管理模块存储的设备状态数据进行整合与共享、设备状态评定、建模预测和决策支持。

【技术特征摘要】
1.高速铁路行车固定设备网格化管理系统，其特征在于，该管理系统包括：铁路行车固定设备数据采集模块，用于采集高速铁路行车固定设备在设计、建设、运营全生命周期各个阶段产生的状态数据；数据存储管理模块，用于对所述数据采集模块采集的数据进行空间数据与属性数据一体化管理；应用系统，用于对所述数据存储管理模块存储的设备状态数据进行整合与共享、设备状态评定、建模预测和决策支持；所述高速铁路行车固定设备网格化管理系统通过对高速铁路单元网格的划分，全面采集设备设计、建设和运营设备全生命周期不同阶段的状态数据，基于单元网格统一进行全生命周期的编码，采用空间数据与属性数据的一体化存储与管理，实现信息的集成、共享与整合，单元网格是信息整合的纽带，纵向上将建设和运营的信息贯通起来，横向上将不同专业的设备状态信息关联起来，同时与地理环境信息发生关联。2.根据权利要求1所述的高速铁路行车固定设备网格化管理系统，其特征在于，所述应用系统包括：电子文库查询分析单元，用于对设备历史状态信息和当前设备状态信息的可视化查询，实现建设和管理过程中设备状态信息的可追溯；设备状态分析评定单元，用于对设备和网格状态进行分析评定；设备状态建模预测单元，用于对设备状态变化规律进行个性化建模和状态预测；辅助管理决策单元，用于设备状态检测、设备故障诊断、设备状态安全预警和设备修理计划编制的决策支持。3.高速铁路行车固定设备网格化管理方法，其特征在于，该管理方法包括：1)对高速铁路线路进行单元网格划分，并对不同专业的行车固定设备进行设备定义，对铁路设备属性信息进行事件定义；2)根据划分的网格、设备和事件，建立网格、设备和事件的属性数据标准，采集行车固定设备在设计、建设、运营全生命周期各个阶段产生的状态数据信息；3)对所述全生命周期各个阶段产生的状态数据进行全生命周期信息编码；4)对信息编码后的数据进行空间与属性一体化数据存储，实现数据之间的互联互通；5)对存储管理的数据进行整合与共享；6)根据存储管理的数据，对单元网格建立状态评价指标体系，从空间的角度，对网格内的设...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘仍奎，王峰，王福田，张骏，孙全欣，徐伟昌，白磊，唐源洁，
申请(专利权)人：北京交通大学，上海铁路局，
类型：发明
国别省市：