高速铁路运架设备远程智能故障诊断技术分析

康 磊

（中铁二十局集团第二工程有限公司，北京 100142）

高铁运架设备主要包括运梁车、提梁车、架桥机等。上述设备基本上都是采用液压传动结构，而且多数的作业环境都是在露天环境下，同时，运架设备的作业流动性比较大，设备基本上都是大型的机械设备，结构相当复杂，一旦出现故障对工程的进度以及质量有非常大的影响，因此，为了保证高铁运架设备的正常运行，建立远程智能诊断系统是非常有必要的。

1 远程智能故障诊断技术研究现状

远程故障诊断技术是建立在故障诊断技术与计算机网络及技术相结合的基础上的，故障诊断的进行需要在工程机械设备上建立起状态监测点，完后在设备运行过程中采集运行数据，是一项全新的故障诊断技术。远程故障诊断技术从最初的文件形式一直发展到今天的服务器体系结构，在结构上以及诊断方法上都实现了巨大的变革，现代的远程故障诊断技术已经有了人工智能的体现，也逐渐成为远程故障诊断的潮流。智能故障诊断主要是通过检测、模型、知识、感知等多种方法的集合来实现远程故障诊断的，远程故障诊断技术的出现使得现代工程机械设备的故障诊断方法更加灵活与方便，而且还能实现对故障诊断资源的网络共享。对着现代工程机械设备的自动化、复杂化程度不断提升，故障诊断的难度也越来越大，因此，在进行大型工程机械设备的故障诊断时人们越来越多地开始考虑人防智能的诊断方法。

2 高铁运架设备远程智能故障诊断系统总体方案分析

鉴于高铁运架设备安全管理以及服务管理的具体要求，高铁运架设备远程智能故障诊断体系的建立主要采用到了GSP/GPRS技术、Internet BS/技术以及车载计算机控制技术，而诊断方法则主要使用了基于信号和基于知识的故障诊断方法。整个故障诊断系统的构架分为了设备监控层、网络传输通道、远程智能诊断服务中心等三个部分[1]。

2.1 设备监控层

在该层中主要包括了车载控制系统以及车载的终端设备两个部分。主要是安装在运架设备上，其主要作用是针对运架设备展开日常运行状态的检测，并实现对设备的智能控制。设备运行状态的信息的数据传输则主要是通过GPRS/GPS数据采集传输终端来完成的，在设备上安装的传感器会将设备的故障信息传输到车载计算机数据终端，客户端会同步提示用户故障。设备监理层的逻辑结构图如图1所示。

图1 设备监控层的逻辑结构图

通过图1可以看出，由检测前端来对底层设备和系统的运行状态等方面的数据开展搜集工作，并对其进行一定程度的处理，整理完成后将其送入监控系统的数据融合模块中，使信号得以集中呈现。又因为这些信号存在重复或相互重复的问题，需要对这一过程进行规范，然后送入系统状态评估、实时状态监测和故障诊断并行的三个处理模块中。一旦出现一些问题，由实时检测模块来判断是哪种故障，并由此推理该故障会对制造过程产生何种影响，形成相应的进行控制的策略和方法，再传输给控制器，进行相应的调整。

2.2 网络传输通道

网络传输通道的主要作用是将设备的运行状态信息以及故障信息及时地传输到远程服务中心。其主要是由GPS/GPRS卫星、远程网络协议记忆基础网络、Internet网络服务器等几个部分组成[2]。卫星定位系统的基础上，可以实现数据的实施通讯以及转化，通过地面设施、空间卫星以及用户终端等可以为用户提供在高速运动构成中的通信网络以及互联网服务。可支持所有主要的话音和数据传输标准，可以承载任何类型的业务，包括普通话音、数据、图像等。无线接入系统在现场、局部诊断中心和远程诊断中心之间建立连接，无须改变单位现有的有线通信线路，而且投资少，建设周期短，维护、升级、扩容方便。

3 远程智能诊断服务中心系统

远程智能诊断服务中心主要设置在高铁运架设备的制造中心或研究中心中，该系统主要包括知识库、数据库、推理机、解释机制以及设备维护和管理模块等。智能诊断系统结构如图2所示。系统的数据库以及知识库是需要用户来建立的，在数据库以及知识库的基础上，系统在运行过程中推理机会读取到设备的故障信息，然后经过知识库中的知识来进行推理并给出故障诊断的结论，并将该结论以数据的形式存储在数据库中，该系统的服务器采用的工作平台是以Windows 2000操作系统为基础的。当系统在针对远程运架设备进行故障诊断以及维护时，首先会将采集的设备运行状态信息进行分析，包括设备的位置、移动轨迹以及其工作区域等相关的信息。而智能诊断设备通过信息分析不仅能够实现对设备的直接诊断，并提供可能会出现的故障以及故障发生的AV，这样用户就能快速地找到故障点并且有针对性地进行故障处理。另外，系统还具备在线辅助诊断功能，用户可以在此基础上进行故障信号分析，应对设备的运行趋势进行预报，同时还可以通过远程计算机来使用服务中心的各种诊断工具以及专家诊断系统对故障进行诊断。

图2 智能诊断系统结构

4 结语

随着我国经济的高速发展，高速铁路系统的建设正在大规模地开展，但是高速铁路的建设对工程建设项目的工期、施工进度以及工程质量等都有很高的要求，高铁运架设备的现代化程度也在不断地提升。而设备经常会暴露在粉尘、太阳照射、风雨侵蚀的环境下，恶劣的工作环境导致设备出现故障的频率比较高，且高铁运架设备的工作性质比较特殊，导致其在进行故障处理的时候难度比较大。该诊断系统实现了高铁运架设备故障诊断的模块化、集成化。为高铁运架设备而充分发挥其作用提供了信息化的平台，提升了高速铁路运架设备故障诊断的效率，保证了高铁运架设备的安全、稳定运行。