轨道交通健康管理系统关键技术研究综述

武艳

摘要：传统装备维修管理方式主要以预防性维修为主、事后维修为辅，多采取计划修、事后修的方法解决装备的维修问题，但实际应用中存在维修不足、维修过剩等问题。维修不足会导致装备未得到足够维修量在后续使用过程中产生风险，并增加装备局部故障演变为整体故障的概率;维修过剩会导致维修资源浪费和装备寿命浪费，如动车组轮对传统计划修方法较视情维修方法会浪费更多的轮径余量，导致轮对整体寿命缩短，同时频繁维修也会增加装备产生额外故障的概率。基于此，对轨道交通健康管理系统关键技术进行研究，仅供参考。

关键词：轨道交通;健康状况管理;PHM;应用

引言

对风险的管控，首先就需要解决好轨道交通工程质量安全管理的标准化、系统化问题，只有完善这些基本的管理制度体系，才能保证城市轨道交通项目的安全开展。与传统的建设项目相比，城市轨道交通的工程项目管理需要多个主体相互参与、相互协助管理，各个主体的主要管理任务概括为“三控三管一协调”。但是不同的主体之间，其项目管理的具体任务也不同，同样，在轨道交通项目全生命周期的各个阶段的具体管理任务也不相同。如果我们可以把不同的参与方、不同的工程建设目标、不同时段的管理联系起来，运用管理学中的协同思想进行管理，既可以实现轨道交通项目的经济效益，同时也带来了社会效益。

1轨道交通管理概述

轨道交通，顾名思义是指以轨道运行的交通工具，需要特定的环境和区域来确保轨道交通工具的安全稳定运行，从而达到运载乘客和货物的目的。而在轨道交通运行中，为了提升轨道交通的通行质量和效率，要求交通部门提升轨道交通运行的安全管理，完善和优化应急管理体系，这也是轨道交通通行亟待解决的问题。而在实际的管理工作中，因为轨道交通设计的内容较多、体系庞大，这也导致轨道交通管理具有复杂性和多样性的特征，给管理工作带来了一定的难度和阻力。为了更好的提升城市轨道交通管理的科学性和有效性，相关的管理人员应不断学习先进的管理理念，提升自身的管理知识，并结合实际的轨道运行管理将各项工作和任务落到实处，真正解决轨道交通运行中存在的问题和风险，及时排除安全隐患，提升轨道交通应急管理的质量和效率，从而更好地维护人民群众的生命财产安全，促进社会经济的稳定发展。

2PHM技术特点

PHM技术早期多用于航空领域，如F404发动机检测系统中，出现了剩余寿命评估、操作极限监控、熄火检测等早期故障监测功能。但早期PHM系统缺乏故障预测功能，受限于当时技术发展条件，并不能实现故障的实时检测和及时预测。进入21世纪，随着计算机技术和数据处理技术的迅速发展，PHM技术已经成为连接装备本身和其保障装备的重要桥梁，同时也是英美等国争相研究的重点领域。PHM技术早在2000年就被列入美国国防部《军用关键技术》报告。2002年，美国国防部在原有CBM管理技术基础上又提出更高端的CBM概念（CBMPlus，CBM+），用来提高装备视情维修的效率和精度。2006年，PHM技术在美国最新研发的F35战机上得到应用。同时，美国国家航天局等多个科研机构针对航天领域的PHM系统开展了综合研究。PHM技术不局限于航空航天领域，更在汽车、核电领域得到广泛应用。我国《国家中长期科学和技术发展规划纲要》（2006—2020年）中明确指出，重大产品和重大设施寿命预测技术是提高运行可靠性、安全性、可维护性的关键技术。

3接触网检测及健康管理系统总体方案

OCS运行状况检测管理系统包括两个子系统：OCS检测、OCS错误预测和运行状况管理。OCS检测子系统还包括两个功能模块：检测和监控OCS悬挂状态。相关设备以指定列车为承运人，使得检测工作更加灵活、灵活。受电弓滑板检测系统主要采用图像识别、红外成像、紫外检测、激光测量、牵引电流测试等技术，可以实现受电弓滑板通道性能和状态的非接触检测。主要检查范围包括受电弓是否结构完整、变形或无声音、电弧强度和时间，OCS几何参数包括伸出孔值、导轨高度、高度差、倾斜度和接触点温度。接触式通风状态检测监控系统具有图像监控设备，用于在线检测、自动分析、故障分类和过去结果的比较。基于复杂环境下的精密成像和自动缺陷识别技术和高精度激光动态测量技术，接触网状态监测设备利用数字图像处理技术，对高速和常规高速接触网设备和部件执行外观检测和高精度几何参数测量。它还能自动检测结构异常（完整性、位移、开裂、松动、碎屑等）并进行分类。栋以及输出分析结果和缺陷报告，为OCS的质量识别和维护提供依据。OCS故障和健康预测系统的功能基于受电弓检测系统和OCS悬架状态监测系统的检测数据，根据相应的数据分析算法，可以获得OCS服务状态预测和维护指南，并显示各种业务方面。

4軌道交通的优势所在

相对于传统的交通运输方式，城市轨道交通有着更加安全和高效的特征：主要是运用各种现代化、信息化的高科技智能体系及开展工作，结合先进的技术手段来保证整个城市轨道交通运行系统的安全性和稳定性，保证轨道交通管理运营的高效性及可靠性。同时，城市轨道交通还可以将列车内部的温度稳定控制在特定区域之中，保证群众在乘坐过程中的舒适感，在提升城市交通运行效率的同时，提升整体交通运行质量。除此之外，城市轨道交通中的巨大的客运量也进一步突出了城市轨道交通的集约化及优质化特征。由此可见，在未来的城市化发展进程中，城市轨道交通必然会成为交通系统中发展的关键和重点所在。

5轨道交通领域PHM技术应用探讨

轨道交通关键部件故障特征参数集建立。在长期服役过程中，轨道交通列车表现出许多状态参数，如转向架横向加速度、轴向加速度、轴箱轴承声音信号、轮对踏面剥离与凹陷等。充分利用这些状态变量所反映的轨道交通关键部件状态可为轨道交通关键部件提供准确的状态特征数据库。对不同部件的状态参数进行研究来模拟得到该部件的状态变化规律，进而提炼出可反映不同部件健康状态的指标并整理成方便调用的集合，是接下来轨道交通PHM系统研究的一大难点。轨道交通故障信号深度处理。作为复杂机械系统的代表，轨道交通关键部件故障通常是混杂在一起发生，得到的故障信号通常会夹杂噪声和其他关键部件故障信号。如何在实际工况中对采集到的故障信息进行清洗并解耦得到列车多模式强时变故障特征的信息，进而实现对故障信息的准确分析，是亟待深入研究的课题。

结束语

在城市交通问题日益严峻的背景下，地铁成为大中城市普遍应用的交通方式，这种交通工具具有运行效率高、通行速度快的特征，并且轨道交通占用的土地面积较少，设备设施基本都在地下，对日益紧缺的城市土地资源来说不失为理想的选择。而地铁交通的运行需要庞大的系统支持，这不仅包含电力系统、通信系统、动力系统、控制系统等，还要求具有科学、完善的安全管理体系和应急管理预案，在保证地铁基本运行的前提下，能够对地铁运行中存在的问题和隐患风险及时地排查和解决，做好事故的预防和处理，避免地铁交通系统的事故发生，一旦出现紧急情况，能够及时启动应急预案，采取高效、科学的救援行动。

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