本發(fā)明屬于軌道交通車輛檢修管理領(lǐng)域，尤其涉及一種基于大數(shù)據(jù)的車輛健康狀態(tài)評(píng)估模型構(gòu)建方法。
背景技術(shù)：
：隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及城市不斷的建設(shè)，城市聚集了越來越多的人口，交通出行總量劇增。城市軌道交通作為一種大運(yùn)量、快捷的公共交通方式，極大緩解了交通壓力，在近年來得到了快速的發(fā)展。但是，隨著軌道交通的快速發(fā)展，軌道交通車輛的運(yùn)營(yíng)強(qiáng)度不斷增加，在高強(qiáng)度超負(fù)荷運(yùn)行中地鐵車輛會(huì)出現(xiàn)各種突發(fā)性問題，因此，對(duì)軌道交通運(yùn)營(yíng)管理方面也面臨著更高的要求。對(duì)于車輛基地的車輛健康狀態(tài)即車輛維修現(xiàn)狀而言，主要還處于“計(jì)劃修”的水平，即按照檢修規(guī)程和運(yùn)行歷史開展相應(yīng)的修程，考慮到經(jīng)濟(jì)效益、檢修效率等因素，未來的發(fā)展趨勢(shì)是采用更經(jīng)濟(jì)和科學(xué)的“狀態(tài)修”。通過獲取完整而及時(shí)的狀態(tài)參數(shù)，建立車輛健康狀態(tài)評(píng)估模型將成為軌道交通行業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。目前，智能化車輛基地內(nèi)包含大量的設(shè)備，所面臨的現(xiàn)實(shí)是：電客車、軌旁設(shè)備和機(jī)電設(shè)備均采用大量電子信息化設(shè)備和生產(chǎn)控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)，但由于涉及專業(yè)多，各專業(yè)技術(shù)復(fù)雜，需要利用先進(jìn)的技術(shù)手段，從海量數(shù)據(jù)中抽取有用的信息，并對(duì)實(shí)際設(shè)備狀態(tài)的評(píng)估和維修策略的優(yōu)化進(jìn)行促進(jìn)和指導(dǎo)，提高智能化車輛基地內(nèi)設(shè)備維修維護(hù)的管理水平。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：發(fā)明目的：針對(duì)以上問題，本發(fā)明提出一種基于大數(shù)據(jù)的車輛健康狀態(tài)評(píng)估模型構(gòu)建方法，實(shí)現(xiàn)車輛狀態(tài)的分析和趨勢(shì)化分析。技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種基于大數(shù)據(jù)的車輛健康狀態(tài)評(píng)估模型構(gòu)建方法，包括步驟：(1)獲取車輛各子系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；(2)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理與分析；(3)對(duì)各子系統(tǒng)健康狀態(tài)分類；(4)針對(duì)各子系統(tǒng)構(gòu)建不同的健康狀態(tài)評(píng)估模型；(5)進(jìn)行多模型子系統(tǒng)健康狀態(tài)評(píng)估與預(yù)測(cè)；(6)基于健康狀態(tài)評(píng)估結(jié)果給出維修方案。進(jìn)一步地，所述步驟1中，車輛子系統(tǒng)包括車載系統(tǒng)、走行部系統(tǒng)、輪對(duì)受電弓系統(tǒng)。進(jìn)一步地，所述步驟3中，車輛故障分類包括車輛、部件、部件定位、系統(tǒng)、故障類型、發(fā)生時(shí)間。進(jìn)一步地，所述步驟3中，健康狀態(tài)分類包括健康、亞健康、輕微故障、中等故障、嚴(yán)重故障。進(jìn)一步地，所述步驟4中，采用邏輯回歸、topis多目標(biāo)和熵權(quán)法建立動(dòng)態(tài)權(quán)重自適應(yīng)的評(píng)估模型。進(jìn)一步地，所述步驟2中，各子系統(tǒng)控制器是數(shù)據(jù)采集設(shè)備，對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理與分析，用于子系統(tǒng)的運(yùn)行控制。進(jìn)一步地，所述步驟5中，地面控制中心接收各子系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，基于不同的健康狀態(tài)評(píng)估模型對(duì)各子系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估與預(yù)測(cè)，預(yù)警子系統(tǒng)故障。有益效果：本發(fā)明通過建立車輛健康狀態(tài)評(píng)價(jià)模型，將車輛基地的檢修從“計(jì)劃修”提升到“狀態(tài)修”，提高了車輛基地的檢修效率；并通過對(duì)車輛基地的數(shù)據(jù)積累和分析，對(duì)車輛系統(tǒng)的健康狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)和報(bào)警，達(dá)到輔助生產(chǎn)決策，節(jié)約了檢修成本。附圖說明圖1是車輛數(shù)據(jù)預(yù)警模型圖；圖2是車輛部件故障分類多維度圖；圖3是車輛健康診斷示意圖；圖4是健康狀態(tài)評(píng)估方案示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明。本發(fā)明構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)的車輛健康狀態(tài)評(píng)估模型，綜合利用多源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的支撐，來實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛基地“狀態(tài)修”的支撐。自動(dòng)化采集車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)，計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)，從車輛可靠度、關(guān)鍵部件檢測(cè)參數(shù)、壽命預(yù)測(cè)、缺陷隱患等多維度構(gòu)建車輛健康狀態(tài)評(píng)估模型，并采用邏輯回歸、topis多目標(biāo)、熵權(quán)法等算法建立動(dòng)態(tài)權(quán)重自適應(yīng)的評(píng)估模型，為優(yōu)化維修規(guī)程與策略、優(yōu)化檢修計(jì)劃排程和部件更換提供依據(jù)。本發(fā)明所述的基于大數(shù)據(jù)的車輛健康狀態(tài)評(píng)估模型構(gòu)建方法，具體步驟如下：(1)獲取多源車輛狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；為保證車輛的全自動(dòng)安全運(yùn)行，從多個(gè)方面對(duì)車輛狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，車輛主要數(shù)據(jù)來源包括：車載tcms數(shù)據(jù)、走行部在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、輪對(duì)受電弓在線檢測(cè)數(shù)據(jù)、其他工藝設(shè)備檢測(cè)數(shù)據(jù)等，具體如表1所示。表1序號(hào)上傳的數(shù)據(jù)備注1牽引輔助系統(tǒng)數(shù)據(jù)牽引輔助命令、狀態(tài)、故障2制動(dòng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)制動(dòng)系統(tǒng)命令、狀態(tài)、故障3乘客信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)乘客信息系統(tǒng)命令、狀態(tài)、故障4車門系統(tǒng)數(shù)據(jù)車門狀態(tài)、故障5空調(diào)系統(tǒng)數(shù)據(jù)空調(diào)命令、狀態(tài)、故障6蓄電池管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)蓄電池狀態(tài)、故障7蓄電池充電機(jī)數(shù)據(jù)蓄電池充電機(jī)狀態(tài)、故障8火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)數(shù)據(jù)火災(zāi)命令、狀態(tài)、故障9公共廣播系統(tǒng)數(shù)據(jù)公共廣播命令、狀態(tài)、故障10走行部檢測(cè)系統(tǒng)走行部檢測(cè)狀態(tài)、故障11弓網(wǎng)檢測(cè)系統(tǒng)弓網(wǎng)檢測(cè)系統(tǒng)故障車輛數(shù)據(jù)預(yù)警模型如圖1所示，通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)、故障診斷、故障預(yù)測(cè)、健康評(píng)估來提出維修建議。(2)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理與分析；數(shù)據(jù)分析與處理可分為兩個(gè)層面，第一層面為數(shù)據(jù)采集設(shè)備，各子系統(tǒng)控制器是數(shù)據(jù)采集設(shè)備，也是數(shù)據(jù)的第一層分析與處理設(shè)備，對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析處理，用于子系統(tǒng)的運(yùn)行控制。(3)對(duì)各子系統(tǒng)健康狀態(tài)分類；通過對(duì)列車關(guān)鍵子系統(tǒng)進(jìn)行的大數(shù)據(jù)技術(shù)研究，增強(qiáng)對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和性能的認(rèn)知深度，同時(shí)應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)海量運(yùn)維檢修數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)合檢修的實(shí)際需求，從源頭上解決存在的安全隱患問題，更好為列車運(yùn)用提供信息保障，增強(qiáng)列車安全風(fēng)險(xiǎn)防控水平。對(duì)于車輛部件的故障分類而言，考慮多維度數(shù)據(jù)分析，如圖2所示，通過車輛、部件、部件定位、系統(tǒng)、故障類型、發(fā)生時(shí)間這六個(gè)維度對(duì)其故障進(jìn)行分類。通過智能采集、大數(shù)據(jù)多模型分析，集成車輛各類動(dòng)態(tài)和靜態(tài)信息，并對(duì)車輛的故障進(jìn)行診斷和分析，主要包含以下內(nèi)容：(1)故障描述；(2)故障代碼；(3)故障觸發(fā)條件；(4)故障消失條件；(5)對(duì)系統(tǒng)造成影響；(6)故障等級(jí)分類；(7)司機(jī)解決辦法；(8)檢修解決辦法。舉例說明，走行部及輪軌的健康狀態(tài)分類如表2所示。表2序號(hào)對(duì)象類型健康等級(jí)1軸承健康、亞健康、輕微故障、中等故障、嚴(yán)重故障2軸承溫度中等故障、嚴(yán)重故障3踏面健康、亞健康、輕微故障、中等故障、嚴(yán)重故障4軌道健康、亞健康、故障(4)針對(duì)各子系統(tǒng)構(gòu)建不同的健康狀態(tài)診斷模型；(4.1)車載系統(tǒng)中，牽引系統(tǒng)關(guān)鍵部件依據(jù)其特征參數(shù)與性能的映射關(guān)系以及各種工況下的試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)，開展?fàn)恳到y(tǒng)關(guān)鍵部件的模型及大數(shù)據(jù)分析；空調(diào)和車門系統(tǒng)健康診斷模型主要是以采集的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過對(duì)既有數(shù)據(jù)的合理利用，運(yùn)用各種合理的推理算法，搭建出的用于判斷及預(yù)測(cè)子系統(tǒng)健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)模型；制動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)具有維護(hù)接口，便攜可移動(dòng)式測(cè)試裝置可通過該接口讀取制動(dòng)控制系統(tǒng)的故障信息與狀態(tài)信息。(4.2)走行部系統(tǒng)中，根據(jù)廣義共振故障診斷技術(shù)，通過安裝傳感器接收振動(dòng)和對(duì)沖擊廣義共振，實(shí)現(xiàn)廣義共振信號(hào)的提取，進(jìn)而對(duì)廣義共振信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)無害的振動(dòng)譜全部剔除，有害的沖擊譜凸現(xiàn)。(4.3)輪對(duì)受電弓系統(tǒng)中，通過對(duì)車輪外形直徑、踏面磨耗、輪緣厚度，滑板磨耗等檢測(cè)指標(biāo)，突發(fā)故障至少包括缺陷，以及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包含走行里程等因數(shù)，進(jìn)行綜合評(píng)估，評(píng)估結(jié)果由多個(gè)因素影響，每個(gè)影響因素占有不同權(quán)重。根據(jù)每個(gè)影響因數(shù)的單獨(dú)得分，結(jié)合熵權(quán)法的客觀賦權(quán)方法和變權(quán)公式得到權(quán)重，得出總體健康指數(shù)。車輛健康診斷如圖3所示，大數(shù)據(jù)平臺(tái)通過對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、車載數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)的處理和分析，搭建健康評(píng)價(jià)模型，給出最終的維修意見。(5)進(jìn)行多模型子系統(tǒng)健康狀態(tài)預(yù)測(cè)；數(shù)據(jù)分析與處理的第二層面為地面控制中心，地面控制中心接收每列車傳輸?shù)淖酉到y(tǒng)狀態(tài)，基于大數(shù)據(jù)理論對(duì)各子系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)及診斷，實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)狀態(tài)的智能診斷，提前預(yù)警子系統(tǒng)故障，及時(shí)推送維修建議。依托地面大數(shù)據(jù)中心，進(jìn)行落地車載數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析，實(shí)現(xiàn)走行部、制動(dòng)系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)等影響行車安全、行車秩序、乘坐體驗(yàn)的故障預(yù)警。并結(jié)合實(shí)際對(duì)列車運(yùn)行的影響程度，利用大數(shù)據(jù)分析和挖掘技術(shù)構(gòu)建合理的健康評(píng)估維度，構(gòu)建車輛健康狀態(tài)評(píng)估，為列車運(yùn)行安全狀態(tài)評(píng)估和管理提供支撐。走行部通過軸溫的變化趨勢(shì)，進(jìn)行軸箱、齒輪箱、牽引電機(jī)等部件的預(yù)警；牽引系統(tǒng)通過監(jiān)測(cè)牽引系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)，進(jìn)行網(wǎng)壓波動(dòng)、過流、傳動(dòng)系統(tǒng)(聯(lián)軸節(jié)、齒輪箱)等預(yù)警；空調(diào)通過監(jiān)測(cè)進(jìn)行空調(diào)異常預(yù)警；車門通過記錄數(shù)據(jù)，進(jìn)行大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，進(jìn)行壽命和故障預(yù)測(cè)。(6)基于健康狀態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果給出維修方案；健康狀態(tài)評(píng)價(jià)方案會(huì)結(jié)合相關(guān)科技車載故障診斷系統(tǒng)及軌旁檢測(cè)系統(tǒng)所采集的樣本數(shù)據(jù)，同時(shí)考慮設(shè)備的可靠性、維修經(jīng)濟(jì)性及維修的難易程度等因素，綜合計(jì)算診斷對(duì)象的健康指數(shù)，并以此來實(shí)現(xiàn)健康狀態(tài)的評(píng)價(jià)。健康狀態(tài)評(píng)估方案如圖4所示，通過對(duì)各種信息的提取，將數(shù)據(jù)融合至健康方案中，最后給出相應(yīng)的健康等級(jí)和維修建議。本發(fā)明利用車輛設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)信息，建立基于維修全壽命狀態(tài)跟蹤及管理機(jī)制的信息化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電客車、工程車、車輛工藝等設(shè)備的日常運(yùn)營(yíng)、日常維護(hù)等管理，以提高生產(chǎn)效率，做到結(jié)果可輸出、可統(tǒng)計(jì)，過程可監(jiān)控、可追溯，故障可預(yù)測(cè)、可預(yù)防。當(dāng)前第1頁12

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