车辆THDS设备状态修辅助系统方案设计研究

马治国

（大秦铁路股份有限公司湖东车辆段，山西大同037005）

1 引言

THDS是重要的地对车安全监控设备，历经了近30年的技术发展过程。随着铁路的发展和生产、运营及管理方式的不断改革，THDS的设备应用和管理也在不断变化。近年来，总公司明确提出“天窗修”和减少人员上线的要求，检修方式由原来的半月检到月检再发展到双月检，检修方式的变化对THDS设备现有的维修、维护制度及故障处理方式和手段提出了新的挑战。为适应这些需求的变化，需要利用新的技术手段，实现新的功能，增强整个红外线系统的“自我检测、自我分析、自我诊断、自我调整”的能力，达到智能化设备管理的目的。因此需要结合THDS检修变化实际，开发一套THDS设备状态修辅助系统，利用人工智能技术，以大数据为基础，智能分析为手段，实现设备状态的全面智能化在线式诊断，将故障预防和处置关口前移。通过科学监测与诊断结果，对设备检修提供决策依据,为运维管理提供全新的技术基础和管理手段，在保证设备可靠运行同时，提高设备管理能力和效率,改革传统检修方法，为THDS设备从定期检到状态修发展提供技术基础，适应总公司对减少人员线路施工和“天窗修”的管理要求。

2 方案设计

2.1 在线式设备不间断自检及趋势分析

THDS设备在设计时，采用了定时自动检测关键设备指标的技术，系统检测项多达21项。这些指标是设备的“体征”，正是基于这样的数据，状态修辅助系统可实时掌握设备状态的每一次细微波动，实现对设备的不间断追踪“体检”。“体检”结果可以实时预警，并且采用直观的“趋势曲线”的模式展示分析结果。在设备未预报故障时，趋势分析是有效判断设备状态变化的手段之一。通过对趋势曲线进行分析，查看曲线变化和参数跳变情况，对状态进行趋势性的分析和预测，达到早期发现故障苗头，提前处理的目的。

2.2 设备状态的智能诊断和早期预警

设备在使用过程中，除了设备本身自检数据之外，还会产生大量的过车数据以及其他的辅助数据（如设备状态、曲线信息）。就如一个人要判断一个设备的状态好坏，要依托自己对设备的深入认知，同样，一个系统要能实现对设备状态的智能诊断，实际上就是将人对设备的认知和判断，通过计算机来实现，这实际上是人工智能的一种基本技术，即知识表示与知识库技术。THDS设备状态修辅助系统通过建立设备状态专家知识库，并利用知识库对设备状态的现状进行知识推理，结合大数据的深度分析，实现对设备状态的在线诊断并预警。智能诊断分析预警类可达22项内容。

2.3 设备状态信息统计及分析

报表统计功能主要对设备状态信息及过车信息进行自动汇总和统计，为现场故障处理提供参考依据和处理手段和方法。汇总表犹如一个人的“体检表”，它直观地展示了设备的“健康状态”。报表中会针对各类状态提供有效的参考信息，为维修人员提供有力的辅助性决策和方法。正是借助于这张体检表，THDS设备状态修辅助系统可以实现对设备关键指标的“日日检”。

此外，状态修还应提供单站状态汇总和过车报表统计功能。报表统计功能清晰反映探测站在一定时间段内（由使用者选择）的故障信息、相应累计次数及参考故障原因等信息，管理及维修人员可快速通过该报表获取某段时间所发生的故障及设备当前的运行状态并进行针对性的处理。

设备状态分析是对设备预报的故障或异常状态进行更深入的数据分析，管理及运维人员可以利用THDS设备状态修辅助系统对历史信息进行挖掘，分析故障成因，制定处理预案，以便维修人员有针对性、及时地进行问题处理。

2.4 设备远程控制及修复功能

THDS设备状态修辅助系统可以利用硬件冗余和多元化的远程控制功能，实现对设备关键功能点的全方位检测、远程修复以及故障处置。为丰富对设备的维修、管理等技术手段，系统结合探测站共同作用，可以为维修人员提供了一系列远程控制和操控功能，为维修人员进一步判断设备故障，提供有效的技术手段。

2.4.1 热敏定标和光子校曲线

对热敏探头进行远程定标，对比热靶温度和探头温度，通过动态调整补偿参数，达到提高探头精度的目的，此功能实现后可大大减少了人员上线的时间，实现了动态调整探头性能的功能。通过对光子探头进行校曲线操作，与历史匹配曲线进行对比，判断光子探头及热靶的性能，通过动态调整光子补偿参数，提高探头精度。

2.4.2 关键指标的动态检测

对于设备的一些指标的检测，需要人工参与（如有的指标的检测需要较长时间，需要确保在检测时没有列车通过），对设备部件进行全方位的检测，以查看设备各部件的当前运行状态，为维修人员现场处理提供有效的参考依据和有力的数据支持。可纳入系统远程检测项多达22项。

2.4.3 其他重要的远程修复手段

此外系统还应具备延时点调整、远程删除曲线以及速度调整等功能。其中，延时点调整是对499设备进行远程延时点调整，动态设置延时点参数，修正探测角度；删除曲线是对错误或异常曲线进行手动清除；速度调整是通过动态调整速度参数的方式，调整探测角度。

2.5 板件信息化全生命周期管理

板件管理可以实现对设备板件的全生命周期管理，利用信息化手段提升管理水平，智能化管控板件质量。系统应可以追踪每一块板件的使用情况，并智能追踪板件的状态，避免故障板件管理不善、维修不当带来的故障重复出现和处置不当。

板件管理是通过条码、RFID技术对板件所有设备单元（板件）实现统一标准、唯一的编码，并依据建立的设备信息数据库，实现红外线设备的板件在生产、出厂、入库、出库及使用过程中的全流程管理。并可实现通过系统对所有设备相关板件的实时查询，并对超期使用板件实现自动预警提示。

整个板件管理依托于计算机相关技术、RFID技术和条码技术，利用条码的唯一性，再结合数据库技术，利用计算机网络，实现对板件信息的自动化管理。随着技术的发展，利用先进的计算机技术结合条形码技术可以使得板件的管理变得轻松和简单，避免手工操作和记录带来的数据错误和时间的耗费，实现对在用设备板件和备板、备件管理的智能化、网络化、信息化和标准化。

2.6 维修质量追踪和知识资产管理

系统通过设备故障处置结果的反馈，给管理人员提供了维修质量跟踪考核的依据，促进了设备故障处置知识库和系统知识资产的完备。系统对所有操作进行日志性记录，提供查询和信息跟踪功能，以方便用户进行故障跟踪和处理反馈等操作。

系统反馈记录用于标记维修、检修完成事项、对设备状态处理结果等反馈意见，方便查询，对后续出现类似故障信息提供操作建议。在形成一定规模的反馈信息库后，所有的反馈信息将沉淀成为知识资产，在故障维修时自动作为故障处置的参考知识。

2.7 视频监控和网络监控应用扩展

系统可以扩展视频监控和网络监控应用，通过扩展实现设备状态远程协管、生产安全监管以及清晰责任追溯。随着探测站数字化通道的改造，远程视频监控等功能实现成为可能，网络监控的扩展应用便于维修人员及时通过远程视频观察设备状态，以及保存整个作业流程。

网络通信监控采用SNMP协议，对数字化通道实现全通讯链路监控，对探测站通讯传输设备状态的实时监控，可查看设备各个端口状态和配置信息并自动巡检，设备出现异常时反馈告警信息。

2.8 移动APP辅助应用

移动互联网技术给生产带来便利，系统应具备利用移动App应用来实现设备运维的现场性、实时性信息的形成和反馈，保证数据的真实性和实时性，以促进设备管理。

无线检修测试终端可以查看实时数据，并且有完成无线定标、离线数据分析等功能。增加利用PAD记录作业过程，并将作业结果导入数据库备案，既可作为对维修质量进行跟踪考核的依据，也可通过对故障的有效处理的知识备份积累，最终形成故障处置知识库。

2.9 其他功能

第一，科学的数据分析新方法、新手段。系统不仅要对数据进行自动、智能化分析，而且还必须利用图表、趋势曲线、定制组合数据对比分析等技术，提供丰富、直观、简洁的信息展现形式。利用这些数据分析手段，可以更好地帮助相关人员掌握设备状态。第二，过车数据和热轴数据的海量存储和便捷查询。目前红外线系统的终端机基本采用PC机，硬盘容量及系统性能均有限，因此过车数据的存储量也比较有限，无法达到大数据的需求。而该系统的数据库服务器，可以达到1～3年甚至更长时间的全数据存储。通过以车号为主要查询依据，多方面、多角度对大量数据进行跟踪分析。第三，轴温对比。主要针对不同设备的轴温数据进行对比，通过查看温升变化及分布情况，分析探头的状态。第四，检测车数据数字化管理。系统单独对检测车信息进行管理，方便各使用部门进行系统备案和数据分析。第五，设备基础信息管理。系统具备对各类系统设备进行统筹管理，包含设备维修、检修管理，设备信息及标准波形信息管理。系统对维修和检修操作进行管理，自动统计对应时间段内状态信息，并跟踪故障处理情况。通过对维修和检修日志进行管理，不仅可以有效地管理设备维修状态，还可以对设备的处理情况进行定期跟踪，判断处理方式是否有效。

3 系统构建

系统构建采用在现有THDS系统上加入数据库服务器以及设备状态监控终端方式进行，因此，开发THDS设备状态修辅助系统后，整个THDS系统将扩展为一个大系统，其基础数据来源于探测站设备和监测中心。数据库服务器用来存储和管理数据以及依据策略对数据进行挖掘。设备状态监控终端有两种模式，一种是实时监控型数据终端，可以实时监控设备的状态，完成大数据处理等一系列核心功能；而另一种为设备管理终端，对设备状态的监控不要求实时性，而对设备状态的完整性做出要求。

THDS设备状态修辅助系统的加入不影响在用设备使用。对于目前的红外线探测系统来说，只需要更换探测站及监测中心的相关软件，配合状态修客户端软件，即可满足系统的数据需求，完成大数据存储、处理、分析及远程操控等功能。

系统包含了两个子系统：THDS设备板件管理信息系统和THDS无线检修测试终端。其中板件系统是采用信息化的手段，实现对板件从购买到使用到报废的全程管理。无线检修测试终端采用移动终端软件对设备进行远程操控，实现维修人员在轨边与探测站机房进行无线连接，达到辅助维修的工作目的。

4 结语

目前各站段THDS都在向双月检管理方式转变，这种转变的同时带来了一定的风险，而THDS设备状态修辅助系统的研制和开发不仅可以在设备维护方面提供强有力的数据支撑和技术保障，而且给整个THDS系统的性能提升提供了技术基础，使THDS系统向信息化、智能化的方向迈进了一大步,一定程度上实现了THDS系统设备的智能化管理。一个成熟的逐步完善的THDS设备状态修辅助系统必将发挥出巨大的作用。