大数据驱动的PHM技术和应用
高速动车组制动系统PHM技术方案研究
高速动车组制动系统PHM技术方案研究发布时间：2021-06-30T03:16:51.727Z 来源：《中国科技人才》2021年第10期作者：王志龙1 张笑凡1 肖宇1 [导读] 随着我国高速动车组设计制造技术水平的突飞猛进，用于控制列车运行的基础装备和列车控制系统日趋复杂，复杂性、综合化、智能化程度不断提高，动车组的安全性和可靠性已成为当前研究热点[1]。
1.中车长春轨道客车股份有限公司转向架研发部长春 130062摘要：为解决动车组制动系统的预防性维修，对动车组制动系统故障预测与健康管理（PHM）技术进行了综合研究。
结合复兴号动车组制动系统特点，搭建制动系统PHM技术框架，提出了PHM主要功能与技术路线。
为实现动车组制动系统智能运维提供参考。
关键词：动车组；制动系统；故障预测与健康管理Research on The PHM Scheme of High SpeedEMU Brake SystemWANG Zhilong1，ZHANG Xiaofan1，XIAO Yu1 Abstract：In order to achieve preventive maintenance of EMU braking system，research on the PHM scheme of High Speed EMU braking System.Based on the characteristic of the brake system of Fuxing EMU，Seting up the technical framework of braking system PHM，put forward the main functions and technical route of PHM.providing a reference for the intelligent operation and maintenance of EMU braking system.Keywords：EMU Braking System PHM随着我国高速动车组设计制造技术水平的突飞猛进，用于控制列车运行的基础装备和列车控制系统日趋复杂，复杂性、综合化、智能化程度不断提高，动车组的安全性和可靠性已成为当前研究热点[1]。
动车组故障预测与健康管理(PHM)体系架构研究思考
特别策划·动车组PHM 动车组故障预测与健康管理（PHM）体系架构研究思考刘彬1，邵军2，陆航2，李燕3，谢名源4（1.中国国家铁路集团有限公司机辆部，北京100844；2.中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所，北京100081；3.中国铁道科学研究院集团有限公司电子计算技术研究所，北京100081；4.中国铁路上海局集团有限公司科技和信息化部，上海200071）摘要：从我国动车组故障预测与健康管理（PHM）技术现状出发，利用需求、功能、逻辑和物理架构（RFLP）的概念指导PHM架构设计，从不同层级、业务的需求分解，到PHM系统对动车组各业务场景的核心功能，再到各环节逻辑架构，最终形成考虑当前数据传输、信息化现状的物理架构，以便最终工程化实施落地，形成适用于我国动车组的PHM体系架构。
关键词：动车组；PHM；运维数据；系统性建模；正向设计中图分类号：U279文献标识码：A文章编号：1001-683X（2022）03-0001-09 DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2022.02.22.0020引言随着现代装备集成度、复杂度及智能化程度的不断提升，传统故障诊断、维修保障技术逐渐难以适应新的要求，故障预测与健康管理（Prognostics and Health Management，PHM）技术应运而生，并迅速得到各国的高度重视，当前该技术已被视为提高系统“六性”和降低全生命周期费用的关键技术。
PHM技术是指利用传感器采集系统的数据信息，借助信息技术、人工智能推理算法来评估、监控与管理系统自身的健康状态，在系统发生故障前对其故障进行预测，并结合现有资源信息提供一系列维护保障建议或决策，是一种集故障检测、隔离、健康评估与预测及维护决策于一体的综合技术［1-2］。
PHM是实现预测性维修和自主式保障的技术基础，也是基于状态维修（Condition Based Maintains，CBM）的提升，在有些场合也被称为CBM+［3］。
故障预测与健康管理技术的现状与发展
故障预测与健康管理技术的现状与发展一、本文概述随着工业技术的不断进步和智能化水平的提高，故障预测与健康管理技术（Prognostics and Health Management，PHM）已成为当前研究领域的热点之一。
PHM技术通过对设备运行状态的实时监测与数据分析，旨在预测设备可能出现的故障，并对其进行健康管理，从而延长设备使用寿命，提高设备的可靠性和安全性。
本文将对故障预测与健康管理技术的现状进行综述，探讨其发展趋势和应用前景，以期为该领域的研究和实践提供参考和借鉴。
本文将介绍PHM技术的基本概念、发展历程和核心技术，阐述其在不同领域的应用现状。
本文将从数据采集与处理、故障预测与健康评估、健康管理决策等方面，分析当前PHM技术的研究热点和难点。
接着，本文将探讨PHM技术的发展趋势，包括智能化、集成化、标准化等方向，并展望其未来的应用前景。
本文还将总结PHM技术的发展对设备维护和管理带来的影响，以及面临的挑战和机遇。
通过本文的综述和分析，旨在为读者提供一个全面、深入的PHM技术现状与发展视角，为相关领域的研究和实践提供有益的参考和启示。
二、故障预测与健康管理技术的现状近年来，故障预测与健康管理（Prognostics and Health Management，PHM）技术在全球范围内得到了广泛的关注和应用。
作为维护设备持续、稳定运行的关键技术，PHM技术在航空、航天、船舶、电力、机械等领域均有所涉及，发挥着日益重要的作用。
目前，PHM技术主要依赖于大数据分析、机器学习、传感器技术等多学科交叉融合。
通过集成多种传感器，实时采集设备运行过程中的各种参数，如温度、压力、振动等，PHM系统能够实现对设备状态的全面感知。
同时，结合大数据分析技术，系统能够对采集到的大量数据进行深度挖掘，发现设备运行过程中的异常和故障模式，进而预测设备的剩余使用寿命和可能的故障点。
在机器学习算法的帮助下，PHM系统能够实现对设备状态的智能识别和故障预警。
PHM介绍
PHM介绍故障预测与健康管理（PHM）技术作为实现武器装备基于状态的维修（CBM）、自主式保障、感知与响应后勤等新思想、新方案的关键技术，受到美英等军事强国的高度重视和推广应用。
PHM系统正在成为新一代的飞机、舰船和车辆等系统设计和使用中的一个重要组成部分。
它包括两层含义，一是故障预测，即预先诊断部件或系统完成其功能的状态，确定部件正常工作的时间长度；二是健康管理，即根据诊断/预测信息、可用资源和使用需求对维修活动做出适当决策的能力。
实际上，PHM技术现已广泛应用于机械结构产品中，比如核电站设备、制动装置、发动机、传动装置等。
而将PHM技术应用于电子产品则是近年来国外科技研发的重要发展趋势之一。
目前国外对电子产品PHM技术的研发主要集中于军用电子产品，重点包括两部分内容：一是产品寿命周期原位监测中的传感系统与传感技术，二是残余寿命预测的故障诊断模型与算法。
前者集中于开发无线微型传感器，以取代尺寸较大且需要有线传输数据的传统传感器。
后者致力于探索各种不同类型的诊断模型与算法，为军用电子产品故障预测能力提供理论基础。
国外参与PHM相关技术研发的单位非常广泛，如美国国防部和三军的有关机构；NASA；波音、洛克希德·马丁、格鲁门、ARINC、霍尼韦尔、罗克韦尔、雷神、通用电气、普惠、BAE系统公司、史密斯航宇公司、古德里奇公司和泰瑞达公司等跨国公司；康涅狄格大学、田纳西大学、华盛顿大学、加州工学院、麻省理工学院、佐治亚理工学院、斯坦福大学、马里兰大学等著名院校；智能自动化公司、Impact技术公司、质量技术系统公司（QSI）、Giordano自动化公司等软件公司；荷兰PHM联盟（DPC）、Sandia国家实验室（SNL）、美国国防工业协会（NDIA）系统工程委员会、美"联合大学综合诊断研究中心"、美测试与诊断联盟（TDC）等协会和联盟。
其中，研发电子产品PHM技术的单位首推马里兰CALCE电子产品和系统中心，其水平处于世界领先地位。
基于数据驱动的航空装备生产系统PHM方法与应用系统设计
基于数据驱动的航空装备生产系统PHM方法与应用系统设计作者：张浩驰张星一崔赟刘谨尧来源：《航空科学技术》2023年第11期摘要：随着航空装备生产系统复杂度、集成度的不断提高，传统航空装备制造企业的综合保障能力和水平已无法满足现役航空装备生产需求。
为了有效优化航空装备制造企业生产效能，实现生产系统状态监测、故障诊断、寿命预测及智能运维，基于数据驱动的故障预测和健康管理（PHM）技术得到广泛关注和应用。
目前，PHM相关研究工作主要聚焦于数据体系的管理维护，较少涉及应用系统架构设计。
本文结合大数据分析的CRISP-DM模型，从业务理解到模型评估部署提出一种基于数据驱动的航空装备生产系统PHM分析流程，基于“云+端”的技术架构刻画了PHM应用系统的总体设计和功能设计思路，能够高效实现PHM分析过程中的数据资源化和模型化，有力支撑航空装备生产系统的智能决策，为推进PHM技术创新应用和航空装备制造业转型升级提供参考。
关键词：航空装备生产系统； CRISP-DM模型；故障预测与健康管理；数据驱动； PHM 应用系统中图分类号：V37 文献标识码：A DOI：10.19452/j.issn1007-5453.2023.11.011在国家顶层战略发展要求下，航空装备生产等传统行业正经历生产系统数字化、智能化转型的关键时期，随着生产系统软硬件组成日趋复杂，功能集成度越来越高，导致生产系统的失效模式日渐增多，故障发生原因更加复杂，基于“事后维修”和“计划维修”的传统被动维修保障模式已经难以满足现代化制造企业高质量、高效益、低成本的发展要求。
生产系统故障预测与健康管理（PHM）诞生于20世纪90年代中期，生产系统PHM是指通过采集生产制造过程中的设备运行参数信息，构建数据分析模型和算法，实现生产系统运行状态监测、故障诊断与健康管理[1]。
近年来，以大数据分析、数字孪生、人工智能为代表的新兴技术取得了飞速发展，给人类的生产生活带来巨大变化，也给航空、航天、汽车、船舶等传统制造业发展注入新的生机与活力，在生产系统产能分析、质量监测、布局优化、故障诊断等方面发挥了重要作用，加速推动了制造企业的转型升级。
轨道车辆PHM健康管理信息安全技术研究与应用
轨道车辆 PHM健康管理信息安全技术研究与应用摘要：随着我国当前科技水平的不断提高，在现代城市轨道交通中越来越多新技术融入其中，有效提高了运行的效果以及水平，例如在地铁车辆中融入了PHM技术，以车辆设备发生故障统计为主要的基础，实现各个情况的全面分析以及研究，并且还根据车辆的运行情况做好危害性的分析，制定更加科学的检修模式，满足车辆健康管理的要求。
本文论述了城市轨道车辆PHM健康管理信息安全技术研究与应用。
关键词：轨道车辆；PHM；技术分析前言当前城市轨道交通车辆检修以车辆设备发生的故障统计为基础,通过不断地对车辆设备各方面状况进行具体分析,并结合车辆设备故障的危害性分析,从而确定检修模式(例如均衡修、精准修、系统修等),故障预测与健康管理(PHM)技术为确定城市轨道交通车辆检修模式提供了依据。
具体来讲,PHM技术是借助各种算法和模型,推导出城市轨道交通车辆设备故障的原因及部位,找到故障表象与故障原因之间的关系,并对故障发展趋势进行跟踪,分析其对车辆运营可能带来的危害性,对可能发生的故障进行预测,进而指导维修决策,合理调配维修保障资源。
1 系统架构和功能PHM系统在采集和处理地铁车辆各系统运营和故障数据时，主要借助于传感器技术、大数据处理和分析技术来进行;然后在对故障原因进行分析时，大数据分析和数学建模等技术得到了广泛应用，以此来为具体维修提供一定的指导;同时通过对历史数据的对比，可以对系统部件的健康状态展开科学化分析，将故障预警功能发挥出来。
在数据采集方面，智能传感器在PHM系统中得到了广泛应用，在诸多数据获取元件中，传感器扮演着重要角色，可以对被测对象温度、电压等变化进行真实感受，并实现向电信号的顺利转化，为后续传输和处理工作的开展奠定良好的基础。
对于所采集的数据，在一系列处理后，如数据清洗、同类或异类数据的信息融合等，通过失效模型及智能推理算法的应用，PHM系统可以对车辆系统运行状态进行准确评估，并对系统发生故障的部位及使用寿命等进展合理预测，促进维修保障工作的顺利进行。
高速铁路牵引供电系统PHM技术架构与方案研究
高速铁路牵引供电系统PHM技术架构与方案研究安英霞【摘要】为保障高速铁路安全、稳定、高效运营维护,将故障预测与健康管理(PHM)的理念与方法应用于高速铁路牵引供电系统,开展高速铁路牵引供电系统PHM技术架构与方案研究.结合系统特点,构建高速铁路牵引供电系统PHM总体技术框架,并针对接触网系统和牵引变电所分别设计具体PHM技术方案与主要功能.【期刊名称】《中国铁路》【年(卷),期】2018(000)004【总页数】6页(P49-54)【关键词】高速铁路;牵引供电系统;接触网;牵引变电所;PHM【作者】安英霞【作者单位】中国铁路总公司工电部,北京100844【正文语种】中文【中图分类】U2260 引言当前，我国高速铁路发展迅速。
截至2017年底，我国高速铁路运营总里程已超过2.5万km，随着“一带一路”倡议的提出，高速铁路作为“国家名片”在海外投运趋势也将持续增加[1]。
如何全面安全、稳定、高效的运营维护是高速铁路即将面临的重点[2]。
牵引供电系统为高速列车提供动力来源，其稳定连续的服役状态是高速铁路安全、可靠、经济运行的关键保障。
提高牵引供电设备利用率，减少甚至避免故障的发生，减轻运维工作量，降低运维成本，是当前高速铁路牵引供电系统发展亟待解决的问题。
故障预测与健康管理（PHM）是指利用先进传感器技术，获取系统运行状态及故障相关信息，并借助智能推理算法，根据系统历史数据和环境因素对系统进行状态监测与故障预测，同时评估系统的健康状态，结合维修模式和资源情况进行维修决策，以实现关键部件和系统的视情维修。
PHM技术作为实现复杂装备系统基于状态的维修（CBM）、自主式保障、感知与响应后勤等新思想、新方案的关键技术，受到诸多领域的高度重视和推广应用[3-5]。
近年来，已有学者团队开展PHM理论框架与方法平台建设的研究工作[6-9]，为PHM在高速铁路牵引供电领域的实际应用奠定了基础。
在其理论框架下，也提出牵引供电设备及系统的可靠性分析与预测[10-13]、风险评估[14]以及维修策略优化[15-18]，进一步深化了高速铁路牵引供电系统的PHM发展与研究。
地铁车门PHM系统应用
图1 轨道车辆车门系统工作原理图33特别报道 / Special report34地铁车门系统的工作原理如图1所示，由门控器控制驱动电机，电机驱动传动丝杆和螺母来带动门扇运动，实现门的开或关动作。
虽然车门工作原理较为简单，但是为保证车门在车辆运行过程中安全可靠，系统结构设计复杂、机电耦合性强，再加上影响因素多、门开关频繁等，使得门系统维保工作量巨大。
传统的车门检修分为故障修和预防修。
故障修就是车门运行过程中发生了故障，然后再进行维修属于事后维修，该种维修只能依据列车司机对故障的描述以及车门控制器中较少的状态记录来进行故障定位及维修，由于很多车门故障属于偶然发生，与车门当时所处于的状态有关，事后很难复现，列车司机的描述又有可能不是很清楚，所以故障定位很困难，这也给故障检修造成了很大的困扰。
另外一种则是预防修，顾名思义预防修就是事前维修，预防修属于计划修范畴。
目前由于缺乏车门状态的及时诊断及预测，预防修就只能通过人为目测图2 车门PHM 系统框架图（检查螺纹划线是否变化等）或者尺寸测量（测量门调整尺寸V 型、对中等）的方式来进行周期性的检查，比如日检、月检、年检之类的，又或者在某组件发生问题后，预防性的更换其他未发生问题的组件，这种预防性的维修浪费大量的人力并且耗费大量的资源。
车门PHM 系统通过内置在门控器中的传感器，采集大量车门运行过程中的数据，如车门运行速度、电机电流、门控器的输入输出信号等信息，这些信息利用物联网技术实时传输到地铁公司大数据中心。
专业人员可以借助这些数据分析故障原因快速定位故障部件。
并基于数据与故障间关联关系以及数据的趋势变化建立了车门的专家系统，实现对车门的状态修，就是基于车门状态进行的维修，这样就能大大减少不必要的人力及资源消耗。
上述的车门PHM 系统如图2所示，主要由被测系统、数据采集传输、故障诊断与健康评估以及健康管理与维修决策组成，具体介绍如下。
Special report / 特别报道35（1）被测系统：被测系统实际上就是应用PHM 的系统，是我们需要对其进行健康评估与诊断的系统，本文指的就是地铁车门系统。
国内外故障预测与健康管理(PHM)技术发展及应用调研报告
智研瞻产业研究院专注于中国产业经济情报及研究，目前主要提供的产品和服务包括传统及新兴行业研究、商业计划书、可行性研究、市场调研、专题报告、定制报告等。
涵盖文化体育、物流旅游、健康养老、生物医药、能源化工、装备制造、汽车电子、农林牧渔等领域，还深入研究智慧城市、智慧生活、智慧制造、新能源、新材料、新消费、新金融、人工智能、“互联网+”等新兴领域。
发展概况故障预测与健康管理PHM（Prognostics Health Management）为了满足自主保障、自主诊断的要求提出来的，是基于状态的维修CBM (视情维修，condition based maintenance)的升级发展。
它强调资产设备管理中的状态感知，监控设备健康状况、故障频发区域与周期，通过数据监控与分析，预测故障的发生，从而大幅度提高运维效率。
历史渊源PHM早期应用主要集中于航空发动机领域，例如GE的F404发动机、PW的F117发动机等等。
让它声名显赫的时期，是在F35联合战斗机项目的智能后勤信息系统ALIS，该系统囊括了飞机系统状态监控、健康评估、故障预测、维修计划、后勤保障等若干功能。
在F35之前的PHM，只是测试、监控，或者是健康管理，都不是真正意义的PHM。
F35战机是第一个真正有故障预测概念的，才能称得上PHM。
PHM最早可以源自70年代，早在1982年F-18大黄蜂机队F404发动机检测系统，用于大黄蜂战机的发动机的监测。
那时候，似乎没有故障预测功能，也没有着重于大数据分析，或是没有凸显出大数据分析能力。
这其实不属于真正的飞机PHM。
当时只有剩余寿命评估、操作极限监控、传感器失效检测、熄火检测、着陆推力评估、飞行员启动记录等，缺失了故障预测功能。
早期资料上的PHM都很少涉及故障预测，尽管F22已经有了类似的设备与系统，但是F22的PHM应该还属于状态监测范围。
F22在飞行时传输部分数据，落地后采集全部数据。
可以通过维修辅助计算机插入接口，发送激励信号采集重点部件测试数据，在当时已经很先进了。
城际动车组车载PHM系统研究及应用
城际动车组车载PHM系统研究及应用摘要城际动车组的设计研发，主要针对旅客短途及跨市出行的需求，车载PHM系统的设计与应用，对于车辆状态实时跟踪、保障运营安全，起到至关重要的作用。
本文对城际动车组PHM系统进行研究，介绍了车载PHM系统的功能和架构，详细描述了数据流向及逻辑实现方式，并对两种车载PHM单元的硬件实现方式进行对比分析，提供了两种车载PHM系统硬件实现方式下的设计思路。
1.引言随着我国城市群的大面积崛起以及城际铁路大规模兴建，城际列车在铁路运输中的地位日趋提高。
城际列车是指往返于相邻重要城市或城市群之间的中短途客运列车，主要用于加强附近城市间的联络，方便周边地区之间的跨市出行和人文交流。
一般全程运行距离较近、乘车时间较短、途经城市较少，具备快起快停、快速乘降的运营特点。
为保障车辆的运用安全，提升车辆智能化水平，开展城际列车车载PHM系统的研究、设计及应用，通过车辆状态监控及模型预警、预测实时跟踪车辆的运营状态。
提升运维效率以及降低运维服务成本，为修程修制优化提供可靠的技术支持。
2.系统架构车载PHM系统架构如下图1所示，主要包括车载PHM单元、车载显示屏、手持移动终端。
其中，车载PHM单元监测走行、牵引、制动、高压等七个子系统的参数，实现数据处理及相关运算，其具体功能将通过车载显示屏或手持移动终端进行展示及查询。
因城际列车编组数量较少，且运行过程中除驾驶操作人员外不配备其他随车人员，可取消手持移动终端的配备。
图1 车载PHM系统架构3.功能概述车载PHM单元是实现列车各系统数据采集、集中存储、分析处理的车载设备。
所采用的存储、分析处理及传输应保证系统成熟及安全可靠。
车载PHM 单元主要包括以下功能：2.1数据采集车辆子系统利用系统内部传感器探测、采集本系统的相关参数信息，将收集的数据进行有效信息转换。
车载 PHM 单元通过以太网接口与各子系统进行数据通讯，并对各子系统采集的车辆健康管理所必需的数据进行处理及分析。
PHM技术评估报告
报告编号：XXXXXXPHM技术评估报告报告人：XXXX单位：北交大计算机学院时间：2016年11月13日目录1、技术介绍...................................................................... 错误!未定义书签。
1．1 PHM技术.......................................................... 错误!未定义书签。
1．2 PHM技术在动车组的应用现状.................. 错误!未定义书签。
1．3 PHM技术在动车组的发展趋势.................. 错误!未定义书签。
2、技术评价...................................................................... 错误!未定义书签。
2．1技术创新度评价 .............................................. 错误!未定义书签。
2．2技术经济指标先进程度................................. 错误!未定义书签。
2．3技术难度和复杂度.......................................... 错误!未定义书签。
2．4技术重现性和成熟度 ..................................... 错误!未定义书签。
2．5对推动科技进步和提高市场竞争力作用.. 错误!未定义书签。
2．6经济效益和社会效益 ..................................... 错误!未定义书签。
3、评估总结...................................................................... 错误!未定义书签。
基于PHM的机载设备健康管理系统的研究与设计
基于PHM的机载设备健康管理系统的研究与设计一、研究背景和意义随着航空业的快速发展，机载设备的健康管理变得越来越重要。
它通过对设备的运行状况进行实时监测和分析，预测设备的故障风险，从而实现对设备的早期预警和有效维护。
因此研究和设计一种基于PHM的机载设备健康管理系统具有重要的现实意义。
首先基于PHM的机载设备健康管理系统可以提高设备的可靠性和安全性。
通过对设备的实时监测和分析，可以及时发现设备的异常情况，避免因设备故障导致的事故发生。
同时这种系统还可以为维修人员提供详细的设备故障信息，帮助他们快速定位问题，提高维修效率。
其次基于PHM的机载设备健康管理系统可以降低航空公司的运营成本。
传统的设备维护方式往往需要大量的人力、物力和财力投入，而且很难做到精确预测设备的故障风险。
而基于PHM的系统则可以通过大数据分析和人工智能技术，实现对设备故障的精确预测，从而降低维修成本和停机时间。
基于PHM的机载设备健康管理系统可以提高航空公司的管理水平。
通过对设备运行状况的实时监测和管理，航空公司可以更好地了解设备的使用情况，优化资源配置，提高运营效率。
同时这种系统还可以为航空公司提供有关设备维护和保养的建议，帮助他们制定更加科学合理的管理策略。
研究和设计一种基于PHM的机载设备健康管理系统对于提高航空业的安全性和可靠性、降低运营成本以及提高管理水平具有重要的意义。
1.1 研究背景在现代社会，航空器已经成为人们出行的重要工具，而飞机上的机载设备对于飞行安全和可靠性至关重要。
然而随着飞机的使用频率越来越高，机载设备的维护和保养也变得越来越复杂。
为了确保飞机的安全运行，我们需要对机载设备进行实时、准确的健康管理。
PHM(Plant Health Management)是一种以预防性为主的思想，通过对设备的健康状况进行实时监测和分析，提前发现潜在的问题，从而降低故障发生的风险。
PHM技术在航空领域有着广泛的应用，如发动机健康管理系统、液压系统健康管理系统等。
动车组PHM模型全生命周期管理与应用思考
特别策划·铁路科技保安全动车组PHM模型全生命周期管理与应用思考刘彬（中国国家铁路集团有限公司机辆部，北京100844）摘要：基于产品全生命周期管理（PLM）理念，从模型管理角度出发，构建一套模型全生命周期管理框架，将其划分为规划设计、研发验证、运营维护3个阶段，并对技术、过程、质量等内容进行全流程把控。
在模型应用中将框架进一步扩展：一方面，通过构建共享知识库，形成图形拓扑结构，提升知识图谱可视化，为模型研发人员提供工作支持；另一方面，提出模型个性化定制新应用方向，为模型应用人员提供便利，提升PHM系统建设的柔性化，为动车组PHM模型全生命周期管理与应用提供新思路。
关键词：动车组；PHM；PLM；柔性化；建模中图分类号：U279 文献标识码：A 文章编号：1001-683X（2023）10-0015-08 DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2023.05.26.0020 引言现代工业装备为实现高可靠性变得越来越复杂，为在降低成本的同时保障所需的可靠性与安全性，故障预测与健康管理（Prognostics and Health Management，PHM）作为关键技术开始被广泛应用。
作为一种新的工程方法，PHM涉及传感技术、故障物理、机器学习、现代统计和可靠性工程等技术［1］。
随着物联网和通信技术的快速发展，现代工业装备海量运行数据被实时监测传输，推动装备服役阶段的故障预测与健康管理进入大数据时代［2］。
当前，动车组借助各类传感器设备，能有效收集实时监测数据，而随着动车组维修技术和信息化水平的提高，动车组PHM已初步建立起体系架构［3］，为动车组的运用监控、预警预测、维修决策提供支撑。
总体来看，动车组部件海量数据的有效应用，取决于数据的采集与分析手段，其主要呈现2个特点：（1）数据不确定性强，静态、实时数据并存，具有多源异构特点；（2）技术方法层出不穷，大量理论研究基于数据驱动方式开展，如基于深度学习、对抗学习等方法开展滚动轴承的故障诊断［4-5］，基于神经网络、支持向量基金项目：中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划项目（K2021J009）作者简介：刘彬（1981—），男，高级工程师。
基于PHM的现代有轨电车车辆状态维修
0 引言与传统有轨电车相比，现代有轨电车具有车辆外形美观、供电方式灵活和振动噪声小等优势，作为城市公共交通体系的补充，近年来发展较快，车辆投运数量逐年增多。
然而，国内主要现代有轨电车车辆供应商均通过技术引进或自主研发方式实现相应形式有轨电车车辆的模块化设计，在转向架结构、悬浮模块设置等方面均存在诸多差异 。
因此，探索和制定适用于现代有轨电车车辆状态维修策略，充分发挥车辆设备本身可靠性及使用价值，做到不过修、不欠修，对于提升车辆运维效率，减少车辆检修工作量和降低成本，具有重要意义。
1 现代有轨电车的维修现状目前，现代有轨电车采用的维修模式包括预防性计划修和故障事后修两种 [1 ]。
预防性计划修包括基于时间间隔的定期维修和基于走行公里的定里程维修两种维修策略；故障性事后修是通过状态监测数据、技术条件和运营需求判断，在车辆出现故障或性能不满足要求时进行维修。
然而，这两种维修模式常常会在车辆的维修保障中暴露出“维修不足”和“维修过剩”等诸多弊端，不仅检修效率低、维修成本高，而且随着车辆设备性能退化，设备维护的频次和要求不断提高，由于车辆系统的数据信息是多维、多尺度、动态和随机的，传统的维修策略无法实现车辆设备的全生命周期维护管理、故障诊断、健康状态评估和维修策略的制定。
随着大数据分析、通信传输及图像识别等技术的发展，视情状态修方式解决传统预防修和事后修存在的“维修不足”和“维修过剩”等问题，综合利用车载和地面的检测设施采集各类车辆设备数据，并运用智能算法等技术搭建车辆智能专家诊断系统，实现对车辆设备状态进行监控、预测及健康状态评估，并统筹维修资源分配，提供维修决策，实现现代有轨电车车辆状态维修。
2 故障预测和健康管理技术针对现代有轨电车故障处理和维修维护方面存在的不足，为实现现代有轨电车由事后修和预防修向视情修（状态修）的转变，降低维修成本、提高系统可靠性和安全性，故障预测和健康管理技术（Prognostics and health management, PHM）是一种有效的技术手段和重要途径。
轨道交通牵引电机关键部件PHM系统设计与实现
轨道交通牵引电机关键部件PHM系统设计与实现发布时间：2022-01-13T07:41:12.625Z 来源：《福光技术》2021年23期作者：张健1 吴姗2 邹雨航3 [导读] 故障预测和健康管理（PHM）系统在延长轨道交通牵引电机使用寿命和提高使用效率等方面的问题上发挥着越来越重要的作用。
通过分析电机关键部件轴承的PHM系统组成，搭建了基于大数据的轨道交通牵引电机关键部件的地面故障监测及健康管理系统一体化功能架构并提出了技术方案。
结合电机轴承振动信号分析处理，通过相应的算法模型得到特征数据，最终实现对电机轴承部位的故障监测预警，从而达到降低设备故障率，提高使用寿命和效率的目的。
张健1 吴姗2 邹雨航31中车永济电机有限公司陕西西安 7100182中车大连机车车辆有限公司辽宁大连 1160223中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛 266000摘要：故障预测和健康管理（PHM）系统在延长轨道交通牵引电机使用寿命和提高使用效率等方面的问题上发挥着越来越重要的作用。
通过分析电机关键部件轴承的PHM系统组成，搭建了基于大数据的轨道交通牵引电机关键部件的地面故障监测及健康管理系统一体化功能架构并提出了技术方案。
结合电机轴承振动信号分析处理，通过相应的算法模型得到特征数据，最终实现对电机轴承部位的故障监测预警，从而达到降低设备故障率，提高使用寿命和效率的目的。
关键词：故障预测和健康管理；电机轴承；大数据；特征数据1 研究背景故障预测和健康管理(prognostics and health management，PHM)已经发展成为航空航天领域系统后勤保障、维护和自主健康管理的重要支撑技术和基础，涵盖基础材料、机械结构、能源、电子、自动测试、可靠性、信息等多领域的交叉学科和研究热门方向，具有重要的应用价值和现实意义。
电机是工业设备的关键核心部件，对于动车上的电机设备，更要时刻关注运行状态及性能，避免严重故障。
铁路货车实施PHM系统的必要性及总体架构研究
维护、维修ꎬ实现铁路货车故障预测和健康管理的智
门面对的极具挑战性问题ꎮ 近年来ꎬ随着大数据分析
能化信息系统ꎮ
技术、互联网技术、计算机技术、通信技术、信息处理
１ 铁路货车进行智能在线监测与故障
预警的必要性
[１]
技术以及传感技术等众多领域技术的快速发展ꎬ故障
预测与健康管理(Ｐｒｏｇｎｏｓｔｉｃｓ ａｎｄ Ｈｅａｌｔｈ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔꎬ
构建起了货车从新造、运用、检修到生产组织等方面
生崭新的自动化、智能化新技术ꎬ推动技术进步、效
的技术信息化管理体系ꎬ在保障铁路货车运用质量、
率提高和组织变革ꎬ从而大幅提升创新力和生产力ꎮ
基于高智能化“ 互联网” 的 ＰＨＭ 技术ꎬ也将使得
支撑日常技术管理和生产组织等方面发挥着重要
铁路货车及运营的管理机制、生产方式、维护维修体
系统能够对自身硬件设备 的 工 作 状 态 进 行 监
视ꎬ利用各级人机管理界面可随时观察设备是否处
于正常工作状态ꎬ当设备发生故障或异常时ꎬ人机管
理界面能及时显示设备异常信息ꎮ
２ ６ 车辆间无线通信
车辆间无线通信可实现车上实时监控所有车辆
进行评估ꎬ实时确定车辆是否需要维修、进行哪一级
部件全寿命周期信息化管理ꎬ为各级铁路货车部门
别的维修ꎬ并进行故障预警ꎮ 运用此系统后ꎬ虽然车
提供完整、及时、准确的信息服务支撑以提高生产造
辆的维修方式仍然是预防维修ꎬ但可由传统“ 定时维
修、运用、检修质量ꎬ为安全管理、运用和维修经济性
修” 方式( 基于运用时间或运行公里数) 的“ 计划修”
(１. Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇꎬ Ｃｈｅｎｇｄｕ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００７１ꎬ Ｃｈｉｎａꎻ ２. Ｃｈｅｎｇｄｕ Ｕｎｉｑｕｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ.ꎬ
浅谈轨道车辆PHM系统地面平台部署应用
浅谈轨道车辆 PHM 系统地面平台部署应用摘要简要介绍轨道车辆PHM系统地面平台部署应用，包括地面平台展示方案以及相关接口。
关键词：轨道车辆；PHM系统；地面平台；方案；接口1.概述PHM所具有的持续的状态监测与故障诊断、预测与健康管理、维修决策，能实现在准确的时间对准确的部位采取准确的维修活动，对提升车辆的可靠性、提高使用效率、降低KPI考核指标、降低维修成本、优化车辆设计有着积极的促进作用。
1.总体方案车辆实时数据将通过无线网络传输到OCC或DCC,PHM系统布置在车辆段内，从OCC或DCC系统接收实时数据，实现所有车辆状态、故障数据和轨旁检测数据（如受电弓、转向架等）实时采集和实时监控。
实现智能专家功能，包含不限于：1故障预警2故障统计分析3故障诊断4故障预测5健康评估6运维决策等功能。
1.系统构架（1）在OCC数据中心机房放置PHM系统地面服务器，获取OCC数据中心的列车数据，同时PHM系统服务器与轨旁系统服务器相连，通过超链接形式对轨旁系统数据进行展示。
数据经过服务器入库、解析、处理之后推送给浏览器端，浏览器即时更新数据。
建议工作站部署在控室，相关人员可以通过浏览器进行远程访问，实现对列车运行状态及故障实时监控、故障预警及数据分析功能。
地面平台的系统接口图如下图1所示。
图1（2）平台数据设计分为基础层、平台层、应用层。
基础层：系统平台数据来源主要是TCMS系统和轨旁系统数据。
平台层：轨道车辆集成数据后通过车地通信实时传输到地面OCC数据中心。
数据管理存储容量支持不少于全部运营列车，按照实际日在轨运营列车的数据融合管理能力，采集参数数据存储周期不低于 3 年，故障数据永久保留，并具备平滑扩容能力。
应用层：监控室大屏部署在车辆段办公区域，实现车辆状态监测、故障预警、数据分析等业务功能展示。
1.硬件方案PHM系统地面服务器放置在OCC数据中心机房，机柜内设备包括：服务器、网络设备、安全设备、PDU，UPS等，并预留好机柜安装位置，至少满足2个机柜的安装空间，机柜尺寸为：2000mm×1100mm×600mm（H×D×W），且预留对应线缆敷设的线槽。
面向PHM的高速列车谱系化产品技术平台开发和实践
Vol.42No.1January ，2021中国铁道科学CHINA RAILWAY SCIENCE第42卷，第1期2021年1月面向PHM 的高速列车谱系化产品技术平台开发和实践王军（中国中车股份有限公司，北京100039）摘要：为实现不同速度等级、不同运用环境下高速列车的快速设计、快速制造以及保证谱系产品的健康运营和管理，提出并构建由数据平台、设计平台、制造平台和健康管理平台组成的面向故障预测与健康管理（PHM ）的高速列车谱系化产品技术平台。
首先，剖析高速列车谱系化与健康管理平台的融合机制，集成零部件研制与使用阶段的研发数据；其次，从技术架构设计和逻辑架构设计2个方面，基于数据挖掘、模块化、元模型、定制设计以及PHM 等技术，开发面向PHM 的高速列车谱系化产品技术平台；最后，以时速200~400km 的CRH 6，CRH380A ，CR300AF ，CR400AF 动车组系列产品为例，对平台进行工程实践，验证该平台的有效性。
结果表明：该平台能够提升产品的研制效率，满足市场的多样化需求，并保障复杂环境下高速列车的健康运营，提升高速列车的运用效率和运营品质。
关键词：高速列车；谱系化；健康管理；故障预测；PHM ；开发实践中图分类号：U270.2文献标识码：Adoi ：10.3969/j.issn.1001-4632.2021.01.10自2004年，国家启动推进铁路技术装备现代化、确定“引进先进技术、联合设计生产、打造中国品牌”的总体方针以来，我国高速列车历经了10余年的跨越式发展，取得一系列技术创新成果，目前已形成运营速度为200~350km ·h -1的CRH 1，CRH 2，CHR 3，CRH 5，CRH380，CR400和CR300等多个系列的车型［1］。
至2019年底，中国高铁总运营里程达3.5万km ，在线高速列车达3500标准列，运营里程和列车保有量均占世界2/3以上。
phm技术应用于接触网运营维护的思索与探讨
PHM 技术应用于接触网运营维护的思索与探讨 张 珂，符晓恒DOI ：10.19587/ki.1007-936x.2019z.055PHM 技术应用于接触网运营维护的思索与探讨张 珂，符晓恒摘 要：接触网设备是铁路运输重要的组成部分，其性能直接影响弓网关系。
提高接触网运行品质需要从质量评价、故障诊断和维修手段等方面入手，传统的评价、诊断及维修方法已难满足当前铁路运营维护的需求。
本文通过借鉴其他领域采用的较为成熟的PHM 技术，探讨该技术应用于接触网运维的可能性。
关键词：PHM ；接触网；运营维护Abstract: The OCS equipment is an important integral part of the railway transportation. Its property has directimpact to the pantograph-catenary interactions. Enhancement of the OCS operation quality requires the starting from its quality assessment and fault diagnosis and means of maintenance, the traditional assessment, diagnosis and maintenance method are no longer satisfying the requirements of operation and maintenance of the railways at present. With reference of proven PHM technologies adopted in other fields, the paper discusses the feasibilities for application of the technology in OCS operation and maintenance.Key words: PHM; OCS; operation and maintenance中图分类号：U226.8 文献标识码：B 文章编号：1007-936X (2019)z-0209-031 研究背景1.1 PHM 技术应用现状PHM 是一种全面故障诊断、预测与健康管理技术，其目的不是为了直接消除故障, 而是预报故障何时可能发生，以确定一种优化的维修策略，降低维修工作量与成本，提高维修效率，目前在航空航天、武器装备、电子设备、海军船舶、复杂系统、电力能源等多领域得到了应用。