地铁刚性接触网故障预测与健康管理

技术方案——业务逻辑
PHM的六大应用业务： ✓运行监控 ✓设备管理 ✓统计分析 ✓综合评价 ✓性态预测 ✓维修策略
技术方案——业务逻辑
数据标准：统一刚性接触网故障编码（数据字典）
技术方案——业务逻辑
功能一：运行监控
对接触网健康指标、维护水平考核分当前值可视化监控；对零部件及
设备未来可能发生的异常情况进行告警。支持对监控异常情况的查询与 追溯。
提供辅助接触网维修的修前评估报告
1、总体架构 2、技术支撑 3、业务逻辑
技术方案——总体架构
PHM
“三”大业务能力 + “六”大业务应用 = 一体化健康管理平台
技术方案——技术支撑
？如何实现刚性接触网智能健康管理平台 —— 一体化信息平台
刚性接触网智能健康管理平台由框架提供者和应用提供者 两部分组成。框架提供者包括基础设施、平台、处理框架、 信息交互/通信和资源管理5个活动；应用提供者包括数据 收集、预处理、分析处理、可视化和查询5个活动
1.1 背景意义
刚性接触网检修模式
检测模式
维修模式
车载/人工 自动化检测装备 三级修程
有效利用数据 优化维修策略
非周期
接触网修程 故障修——小修——大修
解决以下问题 能构建接触网健康指标体系吗？ 能评估接触网运行过程的状态吗？ 能预测各类缺陷的发展趋势吗？ 能估计零部件发生故障的概率吗？ 能估计二级修维修前剩余时间吗？
搭建刚性接触网设计与运行过程数据的私有云平台 建立基于大数据架构的刚性接触网集团级数据中心 规范刚性接触网全寿命周期数据的统一标准化编码 实现与各类检测装备、管理信息系统、小型数据中心的互联互通 实现刚性接触网各级零部件及设备全寿命数据可视化查询
建立刚性接触网服役状态的健康评价体系 实现刚性接触网缺陷趋势分析、零部件故障预测、维修剩余时间估计 实现刚性接触网关键零部件剩余寿命估计
技术方案——业务逻辑
功能二：设备管理
以图形化的方式展现接触网设备BIM数据的全生命周期
➢ 设备的BIM数据模型
接触网零部件技术状态 全寿命周期信息 2D图纸（设计） 3D模型（设计） 技术规格（设计）
有限元分析模型（设计） 生产装配（施工）
运行过程跟踪（运行）
技术方案——业务逻辑
示例：设备地图、设备看板、同步显示
GB/T 35589-2017 信息技术大数据技术参考模型
基础设施：为PHM系统提供必要的物 数据收集：负责处理与数据采集层的
理资源，包括网络、计算、存储和环境。 接口和数据引入。
平台：包括逻辑数据的组织和分布，支 预处理：包括数据清洗、数据规约、
持文件系统方式存储和索引存储方法。 数据标准化、数据格式化和存储。
能预测零部件的剩余寿命吗？
1.2 PHM方法论
1.2 PHM方法论
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
建设目标
总体目标
刚性接触网智能健康管理系统
刚性接触网全寿命周期数据
基于GIS
（设备地图）
基于接触网示意图
（设备看板）
多图层可视化
（同步显示）
技术方案——业务逻辑
功能三：统计分析（主要统计量）
零部件故障 /参数异常
TG/GD 124-2015
• 故障强度 • 参数异常频度 • 平均故障间隔时间 • 平均参数异常间隔
处理框架：提供必要的基础设施软件以 分析：根据接触网运行维修的要求，
支持实现应用程序能够满足数据量、速 确定分析数据的算法，从数据中提取
度和多样性的处理，包括批处理、流处 指导运行维修的信息，形成维修策略。
理，以及两者的数据交换与数据操作。 可视化：提供给数据消费层的数据元
信息交互/通信：包含点对点传输和存 素和呈现分析功能的输出。
刚性接触网是地铁供电的主要形式
北京新机场线——国门第一线
160公里/小时（最高）
地下 21.981公里 刚性接触网 架空/路基 17.917公里 柔性接触网
刚性接触网服役状态 健康、可靠
某地铁 刚性接触网
年均三百余起
智能运维技术
刻不容缓
1.1 背景意义
地铁刚性接触网的巡检对象
表征参数 characteristic parameter
接触网健康指标
一级 指标
可靠性指数
可用性指数
二级 指标
故障率、故障密度、零部件及设备 可靠度、平均故障间隔时间、故障 间隔时间密度、故障间隔时间率、 参数异常率、参数异常密度、参数 异常可靠度、参数异常间隔时间密 度、参数异常间隔时间率
不可用度、供电臂平均中 断供电频率、供电臂平均 中断供电持续时间指数、 中断供电累计时间、中断 供电平均持续时间
可维修性指数
维修人时、维 修度、修复率、 故障修复时间
技术方案——业务逻辑
功能一：运行监控
评分考核：各类各级评价结果扣分值 → 车间、班组 评分
多个维度评分考核(
)
弓网性能 大值评价
技术状态 扣分评价
标准化管理
扣分评价 ……
依据
TG/GD 124-2015
自定义
各局标准化 制度
性态告警：零部件发生故障可能性、维修前时间估计值、关键零部件剩余寿命
刚性接触网几何、接触线平顺性、弓网受流等能够描述接触网系 统运行状态的参数 参数异常：测量的描述接触网运行状态的参数与真实的、设计的 或理论上正确的值之间的差异
技术状态 technical condition
在刚性接触网服役过程中，零部件及设备所表现出来的形态 故 障：接触网零部件及设备不能完成机械荷重、允许温升、 载流量、规定电气作用等要求的功能状态
储转发两种通信模型。
查询：通过使用处理和平台框架来检
资源管理：计算、存储及实现两者互联 索数据分析结果，并响应数据消费层
互通的网络连接管理。
的请求。
Fra Baidu bibliotek
技术方案——技术支撑
⑩访问
⑧分析
⑨可视化
大数据与云计算技④ 信交互术通 ③处理框架 ②平台
⑥数据收集
⑦预处理
⑤资源管理 ①基础设施
技术方案——业务逻辑
地铁接触网故障预测与健康管理
目录
1
1st Part 背景意义
2
2nd Part PHM目标
3
3rd Part 技术方案
4
4th Part 团队与工作基础
1、背景意义 2、PHM方法论
1.1 背景意义
城市轨道交通
截至2018年底
运营里程
5766公里 （地铁4511公里）
开通城市
36个
在建里程
6374公里