基于大数据分析的动车组零部件修程修制优化研究

基于大数据分析的动车组零部件修程修制优化研究

张志涛

中国铁路北京局集团有限公司北京动车段北京102600

摘要：自2007年动车组上线以来，我国已积累了大量的动车组运维数据，这些数据中蕴含着动车组性能变化规律和故障诊断信息，为进一步开展修程修制优化和寿命研究创造了条件。但由于数据量大且增长迅速、数据类型多、无效的干扰数据多、数据处理实时性要求高等原因，使得传统的数据处理技术难以满足应用需求。本文通过开展基于大数据分析的动车组零部件修程修制优化研究，掌握动车组关键零部件性能随运营里程或运营时间的增加的变化趋势，基于大数据评估分析零部件的实际使用寿命，对修程修制进行优化，避免过度修或欠修，提高维修质量和效率，降低维修成本。

关键词：大数据；动车组；零部件修程；修制优化

1研究方法

（1）总结需要研究的部件的结构、功能和主要性能参数，分析影响寿命的关键部件，分析关键部件的结构、功能、主要性能参数和可替换性。（2）系统梳理维修使用中存在的问题和原因、处理措施、发生次数和概率，并对数据进行统计分析。（3）通过对比分析新产品与旧产品的性能差异，得出关键部件寿命性能的退化趋势和寿命规律。（4）结合关键部件的设计寿命和研究试验结果，进行关键部件的失效分析（失效后果），更换既有车辆或车库的可行性分析，并对试验结果进行分析。提出了应急处理措施，分析判断了故障修复的可行性，论证了优化的可行性。

2主要关键技术

2.1多源数据融合技术

数据融合是以一定的规则处理来自不同业务系统的数据，并以统一的形式输出存储的数据的过程。动车组的维护数据主要来自运行维护管理系统、产品设计数据管理系统、车载无线传输系统、动车组故障日报表、专家结论等，这些数据是手动输入故障数据的一部分，是自动记录故障数据的一部分。系统的TA。动车组维护数据存在输入重复、数据丢失、记录格式不一致、数据存储分散、不交互等问题。为了保证数据分析结果的准确性、完整性和统一性，需要对多种数据形式的信息进行整合，然后进行数据统计分析，为维修系统的优化和寿命研究提供更准确的数据基础。

数据融合子系统的集成强调了源数据的转换，即按照设定的转换过程，将数据处理成整洁、清晰、易于跟踪的分析和满足维修系统优化和部件寿命分析要求的数据表。S.

2.2维修策略优化技术

首先，根据动车组各部件的故障数据进行了故障模式分析。重点分析了零件失效的产生和分布特征，建立了维修计划分析模型。采用蒙特卡罗方法得到了动车组部件维修周期的优化分析结果。

基于维修计划优化分析的结果，建立了动车组部件故障预测模型，计算了各部件故障模式的故障分布函数。基于蒙特卡罗算法对故障的发生进行了模拟，对故障预测进行了研究。

在寿命研究中，主要有两个步骤：（1）基于威布尔分布，对现有部件的故障记录数据进行分析，通过计算概率值得到故障记录数据的分布参数；（2）基于计算出的分布参数和d根据维修时间和资源确定的一些参数，建立了动车组零部。通过计算零件的维修和故障模型，可以得到动车组部件的最佳维修时间。

AvSim（AvailabilitySimulation，可用性仿真）模块主要用于优化系统及各零部件的性能，并主要针对各部类的可维修性和可用性。通过该模块可建立系统和备用件的成本模型，能够进行系统费用及相关费用的对比。基于蒙特卡罗方法，可充分考虑零部件老化问题及备用件库存状况，优化维修策略，模拟各零部件的故障隐患以及所采取的措施。对于维修间隔、预计故障数、备用件等级等，此模块也可进行优化分析。

本方法可分析复杂变量影响下的系统特性，充分考虑不同的故障状态及维修策略。蒙特卡罗仿真法对故障和维修分布进行了大量采样，具有很强的适用性，避免了繁琐的数学求解和公式推导。

3零部件修程修制优化研究

本文以客室门及座椅为例进行修程修制的优化研究，表1、表2分别为客室门及座椅故障数据经治理和融合后的数据格式。

根据融合之后的数据，筛选出客室门对应的故障数据，根据维修或更换客室门的关键需部件，如门控器、电机、防跳轮等，筛选出关键故障数据，再根据威布尔分布计算出故障数据的累积概率函数，根据计算出的参数，利用蒙特卡罗算法计算出客室门的最佳维修时间。在不可用度达到最低点的时候即维修的最佳时间，建议维修时间为10200h。考虑动车组平均日运行时间、平均停站次数、检修维修时长等因素，客室门的实际动作时间按2.5h/日计算，可换算为维修间隔达11年以上。

根根据融合之后的数据，筛选出座椅对应的故障数据，根据维修或更换座椅的关键部件，如滑条、弹簧、脚踏等，筛选出关键故障数据，再根据威布尔分布计算出故障数据的累积概率函数。根据计算出的参数，利用蒙特卡罗算法计算出座椅的最佳维修时间。在不可用度达到最低点的时候即维修的最佳时间，建议13140h之后维修。考虑动车组平均日运行时间、检修维修时长等因素，座椅的实际承客时间按5h/日计算，可换算为维修间隔达7.2年以上。

4我国高速动车组检修系统

通过比较不同国家的维修体制，得出我国高速列车机组的动力是集中还是分散，维修周期和周期的制定原则应首先借鉴国外高速列车维修体制的经验。以先进的维修检测设备为基础，以高度信息化的管理体系为支撑，以全面有效的维修人员培训为前提，介绍国外动车组先进的维修理念、标准和方法，以确保动车组的安全、高效。

检修制度是在一定的检修思想指导下制定的一套规章制度。包括：检修计划、检修类别及级别、检修方式、检修组织机构、检修制度、检修考核指标体系。它可以分为两个系统，一个是以“预防为主”的维修思想为指导，以磨损理论为基础的计划性预防性维修系统，另一个是以“以可靠性为中心”的维修思想为指导，以故障统计理论为基础的预防性维修系统。军械学思想。为保证客运专线列车的快速、安全、舒适、高效运行，结合我国国情、路况和机车车辆实际，制定了我国客运专线检修制度。中国的库存运营和检修。

无论是集中供电还是分散供电，考虑到高速率的特点，动车组维护周期的制定原则可分为一级维护、二级维护、三级维护和四级维护。列车维护系统，考虑机车制造和维护水平及我国传统习惯。

各级维修过程的内容：各级维修的顺序是根据一定的原则确定的：一是基本清洁；二是根据各级维修周期，对最容易出现问题的部位先进行维修，再进行维修。对应进行较高级别修理的零件进行外观检查和试验。

目前，我国动车组各级维修的内容概括如下：（1）一级大修例行检查。更换、调整和补充易损件，检查各部件的状态和性能，特别是车下悬挂部件的安装，包括受电弓、转向架、运行装置、制动装置、电气设备、自动门和车内的外观检查。设备。（2）二次大修重点大修。动车组的性能试验和安全试验按规定要求进行，包括受电弓、高压电路、主电路、辅助电路、控制电路、自动门、制动装置、转向架、运行装置、车体的状态、功能和性能的检修。仪器、车内设备及辅助设备，重点检查。轮对踏面和轴。（3）重要部件三级大修解体检修。转向架及其主要部件分解修理，包括转向架、牵引电机、传动装置、运行装置、弹簧装置、制动装置等，分解后对主要部件进行彻底仔细的修理，并对车轴进行检查。（4）四级检修系统整体分解检修。主系统分解检修，包括受电弓、高压回路、主回路、辅助回路、控制回路、自动门、制动装置、转向架、牵引电机、传动装置、运行装置、弹簧装置、制动装置等解体后的主要部件。必须进行全面细致的修理和车轴探伤。（5）车辆五级大修完成分解大修。对整车进行分解检修，大范围更换零部件，对车身进行喷漆。

结论

目前动车组作为客流运输的主力，而保障动车组能够安全可靠的运行就得依靠动车的检修质量，所以动车段的合理检修会越来越重要。

参考文献：

[1]陶瑶.动车组可修复备件的两级库存控制方案研究[D].北京交通大学,2018.

[2].动车组检修智能组装扭矩控制系统[J].上海铁道科技,2018(01):2.