机车车载安全监测系统

机车车载安全监测系统

郭瑞霞1  张妍玮2 江蕾蕾3

中车太原机车车辆有限公司 山西省 太原市 030027

摘要：近年来，我国的机车安全问题越来越受到重视。机务安全监测检测数据是中国铁路机车运行时的重要信息，对其进行分析诊断及评估预测对保障机车运行安全有重要作用。文章首先分析机车安全监测产品现状，其次探讨机车车载安全防护系统，从而实现了机车故障诊断的远程化、智能化与协同化，为机车的安全稳定运行提供保障。

关键词：机车车载安全防护系统；中央处理平台；地面专家系统

引言

安全是铁路运输的永恒主题。近年来，随着铁路装备技术的革新和安全管理水平的提高，有效地保障了机车在担当列车牵引任务过程中的行车安全，基本杜绝了列车运行过程中的行车安全事故。

1机车安全监测产品现状

机车作为铁路运输过程中的重要移动装备，其安全性对列车运行起到至关重要的作用。近年来，各铁路局站段从自己的运用要求及实际情况出发，加装了机车关键部位视频监视及火灾警报系统、走行部检测装置、电力机车车顶绝缘检测装置等。但这些监测设备都采用分布式独立安装，单独供电、单独诊断、单独显示，给司机现场操作与设备管理维护带来了极大不便；另外，我国机车车型多、分布广，电力/内燃、客运/货运、不同功率等级、不同速度等级、不同技术平台、不同运用地域等因素，形成了对监控内容的不同需求，导致我国机车安全监测设备种类多、型号多、厂商多，迫切需要一个平台化的装置对这些监测设备进行综合集成。

2机车车载安全防护系统

2.1远程防火监测

一般防火监测系统的探测设备主要有光电感烟探测器、典型感温探测器、火焰探测器、感温线缆等设备。6Ａ系统的远程防火监测主要设备为光电感烟探测器，该设备是利用火灾烟雾对光产生吸收和散射作用来探测火灾的一种装置，通过对散发在空气中较高温度的混合气溶胶，即未完全燃烧的液、固分解生成物与冷凝物微小颗粒进行探测报警。远程防火监测子系统的应用，及时避免了多起较严重的火灾事故。通过6Ａ机车车载监测系统的远程防火监测子系统的监测数据，把线下定期检查转移到了线上实时监测。

2.2故障诊断

基于机务安全监测检测数据平台的机车运行数据和故障数据，通过智能清洗，快速识别并智能屏蔽次生故障，并对清洗前后的故障信息进行对比及关联分析。对筛选后的真实故障信息，基于LKJ,TCMS,6A,LMD以及TCDS等系统数据，利用波形图、故障树等手段，分析故障发生原因，指导检修维护人员对故障进行处置；可对需整备作业的故障进行提票，进而形成故障处置闭环。通过故障智能化诊断，降低工作难度，提高数据分析效率、处置效率、应急指挥效率、减少技术人员工作量，降低人为处置失误率。

2.3软件总体方案

（1）车载软件。主要是主机软件（包括主控、通信、定位插件软件）和LKJ软件。LKJ软件包括实现调车作业安全控制的基本控制软件和复用的LKJ屏幕显示器软件。①主机软件：存储各站场基本信息，通过电台插件获取站场实时状态信息，利用定位插件的精确定位信息或屏幕显示器提供的人工定位信息，实现机车的定位跟踪功能；向LKJ发送前方进路上的防控信息，实现最终的安全控制。②LKJ软件：存储站场基本数据信息，通过CAN总线实时获取站场设备状态信息，即时接收主机发送的前方信号编号、状态、距离、车位等安全控制信息。站场设备状态信息及安全控制信息全部LKJ显示器上复示，便于乘务员较为直观、清楚的掌握。（2）地面软件。主要有行车许可运算服务器软件、BDS差分服务器软件、站场信息接口服务器软件、通信服务器软件等。①行车许可运算服务器软件根据机车位置、综合站场地图、TDCS/CTC系统实时信息综合计算生成调车进路信息和调车防护信息。②BDS差分服务器软件接收地面卫星地基参考站发送的差分数据，为车载设备提供一定区域的卫星差分数据，车载设备利用差分数据修正位置误差，实现机车的精确定位（分米级）。③站场信息接口服务器软件与TDCS/CTC系统、机务段股道管理自动化系统进行接口，从站场信息系统获取进路、轨道电路和信号状态等信息，并转换成本系统特定的数据格式后发送给行车许可运算服务器。④通信服务器软件主要进行铁路数据网、M-GRIS和MTUP网络间的数据传输管理，并负责机车接入认证及鉴权管理。

2.4地面数据中心建设

地面数据管理维护中心利用地面专家系统和数据库技术，通过铁路办公网络汇集车载监测系统数据，提供数据共享和各监测系统综合诊断分析，对各在途运行机车的状态进行评估。建设6A系统地面数据中心，用于全路6A系统机车的远程支持、数据分析、报表汇总、状态跟踪等。为铁道管理部门对6A系统的全局管理做好服务，为运用单位对机车动态跟踪提供支持，为主机厂对机车状态评估提供参考。针对数据库中海量数据进行特征提取和统计分析，研究基于主元分析的数据解耦办法，建立基于动态贝叶斯网络的统计识别框架，利用序列蒙特卡洛方法构建相应的系统模型。挖掘出海量数据潜在联系的模式（相关、趋势、聚类、轨迹和异常），对数据进行深入分析，回归预测，发现其潜在的模式特征及变化趋势，从而对机车运用状态做出预测。

2.5制动监测

制动监测子系统中的停放制动监测设备主要是停放制动非正常施加监测功能的独立模块，由制动监测主板、监测子板、压力变送器、连接器、线缆组成。把列车管压力值发送给制动监测子板卡，结合车载微机系统提供或触点传递的弹停制动阀被隔离信息，监测机车运行过程中停放制动异常施加状态，并把结果通过制动主板卡发送给中央处理平台。通过6Ａ机车车载监测系统的制动监测子系统的监测数据，把部分制动系统故障的处置形式从事后处置转移到了提前干预，并且利用ＣＭＤ系统实现了从回段线下故障定位到途中线上故障实时定位的功能。

2.6数据集成技术

数据集成服务（data integration，DI）是一种以能够提供设计、调度、监控和管理抽取、转换和加载(extract,transformand load,ETL)过程为核心功能的服务，其提供同构/异构数据源之间批量数据迁移，帮助客户实现数据自由流动；而不少开源软件都能实现数据自由流动、批量数据迁移，支持客户各种类型数据源之间的数据迁移，支持大多数常用的数据源类型，涵盖关系数据库、文件服务器及NoSQL数据库等。这些数据源绝大多数既可以作为源，也可以作为迁移目的。

结语

为顺应新时代铁路发展趋势，推动机车从传统维护方式到以大数据为支撑的智能化维护方式的改变，本文提出一种融合机车状态、安全和监测信息的智能化机务安全监测检测数据平台，其基于机务安全监测检测数据深入挖掘与应用，紧密围绕“人-车-图”对在途机车设备进行状态监测、远程诊断和故障排除，实现安全风险实时防控，预估机车质量状态，定位故障并确定修程，为机车运、管、修提供数据支撑，从而提高经济效益，为智慧机务奠定基础。但与此同时，由于存在数据接收不全、系统接入量不足的问题，导致目前尚未能完全有效地打破系统壁垒。后续将按照机务信息一体化建设方案，在数据的接入广度和深度上持续推进，从而实现机务数据的有效综合利用。

参考文献

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[2]唐献康，李均良．机车安全信息综合监测装置的研制[J]．机车电传动，2000(4)：22-25．

[3]黄采伦，樊晓平，陈特放．列车故障在线诊断技术及应用[M]．北京：中国铁道出版社，2006．