地鐵車輛牽引控制單元的故障診斷方法

王森

軌道交通的建設(shè)和安全運行是我國城市建設(shè)的重要內(nèi)容，也是直接關(guān)系著居民日常出行的便利及安全的重要因素。隨著我國軌道交通建設(shè)的不斷發(fā)展，技術(shù)水平不斷提升，對故障的診斷和處理能力也不斷提，在地鐵和車輛的運行過程中，牽引控制單元是地鐵車輛牽引系統(tǒng)的重要組成部分，一旦牽引控制單元出現(xiàn)故障，會造成車輛運行過程中的安全隱患，給廣大乘客帶來一定的威脅。本文通過探討地鐵車輛牽引控制單元的故障診斷方法，為地鐵車輛的安全運行提供保障。

地鐵車輛;牽引控制單元;故障診斷方法

地鐵車輛的牽引控制單元，是一種用于地鐵車輛的模塊化微處理器控制單元，牽引控制單元是SIBAS32系統(tǒng)的中的重要組件，一般用來控制鐵路車輛和地鐵車輛的牽引系統(tǒng)，是地鐵車輛牽引控制系統(tǒng)中的核心組成內(nèi)容。在地鐵車輛的日常運行過程中，牽引控制單元需要保持穩(wěn)定的工作狀態(tài)，一旦其發(fā)生系統(tǒng)故障，很容易給車輛運行帶來影響。因此，地鐵車輛牽引控制單元的日常維護保養(yǎng)、故障發(fā)現(xiàn)與排除是地鐵車輛管理單位的重要工作職責(zé)，技術(shù)人員需要根據(jù)故障診斷方法快速找到地鐵車輛牽引控制單元中發(fā)生故障的環(huán)節(jié)，并迅速進行故障處理，才能確保地鐵車輛運行的穩(wěn)定性，為市民安全出行提供保障。

一、目前我國地鐵車輛故障診斷的發(fā)展現(xiàn)狀

故障診斷系統(tǒng)對地鐵車輛的安全運行而言至關(guān)重要，直接影響著市民出行安全，目前國際上的技術(shù)先進國家針對地鐵車輛都配備了故障診斷系統(tǒng)，我國是世界范圍內(nèi)在地鐵車輛建設(shè)上走在前列的國家之一，但我國針對地鐵車輛故障診斷的技術(shù)和系統(tǒng)建設(shè)，較先進國家而言起步較晚且技術(shù)水平還存在一定差距。但一段時間以來，我國政府及交通部門對地鐵車輛故障診斷系統(tǒng)的建設(shè)一直非常重視，已經(jīng)建立了一定的地鐵車輛故障診斷裝置，且具備了一定的技術(shù)經(jīng)驗，在未來一段時間內(nèi)，我國仍將致力于對地鐵車輛故障診斷方面的技術(shù)研發(fā)和技術(shù)更新，以求實現(xiàn)更為智能化、精確化、系統(tǒng)化的地鐵車輛故障診斷技術(shù)。

二、地鐵車輛牽引控制單元故障診斷系統(tǒng)的發(fā)展

而對于地鐵車輛牽引控制單元的故障診斷而言，需要在牽引控制系統(tǒng)運行的過程中對其工作狀態(tài)進行實時的監(jiān)測，并準(zhǔn)確判斷出故障所在的位置，分析故障類型并確立相應(yīng)的故障處理措施。一般而言地鐵車輛牽引控制單元的故障診斷系統(tǒng)可以分為車外診斷系統(tǒng)和車載診斷系統(tǒng)兩種。車外診斷系統(tǒng)就是使用牽引控制系統(tǒng)的專業(yè)檢測儀器對故障進行準(zhǔn)確判斷，通過測試臺進行故障模擬，準(zhǔn)確判斷故障原因。這種故障診斷系統(tǒng)的優(yōu)點是準(zhǔn)確率較高，且操作安全，但缺點是由于地鐵車輛在運行中牽引控制單元的故障時隨機出現(xiàn)的，且具有不穩(wěn)定性，因而故障排查的實踐相對較長，故障捕捉的難度也相對較大;而車載診斷系統(tǒng)就是利用地鐵車輛運行中牽引控制單元的各項參數(shù)數(shù)據(jù)，對其進行分析，通過參數(shù)的監(jiān)測和分析，準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)異常，并進行精準(zhǔn)的定位和準(zhǔn)確的故障判斷。

三、地鐵車輛牽引控制單元的故障診斷方法

針對地鐵車輛牽引單元的故障診斷，目前我國主要采用三種方法：

（一）以數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)的診斷方法

這種診斷方法是建立在對被診斷的對象進行數(shù)學(xué)建模的基礎(chǔ)上的，按照數(shù)學(xué)方法對地鐵車輛牽引單元的故障進行信息計算，從而通過數(shù)學(xué)模型對地鐵車輛牽引控制單元進行結(jié)構(gòu)拆分，并準(zhǔn)確診斷故障部分和故障原因。

（二）以信號處理為基礎(chǔ)的診斷方法

信號處理診斷方法就是利用地鐵車輛的信號進行建模，通過函數(shù)計算、頻譜分析、小波處理等要素，對地鐵車輛牽引控制單元的信號進行測試和分析，提取信號中關(guān)于信號頻率、信號波值、信號方差等的數(shù)據(jù)，從而通過信號信息準(zhǔn)確判斷故障位置和故障種類的診斷技術(shù)。

（三）以人工智能為基礎(chǔ)的診斷方法

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，人工智能的應(yīng)用為各行各業(yè)提供了巨大的便利，人工智能在地鐵車輛牽引控制單元的故障診斷中同樣發(fā)揮著巨大作用。其可以通過數(shù)學(xué)計算和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的綜合應(yīng)用，對地鐵車輛的牽引故障單元進行準(zhǔn)確的故障檢測和診斷，其結(jié)果準(zhǔn)確率高，且反應(yīng)迅速。

四、地鐵車輛牽引控制單元故障診斷系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展趨勢

隨著我國在軌道交通建設(shè)及維護技術(shù)上的不斷提升，在未來我國將不斷致力于地鐵車輛牽引控制單元故障診斷系統(tǒng)的技術(shù)更新和優(yōu)化，更多依靠電子技術(shù)與人工智能，將故障檢測與故障控制和處理等技術(shù)進行融合，并不斷提升地鐵車輛牽引控制單元故障處理系統(tǒng)的智能化和自動化程度。

（一）牽引控制單元的故障分析自動化

通過大數(shù)據(jù)分析與人工智能等技術(shù)，對地鐵車輛牽引控制單元的運行參數(shù)進行智能化的分析和計算，如對系統(tǒng)記錄的牽引電動機的電流參數(shù)進行檢測和數(shù)據(jù)分析計算，從而判斷電流產(chǎn)生異常的原因，找出問題的所在，為維修人員提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)支持和幫助。

（二）牽引控制單元的故障檢測自動化

通過機電一體化和傳感技術(shù)的發(fā)展，對地鐵車輛牽引控制單元的故障進行自動化、智能化的檢測，采集有效的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)計算對故障位置和故障原因進行科學(xué)排查。

（三）對牽引控制單元故障檢測結(jié)果的精準(zhǔn)分析

借助大數(shù)據(jù)技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，對地鐵車輛牽引控制單元在日常運行中的數(shù)據(jù)進行有效的監(jiān)測、篩選、整合、計算等，確立有效數(shù)據(jù)，為牽引控制單元的運行質(zhì)量和穩(wěn)定性提供科學(xué)的管理，一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，系統(tǒng)能夠精準(zhǔn)化定位故障位置，并查找解決方案。

（四）對牽引控制單元故障信息的網(wǎng)絡(luò)化分析

由于地鐵車輛型號的不同，對牽引控制單元的不同故障信息也存在著一定的差異，如果全部由維修人員依靠人力的方式進行故障排查、診斷和處理的話，效率很低、工作難度極大，且容易出現(xiàn)失誤，而通過牽引控制單元故障信息的網(wǎng)絡(luò)化分析，可以提升數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)分析和計算的效率，利用大數(shù)據(jù)對不同車型、不同配件型號、不同牽引控制系統(tǒng)的車輛牽引控制單元進行科學(xué)的管理，為維修人員的維修工作提供數(shù)據(jù)吃撐。

結(jié)語：

針對地鐵車輛牽引控制單元的故障診斷工作而言，應(yīng)合理利用大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)等先進的科學(xué)技術(shù)，不斷提升故障診斷的效率和準(zhǔn)確度，有效配合維修人員開展地鐵車輛牽引控制系統(tǒng)的故障排查和維修，從而提升工作效率，降低錯漏，為地鐵車輛的安全運行提供保障。

參考文獻

[1]劉志亮，潘登，左明健，李興林.軌道車輛故障診斷研究進展[J].機械工程學(xué)報，2016（14）：134-146

[2]盧海明. 地鐵車輛牽引控制單元的故障診斷方法[J]. 電力機車與城軌車輛， 2017（1）：68-71.