故障树分析法及其在系统可靠性分析中的应用 和谐电力机车车载数据处理与专家诊断系统的开发与应用

摘要： 摘要：介绍了和谐电力机车车载数据处理与专家诊断系统开发的必要性、技术特点、结构功能； 基于和谐电力机车数据资源在机车质量控制中的作用，阐述了CMD系统、大数据智能专家系统和外部系统三部分实现的功能：机车数据无线转储、数据处理、和故障诊断。

摘要：介绍了和谐电力机车车载数据处理与专家诊断系统开发的必要性、技术特点、结构功能； 基于和谐电力机车数据资源在机车质量控制中的作用，阐述了CMD系统、大数据智能专家系统和外部系统三部分实现的功能，系统介绍了机车数据无线转存、数据处理、故障诊断、故障处理流程和方法等。

关键词：机车数据、处理、诊断分析、开发应用

建筑领域论文投稿刊物：《电力机车与城市轨道车辆》（双月刊）创刊于1978年，由中国南车株洲电力机车厂主办。 本刊面向铁路干线电力机车、动车组和城轨车辆、配件及专用材料的研究、制造和应用单位。 面向有关单位的领导干部、专家学者和工程技术人员。 面向高等院校、中专院校。 专业的教师和学生。 主要栏目：专题研究、综述与评述、研发、制造技术、检测与测试、他山知识、应用与维护、技术动态。

1 概述

和谐电力机车是高度集成化、信息化、网络化设计的大功率新型电力机车。 车载数据资源的有效利用对于故障诊断分析、保障机车运行安全、提高检修维护效率具有重要意义。 近年来，随着和谐电力机车在各道路上的广泛使用，传统的手工数据转储分析的数据处理方法存在明显的弊端。 因此，开发基于智能机车的车载数据处理和诊断分析技术非常有必要。

2 系统开发的必要性及可行性分析

2018年10月，我段装备客货运和谐电力机车86台，其中HXD1C电力机车50台，占和谐电力机车的58.1%。 是我段主力货运机型，承担徐州北至云台山的任务。 59区间承担货运列车牵引任务，约占我区间货运牵引任务的59%。

在系统开发之前，我们段各机车的数据处理方法都是人工装载到列车上并使用笔记本电脑进行转储，数据分析师对数据进行手工整理和分析。 转储分析效率低故障树分析法及其在系统可靠性分析中的应用，数据分析不准确、不全面，信息反馈耗时。 响应不及时等问题不利于机车故障隐患的防范，也制约了机车维修效率和运行效率的提升。

硬件设施方面，近年来，我段先后建立了标准化检修场、机车大数据分析室、机车在线地面巡检系统、检修安全监控系统、检修作业管理平台、机车检修作业管理系统等机车自动化和信息设施。 具备兼容和支持机车数据处理和诊断系统开发的硬件条件。 基于以上条件，我科于2018年3月开始研发和谐电力机车车载数据处理及专家诊断系统，截至2018年8月，项目已基本完成。 9月份，进入全面优化调试阶段。 10月，进入试运营阶段。

3技术特点及应用功能

（1）应用功能：和谐电力机车车载数据处理与专家诊断系统实现车载数据无线转储、独立诊断分析、故障报修等功能，并对多系统数据进行关联分析，如机车TCMS数据、6A数据、LKJ数据。 和故障诊断，充分发挥车载数据资源在机车故障诊断、车辆精准抢修、保障安全方面的作用，大幅减少人工操作。

(2)专家诊断系统的数据采集不改变机车的固有结构和数据组成，系统在数据采集过程中不会对机车产生任何不利影响。

(3)专家诊断系统的数据传输应采用无线方式(考虑到人工倾倒)，无线网络的覆盖范围为区段指挥部机车维修作业区域。

（4）系统兼容windowsxp、windows7、windows8/10等多种操作系统的32位、64位应用环境。

4 数据处理与专家诊断系统的组成及功能

4.1 数据处理与专家诊断系统框架由CMD系统、大数据智能专家系统、外部系统三部分组成。 CMD系统由数据源和数据转储链接组成。 数据来源主要为TCMS、LDP、6A系统、JK11430设备等车辆数据，通过WLAN转储、手持终端转储等方式转存数据，并将数据存储在大数据平台上。

大数据智能专家系统：由大数据平台（分段数据服务器、大数据平台、数据库、协议解释器等）和应用平台两部分组成。 大数据平台的数据通过数据算法与应用平台进行交换。 专家系统应用平台：由数据清洗、管理分析、故障诊断、故障预警、应急响应、健康评估、专家知识库、算法配置、协议解释器等应用功能组成。 核。 外部系统：主要由车号识别系统、维修场维护系统、维修系统、6A地面分析软件、TCMS地面分析软件、JK11430分析软件等组成。

以上三部分构成了数据处理和专家诊断系统的基本框架，满足我司HXD1C大功率机车的数据处理需求。 由于此前已经逐步建立了第三部分，此次开发的和谐电力机车车载数据处理与专家诊断系统由两部分组成：CMD离线数据WLAN无线转存系统和和谐电力机车大数据专家诊断系统。 作品。

4.2CMD离线数据WLAN无线转存系统

WLAN无线数据转储，该功能是整个诊断系统的基础，实现了机车数据从转储到分析整个过程的自动化。 CMD离线数据WLAN无线转存系统主要由机车车载CMD系统、分段WLAN下载专用网络路由器、数据库服务器组成。 当机车进入路段时，首先识别车号。 机车车载CMD系统连接区段WLAN网络，通过无线网络自动转储车载数据如6A、LKJ、LDP、TCMS等到数据库服务器（或通过手动转储）手持终端）。 机车数据下载、分析、转储的整个过程已实现自动化。

CMD车载设备与地面WLAN通信，实现无线数据下载和断点续传，总下载时间不超过20分钟。 下载的数据在数据服务器中解析处理后，转储到相应的数据服务器，再通过大数据专家系统解析存储故障树分析法及其在系统可靠性分析中的应用，并自动通知机务段内的授权客户端。 内容包括：当前转储的数据文件的详细信息和进度； 机车当天入库、机车正在转储、机车转储成功、历史转储查询功能。

4.3 专家诊断系统平台

(1)系统构成：基于车辆数据的分析与应用。 大数据专家诊断系统的功能结构主要由信息概览、文件下载、故障诊断分析、机器系统票务管理、统计和报告自动生成、专家知识库等组成，可实现WLAN自动下载、分析机车数据转储、机车巡检数据分析诊断、机车历史档案及故障处理状态查询。 数据下载和分析无需人工操作，即可进行故障诊断。 通过故障分类统计显示、故障统计表、故障百分比分布图、故障个数统计图、故障树等方式呈现，并可与机车检修操作系统进行数据交换。

(2)应用功能。 大数据专家诊断系统主要具有以下功能： 数据存储和清理功能。 自动快速分析并存储当前行程数据，无需人工操作； 根据故障时的状态数据以及前后的相关故障条目，对下载的TCMS数据中的众多故障进行智能筛选和清理，细化需要处理的故障，智能屏蔽二次故障和库内测试故障，排除故障无效故障。 b. 故障分析与诊断。 该功能是整个诊断系统的核心功能。

专家诊断系统对机车数据进行清洗后，可以集中分析诊断故障。 根据诊断分析结果，提供详细的波形分析、故障树分析、处理手册，并自动诊断故障原因，并实现与现有维护系统的集成。 数据交换，提供机器系统和故障排除措施。 C。 相关性分析。 将故障信息与LKJ、6A以及一些TCMS数据进行关联分析。 事件记录需要根据当前故障提取相关的事件记录数据。 事件记录关联分析需要提供多样化显示的列表和波形，实现事件记录（运行情况）的自动关联诊断分析，并根据故障特征自动关联长时间运行的任务。 健康）状况。

d. 故障排除。 根据诊断结果，提供相应的故障物理定位和故障排除手册，指导机车故障排除。 e. 关键运动部件的寿命诊断。 系统可以通过关键动作元件（主断路器、接触器、动作开关等）的累计动作次数和一个阶段内的平均动作时间来判断其动作性能，并与技术规范中的额定参数进行比较以确定其性能趋势。 主动预警。 F。 查询、统计和报表：系统具有机车历史档案查询、机车故障处理状态查询功能； 并通过机车系统6票务管理，对机车临修票退票状态进行统计和查询，实现对故障处理过程的全程监控，持续跟踪变化，为机车提供数据支持和机车故障趋势分析维修技术管理。

5 专家诊断系统故障诊断分析流程

机车入库后，CMD离线数据WLAN无线转储系统自动下载数据并导入专家系统。 专家系统自动分析机车当前数据，进行清洗，并显示在系统界面上。 操作人员检查“清洗后故障数”确认，如果为0，则无需进一步分析； 若不为0，则对机车故障报警数据进行详细分析。 点击详情栏中的查看按钮，可以查看机车故障报警的具体情况，并通过机车数据记录确认故障原因。 您可以点击处置手册了解故障原因； 点击知识库即可查看，并根据维护和处理措施检查和处理故障。

六，结论

机车车载数据处理及专家诊断系统自开发使用以来，在和谐机车的诊断、预防和质量控制方面发挥了积极作用，特别是在机车故障的早期预测分析、早期预防等方面发挥了积极作用。安全隐患管控，故障精准处理。 明显的。 系统使用过程中，通过积累机车故障数据和诊断分析经验，我们将不断优化系统，完善机车故障信息清理规则，使系统达到最佳状态，有效实现机车故障诊断和诊断。我们部门的质量和安全控制。 ，充分发挥提高维修效率、改革维修流程和制度的作用。

参考：

[1] 王小鹏. 基于大数据技术的和谐机车智能维修方案研究[J]. 铁路计算机应用，2019（02）：45-48。