一种城轨列车在线故障诊断与健康评估系统及方法与流程

本发明涉及城轨列车运行监测，具体涉及一种城轨列车在线故障诊断与健康评估系统及方法。

背景技术：

1、随着城市地铁线路建设规模的不断扩大，运行列车数目持续增加，在大线网、高密度以及复杂运行工况下，列车故障数目也显著增多，若不能及时有效的对列车故障提前进行预警，对列车运行健康状态进行有效评估，对于潜在故障提前采取运维处置措施，任由故障事件发生，将对列车运行产生不利影响，甚至导致线路晚点、清客等，影响乘客出行。

2、地铁运营单位多通过列车司机屏(即车机系统)获取列车故障数据，并通过列车供应商提供的故障分析表进行故障原因诊断和分析，在确定故障原因后再进行故障处置工单下发，进行相应故障处置，这种故障发现和处置方式只能在故障发生后对故障进行逐步回溯和故障原因分析，且存在滞后性，当列车在正线行驶时，行车司机难以在短时间内根据供应商提供的故障分析资料进行故障排除，且地面指挥中心也无法及时获取正线列车故障信息，车地协同处置存在一定困难，列车运营方也无法根据运营需要对列车故障规则进行自主配置和诊断；对于带故障行驶的列车，虽然有多种健康评估的手段，但难以实现列车健康状态实时评估和分层层次评估，缺乏将多种健康评估结果与实际运维业务相结合的有效手段，无法为实时行车提供支撑。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种城轨列车在线故障诊断与健康评估系统及方法，解决了现有技术中存在的技术问题。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、一方面，本发明提供一种城轨列车在线故障诊断与健康评估系统，其特征在于，包括列车故障诊断装置、列车健康评估装置以及无线数据实时传输装置；

4、所述列车故障诊断装置，用于实时获取城轨列车的列车运行关键状态数据，并采用预设的故障诊断规则对列车运行关键状态数据进行识别，获取列车故障状态以及故障处置措施；所述列车故障状态与所述故障处置措施一一对应；

5、所述列车健康评估装置，用于获取城轨列车的数据树形结构，并基于所述城轨列车的数据树形结构筛选城轨列车的关键运行数据以及车辆故障数据，以关键运行数据和车辆故障数据为基础，调取健康评估算法对车辆健康状态进行评估，获取列车健康状态；

6、所述无线数据实时传输装置，用于将列车故障状态、故障处置措施以及列车健康状态实时传输至目标终端，以使管理目标终端的工作人员及时发现和处理异常；

7、其中，所述目标终端用于表征城轨列车的车机系统以及地面指挥中心。

8、在一种可能的实施方式中，所述列车故障诊断装置，还用于：对故障诊断规则进行配置。

9、在一种可能的实施方式中，获取城轨列车的数据树形结构，并基于所述城轨列车的数据树形结构筛选城轨列车的关键运行数据以及车辆故障数据，以关键运行数据和车辆故障数据为基础，调取健康评估算法对车辆健康状态进行评估，获取列车健康状态，包括：

10、获取城轨列车的数据树形结构，所述数据树形结构包括从上至下的列车层、系统层、主要部件层以及可更换单元层；

11、基于所述城轨列车的数据树形结构，获取人机交互或者预设设置的筛选指令，并基于该筛选指令获取关键运行数据和车辆故障数据；

12、以关键运行数据和车辆故障数据为基础，调取健康评估算法对车辆健康状态进行评估，获取列车健康状态。

13、在一种可能的实施方式中，以关键运行数据和车辆故障数据为基础，调取健康评估算法对车辆健康状态进行评估，获取列车健康状态，包括：

14、获取城轨列车处于健康状态时所对应的历史运行数据，并根据历史运行数据构建样本数据库；

15、以所述样本数据库为基础，对关键运行数据和车辆故障数据进行识别处理，以获取主要部件层对应的健康状态，从而确定列车健康状态。

16、在一种可能的实施方式中，以所述样本数据库为基础，对关键运行数据和车辆故障数据进行识别处理，以获取主要部件层对应的健康状态，从而确定列车健康状态，包括：

17、以所述样本数据库为基础，确定可更换单元层的历史运行数据的均值以及标准差δ；

18、以关键运行数据中可更换单元层i对应的当前运行数据xi为基础，结合可更换单元层的历史关键运行数据的均值以及标准差δ，确定可更换单元层i的对应的偏离程度；

19、根据可更换单元层对应的车辆故障数据以及可更换单元层对应的上一级主要部件层所对应的车辆故障数据，确定可更换单元层相对于上一级主要部件层的故障影响权重值；

20、根据可更换单元层i的对应的偏离程度以及可更换单元层相对于上一级主要部件层的故障影响权重值，确定上一级主要部件层的健康状态；

21、将所有上一级主要部件层的健康状态共同作为列车健康状态。

22、在一种可能的实施方式中，以关键运行数据中可更换单元层i对应的当前运行数据xi为基础，结合可更换单元层的历史关键运行数据的均值以及标准差δ，确定可更换单元层i的对应的偏离程度为：

23、

24、其中，di表示可更换单元层i的对应的偏离程度。

25、在一种可能的实施方式中，根据可更换单元层对应的车辆故障数据以及可更换单元层对应的上一级主要部件层所对应的车辆故障数据，确定可更换单元层相对于上一级主要部件层的故障影响权重值为：

26、

27、其中，fi表示可更换单元层i对应的故障等级，即可更换单元层对应的车辆故障数据；fi表示可更换单元层对应的上一级主要部件层所对应的故障等级，即可更换单元层对应的上一级主要部件层所对应的车辆故障数据。

28、在一种可能的实施方式中，根据可更换单元层i的对应的偏离程度以及可更换单元层相对于上一级主要部件层的故障影响权重值，确定上一级主要部件层的健康状态为：

29、

30、其中，si表示上一级主要部件层的健康状态。

31、在一种可能的实施方式中，所述无线数据实时传输装置还用于接收第一目标终端编辑的第一文字信息和/或第一语音信息，并将第一文字信息和/或第一语音信息传输中第二目标终端中；

32、所述无线数据实时传输装置还用于接收第二目标终端编辑的第二文字信息和/或第二语音信息，并将第二文字信息和/或第二语音信息传输中第一目标终端中；

33、其中，第一目标终端用于表征城轨列车的车机系统，第二目标终端用于表征地面指挥中心。

34、另一方面，本发明提供一种城轨列车在线故障诊断与健康评估方法，包括：

35、通过列车故障诊断装置实时获取城轨列车的列车运行关键状态数据，并采用预设的故障诊断规则对列车运行关键状态数据进行识别，获取列车故障状态以及故障处置措施；所述列车故障状态与所述故障处置措施一一对应；

36、通过列车健康评估装置获取城轨列车的数据树形结构，并基于所述城轨列车的数据树形结构筛选城轨列车的关键运行数据以及车辆故障数据，以关键运行数据和车辆故障数据为基础，调取健康评估算法对车辆健康状态进行评估，获取列车健康状态；

37、通过无线数据实时传输装置将列车故障状态、故障处置措施以及列车健康状态实时传输至目标终端，以使管理目标终端的工作人员及时发现和处理异常；

38、其中，所述目标终端用于表征城轨列车的车机系统以及地面指挥中心。

39、本发明提供的一种城轨列车在线故障诊断与健康评估系统及方法，对列车故障诊断规则和故障处置措施进行管理维护，并采用故障诊断规则对列车运行关键状态数据进行识别，能够及时发现列车的故障状态，从而进行故障类型以及故障处置措施的推送，以使工作人员能够快速处理故障；同时基于所述城轨列车的数据树形结构筛选城轨列车的关键运行数据以及车辆故障数据，调取健康评估算法对车辆健康状态进行评估，能够对列车健康状态进行预测，从而实现列车的健康预警，并且健康状态也会同步推送，实现车地数据交互，协同处置列车故障和异常健康状态，提升故障处置能力，全面掌握列车健康状态，保障行车安全。