復(fù)興號(hào)動(dòng)車(chē)組智能技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用及展望

復(fù)興號(hào)動(dòng)車(chē)組智能技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用及展望摘要：隨著我國(guó)城市化發(fā)展和我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的快速發(fā)展，信息化發(fā)展步伐的加快，大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和智能化技術(shù)得到了普遍發(fā)展，全球各大領(lǐng)域均在推行數(shù)字化和智慧化發(fā)展戰(zhàn)略。中國(guó)高鐵的智能化發(fā)展將作為智慧城市及智慧國(guó)家發(fā)展的有力支撐。表示中國(guó)智能化高鐵將采用云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、北斗定位、5G(第五代移動(dòng)通信)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)，通過(guò)新一代信息技術(shù)與高鐵技術(shù)的集成融合，實(shí)現(xiàn)高鐵建造智能化、裝備智能化、運(yùn)營(yíng)技術(shù)智能化水平的全面提升，使高鐵運(yùn)營(yíng)更加安全高效、綠色環(huán)保、便捷舒適。關(guān)鍵詞：動(dòng)車(chē)組;智能技術(shù);創(chuàng)新應(yīng)用引言復(fù)興號(hào)智能動(dòng)車(chē)組主要圍繞智能行車(chē)、智能服務(wù)、智能運(yùn)維等3個(gè)方面開(kāi)展智能技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用。智能行車(chē)，采用有人值守自動(dòng)駕駛技術(shù);智能服務(wù)，采用基于環(huán)境感知技術(shù)的燈光智能調(diào)節(jié)、基于多媒體技術(shù)的多元信息推送等;智能運(yùn)維，主要基于智能傳感、大數(shù)據(jù)、特征提取等技術(shù)實(shí)現(xiàn)運(yùn)維服務(wù)智能化。1我國(guó)高速動(dòng)車(chē)組運(yùn)維目前面臨的挑戰(zhàn)隨著動(dòng)車(chē)組市場(chǎng)份額的不斷增加以及運(yùn)行環(huán)境的復(fù)雜、多樣化，列車(chē)運(yùn)維保障的難度不斷增加，如何快速響應(yīng)運(yùn)維過(guò)程中發(fā)生的各種情況，即時(shí)處理分布于各國(guó)的列車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中遇到的各種問(wèn)題，建立快捷、高效的運(yùn)維模式是動(dòng)車(chē)組運(yùn)維面臨的一大挑戰(zhàn)。另一方面，我國(guó)動(dòng)車(chē)組運(yùn)維采用的計(jì)劃維修（即定期維修）體制，其維修量大、工作強(qiáng)度高、維修精準(zhǔn)性不足，既造成了高昂的運(yùn)維成本，也浪費(fèi)了資源。更為緊迫的是，我國(guó)高鐵裝備海外出口勢(shì)頭已經(jīng)形成，但是由于技術(shù)裝備輸入國(guó)通常強(qiáng)制要求相關(guān)勞動(dòng)力資源本土化，我國(guó)現(xiàn)有勞動(dòng)力密集型維修體制無(wú)法在國(guó)外復(fù)制，難以滿(mǎn)足高鐵海外出口的維修保障需求。針對(duì)以上現(xiàn)狀，如何精確掌握列車(chē)狀態(tài)、保障運(yùn)行安全、提高維修效率、滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)和海外維修保障需求，是動(dòng)車(chē)組運(yùn)維面臨的又一挑戰(zhàn)。為解決動(dòng)車(chē)組運(yùn)維目前所面臨的上述問(wèn)題,迫切需要改變目前以時(shí)間計(jì)劃為目標(biāo)的運(yùn)維模式,而是根據(jù)設(shè)備當(dāng)前性能狀態(tài)來(lái)決定是否需要維護(hù)及維護(hù)作業(yè)內(nèi)容,實(shí)現(xiàn)設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù),這需要建立在對(duì)設(shè)備狀態(tài)準(zhǔn)確檢測(cè)的基礎(chǔ)之上。目前軌道交通列車(chē)普遍采用以事件觸發(fā)、確保安全、以監(jiān)控為目標(biāo)的測(cè)點(diǎn)布置方案，盡管全列車(chē)可獲得的數(shù)據(jù)量很大，但傳統(tǒng)的監(jiān)控設(shè)備數(shù)據(jù)處理方法中利用的相關(guān)設(shè)備數(shù)據(jù)信息很少，無(wú)法完成對(duì)設(shè)備狀態(tài)比較準(zhǔn)確的檢測(cè)，也就難以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備故障準(zhǔn)確診斷及預(yù)測(cè)。在既有的測(cè)點(diǎn)配置方案下，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備準(zhǔn)確的故障診斷及預(yù)測(cè)，需要充分利用動(dòng)車(chē)組既往運(yùn)營(yíng)過(guò)程中產(chǎn)生的大量歷史數(shù)據(jù)信息（標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車(chē)組設(shè)置了6000多測(cè)點(diǎn)），采用人工智能方法挖掘各設(shè)備性能狀態(tài)數(shù)據(jù)之間潛在關(guān)系，為實(shí)現(xiàn)動(dòng)車(chē)組新的運(yùn)維模式奠定基礎(chǔ)。2我國(guó)高速智能化動(dòng)車(chē)組發(fā)展2.1智能服務(wù)智能服務(wù)主要從旅客乘坐和動(dòng)車(chē)組運(yùn)用需求出發(fā)，通過(guò)業(yè)務(wù)一體化，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程、無(wú)障礙、無(wú)干擾服務(wù)，有利于推進(jìn)動(dòng)車(chē)組自主化服務(wù)進(jìn)程。同時(shí)，通過(guò)提高控制精準(zhǔn)度和多維信息挖掘推送，提高智能服務(wù)品質(zhì)。1)智能信息顯示。采用LCD(液晶顯示器)分屏顯示、信息交互融合等技術(shù)為高速列車(chē)提供定制化的多媒體信息顯示服務(wù)。該服務(wù)使行車(chē)信息的表現(xiàn)形式更加豐富生動(dòng)，乘客能夠以最直觀的方式獲取和了解信息;同時(shí)還可提供必要的乘車(chē)引導(dǎo)服務(wù)。2)智能交互娛樂(lè)。設(shè)置智能交互終端，通過(guò)車(chē)載Wi-Fi(無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò))、公網(wǎng)等無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)接入途徑，為旅客提供車(chē)載娛樂(lè)視頻、直播節(jié)目、手機(jī)投屏等多樣化娛樂(lè)服務(wù)，使旅途生活盡享愜意。3)智能環(huán)境調(diào)節(jié)。增加環(huán)境狀態(tài)感知測(cè)點(diǎn)，采用智能環(huán)境感知調(diào)節(jié)技術(shù)、細(xì)化控制策略，從溫度調(diào)節(jié)、燈光智能調(diào)節(jié)、車(chē)內(nèi)噪聲控制、壓力波調(diào)節(jié)等方面實(shí)現(xiàn)旅客視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)、觸覺(jué)等感官舒適度的提升。4)智能便民服務(wù)。基于車(chē)內(nèi)服務(wù)設(shè)施定制化，引入智能技術(shù)，設(shè)置無(wú)線(xiàn)充電、自動(dòng)售貨機(jī)等便民服務(wù)設(shè)備，為旅客提供多樣性、便捷性服務(wù)。著力打通地面客運(yùn)、旅客服務(wù)，以及鐵路12306軟件數(shù)據(jù)與車(chē)載數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)基于動(dòng)車(chē)組車(chē)載設(shè)備的站車(chē)一體化服務(wù)信息交互。2.2復(fù)興號(hào)動(dòng)車(chē)組復(fù)興號(hào)動(dòng)車(chē)組的研發(fā)適合中國(guó)的國(guó)情，全面提升了動(dòng)車(chē)組設(shè)計(jì)、軟件開(kāi)發(fā)、制造技術(shù)的現(xiàn)代化水平，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)高鐵動(dòng)車(chē)組自主化、標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，以及動(dòng)車(chē)組由中國(guó)制造到中國(guó)創(chuàng)造的跨越。復(fù)興號(hào)動(dòng)車(chē)組是由中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司牽頭組織研制的具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、達(dá)到世界先進(jìn)水平的動(dòng)車(chē)組。1)列車(chē)級(jí)控制網(wǎng)絡(luò)基于TCN(全生命周期管理)+百兆工業(yè)以太網(wǎng)總線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)、故障信息的實(shí)時(shí)監(jiān)視、診斷分析、存儲(chǔ)及下載等功能。2)增強(qiáng)了列車(chē)監(jiān)測(cè)、診斷和控制范圍。全列共有1500個(gè)傳感器及2500個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)車(chē)組運(yùn)行狀態(tài)感知、監(jiān)測(cè)、診斷、報(bào)警及自動(dòng)控車(chē)。3)4G(第四代移動(dòng)通信)車(chē)-地?cái)?shù)據(jù)傳輸。采用WLAN(無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng))設(shè)備、以太網(wǎng)單點(diǎn)維護(hù)、故障自動(dòng)識(shí)別等技術(shù)手段提高了動(dòng)車(chē)組的運(yùn)用檢修效率。4)實(shí)現(xiàn)96項(xiàng)零部件統(tǒng)型，統(tǒng)一修程修制。5)車(chē)載設(shè)備監(jiān)測(cè)主要由單獨(dú)的系統(tǒng)或者部件完成，對(duì)大量數(shù)據(jù)綜合利用處理的判斷還存在提升空間。2.3智能運(yùn)維方面基于大數(shù)據(jù)進(jìn)行智能運(yùn)維管理，以故障預(yù)測(cè)與健康管理為核心，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵零部件服役性能狀態(tài)智能評(píng)估、故障診斷及預(yù)警報(bào)警、故障精確定位、備品備件動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)、提供運(yùn)維決策建議，為實(shí)現(xiàn)計(jì)劃預(yù)防修向預(yù)見(jiàn)性維修轉(zhuǎn)變提供支撐。結(jié)合高速無(wú)線(xiàn)通信、信息安全、數(shù)字孿生等技術(shù)的故障診斷和維護(hù)技術(shù)研究與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)智能巡檢、故障精準(zhǔn)定位和軟件遠(yuǎn)程升級(jí)、趨勢(shì)分析預(yù)測(cè)等功能；開(kāi)展基于邊緣計(jì)算的智能傳感技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)列車(chē)狀態(tài)感知數(shù)據(jù)的分散預(yù)處理、智能傳感的局部試驗(yàn)和考核驗(yàn)證，滿(mǎn)足列車(chē)健康診斷的輕量化和快速反應(yīng)需求；研究車(chē)輛高度自感知、自診斷、自修復(fù)的診斷和維護(hù)技術(shù)，滿(mǎn)足車(chē)輛自動(dòng)化和智能化的進(jìn)一步需求。2.4高精度測(cè)量傳感裝備在高鐵動(dòng)車(chē)組作業(yè)期間，高精度側(cè)重傳感裝備，通過(guò)光纖投影技術(shù)、視覺(jué)測(cè)量實(shí)現(xiàn)自由曲面檢測(cè)，突破單點(diǎn)采樣的限制，借助數(shù)字模擬裝備，根據(jù)工藝要求，實(shí)施監(jiān)控車(chē)體供應(yīng)尺寸，并在工藝改進(jìn)技術(shù)的支持下，借助豐富直觀的數(shù)據(jù)查詢(xún)功能，加強(qiáng)數(shù)據(jù)的處理能力，并支持各類(lèi)數(shù)據(jù)的調(diào)取、輸出，通過(guò)做個(gè)數(shù)據(jù)比對(duì)確定施工精度，在此基礎(chǔ)上開(kāi)展動(dòng)車(chē)組制造工作，可以保證制造誤差在允許范圍內(nèi)。在高精度測(cè)量傳感裝備支撐下，使生產(chǎn)線(xiàn)工作向柔性化、自動(dòng)化、智能化方向過(guò)渡，利用數(shù)據(jù)采集以及信息平臺(tái)，加強(qiáng)制造全過(guò)程的控制能力，使制造工作具備及時(shí)反應(yīng)、快速處理、準(zhǔn)確感知等特征，讓高速動(dòng)車(chē)組車(chē)體制造完成手工半自動(dòng)，向精益化、高效化自動(dòng)化方向轉(zhuǎn)變，提升高速動(dòng)車(chē)組制造水平。結(jié)語(yǔ)動(dòng)車(chē)組列車(chē)運(yùn)維特定的需求，提出了構(gòu)建動(dòng)車(chē)組運(yùn)維數(shù)據(jù)中心的技術(shù)思路，采用基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和機(jī)理分析相結(jié)合方式構(gòu)建動(dòng)車(chē)組設(shè)備故障檢測(cè)模型，通過(guò)數(shù)據(jù)中心提供的大量歷史數(shù)據(jù)及高效的數(shù)據(jù)資源管理服務(wù)完成模型訓(xùn)練、驗(yàn)證和部署，取得了較好效果，為進(jìn)一步推廣到動(dòng)車(chē)組其他設(shè)備、子系統(tǒng)及全列車(chē)運(yùn)營(yíng)維護(hù)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)：[1]王俊彪．軌道交通