随着近几年来国内高速铁路的迅猛发展,高铁接触网也随之日益延展,对其安全可靠性要求越来越严苛,对其维护检修管理也越来越细致。通过对国内接触网检修与运营现状的剖析,分析现行高铁接触网检修管理中遇到的问题,本着对设备的精细化管理,通过信息化解决方案,结合现场实践与计算机技术手段,提出适应高速铁路接触网设备检修管理需求的智能化信息系统核心理念和基本特点。

  接触网信息管理系统可大致划分为四个子系统:设备信息管理、检测监测系统、运行状态管理和运营作业管理。

  1国内接触网检修的现状

  随着我国高速铁路进一步发展,接触网设备的数量大量增加,对接触网设备的可靠性要求也大大提高,使得过去忽略的问题逐步暴露,甚至开始形成潜在的危害,主要体现在:

 (1)设备数量快速增长,在检修上的人力和物力的投入很难保持同步的增长,使得检修的"性价比"不高,最终导致劳动生产率的下降。加之传统的设备管理体制属于分级管理,数据分散,容易造成设备信息的遗漏。

  (2)纸质图纸、Excel文件的频繁使用,使得工作人员在文件拷贝、合并中,产生了大量重复冗余的工作,降低了工作效率,还容易造成不同文件间的数据不一致的问题。同时,完全固化的文件格式,也让各级别人员在查阅数据时,不能简单明了地获取需要了解的信息。

  (3)经验修。目前在工区,制订检测检修计划时,更多的是依靠经验。加之没有完善的设备台帐资料以及传统的平推式检修方式,容易失修漏修、或者盲目修过量修。

  (4)作业方式陈旧。现有的工作模式中,作业人员在现场,完全靠经验进行作业,用纸张记录作业中检测数据。作业完成后,再由专人将作业过程中随手记录的数据整理到台帐中去。整个过程,即冗余重复、浪费人力,又容易出错。

  (5)管理模式落后。台帐式的管理一直是供电系统管理沿用的模式,并随着高速铁路改革的发展不断地增加和细化,在某种程度上成为了相关部门检验工作的标尺,而每一本台帐都有各自规定的内容和硬性的量化指标,应对十几本台帐记录耗去工区负责人绝大部分的精力和时间。

  (6)检修进度的查询困难。各类进度往往通过百分比来表示。但仅仅一个数值,并不能形象而具体地反映出实际情况,也很难作为编制下一周期计划的参考。

  (7)引入新型检测监测手段后,海量数据存储分析需求难以通过传统文档方式进行,尤其在收集和共享环节上,要耗费大量精力进行预处理。

  综上所述,随着我国高速铁路的不断发展和深入,现行的接触网设备检修策略与检修组织模式正进行着变革,传统手段无论在管理方式,还是在生产效率等方面均不能满足高铁接触网发展所需。因此,在当前管理形势下接触网检修管理的信息化就成为一种大势所趋。

  2接触网检测监测系统

  为确保高速铁路供电安全性、可靠性,构建接触网检测监测系统。其目的是对高速铁路的接触网系统进行全方位、全覆盖的综合检测监测,为运行状态评估提供依据。主要功能包括对高速铁路接触网悬挂参数和弓网运行参数的检测,对接触网悬挂、腕臂结构、附属线索和零部件的检测,对接触网参数的实时检测,对动车组受电弓滑板状态及接触网特殊断面和地点的实时监测,对接触网运行参数和供电设备参数的实时在线检测等。

  (1)当前在高速铁路运营中已经广泛部署了接触网检测车等自动化检测监测设备,但这些设备往往孤立分散运行,检测数据只有设备的直接管理部门才能方便的存取。因此有必要建立一个统一的接触网检测监测系统,对分散的检测监测设备进行功能完善、综合集成,实现各个子系统(设备)的数据集中、信息共享。

  (2)各个检测监测子系统通过人工导入、无线网络、现有铁路专用网等方式将数据集中存储到供电段的数据处理中心,供电段数据处理中心根据业务要求,将需要上传的数据和图像传输至铁路局和铁路国家级主管部门数据处理中心。数据传输网络架构充分利用既有专用网络通道,减少建设成本。

  (3)接触网是一个沿铁路线不断延伸的、无辅助工具就无法接近的带电设施,这给在线实时监测设备的部署和监测数据的传输提出了造成了一定的困难。接触网的在线实时监测项目可包括接触线的振动和抬升量,承力索和接触线的张力,零部件的温度变化等。从经济性考虑,接触网的实时监测只适宜在特殊断面和重点区段进行。从对接触网本身的性能造成任何影响,要求此类监测传感器质量轻,电池供电,安装稳固,价格低廉。从技术上考虑,无线传感器网络技术是接触网多点监测数据采集和传输的有效途径。

  (4)无线传感器网络是由部署在监测区域内大量廉价的微型传感器节点组成,通过无线通信的方式形成的一个多跳的自组织网络系统。传感器节点采集的数据沿着其他传感器节点逐跳地进行传输,经过多跳路由后到达会聚节点(网关),会聚节点具有较强的数据处理能力,可对监测数据进行预处理、存储并通过其他网络传输方式转发给供电段数据处理中心。

  3接触网运营作业管理

  接触网运营作业管理的目标是用电子化的手段实施接触网日常运营工作和各项规章制度,以实现无纸化办公。

  (1)接触网运营作业管理中包含的检修信息管理和人工巡检管理模块和运行状态管理有直接的交互关系。运行状态管理给检修和巡检作业提供指导信息,检修和巡检作业的结果记录则给运行状态评估提供输入。

  (2)接触网检修信息主要包括检修对象、检修人员、检修内容、检修结果、检修日期等。根据检修对象的不同,需要设定不同的检修结果记录格式,如定位点的检修结果需记录检修后的拉出值、导高、定位器坡度等。接触网检修信息管理模块实现的功能主要有检修信息的录入、修改和查询。

  (3)接触网巡检信息管理主要包括巡检任务管理、巡检储息录入、巡检信息查询等功能。巡检任务管理包括新建巡检任务、设定巡检线路和巡检人员、监控巡检人员是否巡检到位等。基于全球定位系统(GPS)的接触网智能巡检设备,实现了对巡检人员的监督和巡检信息自动化管理。巡检信息录入可通过系统专用数据接口从智能巡检设备导入巡检结果信息,也可通过录入界面手动录入巡检信息。

  4接触网运行状态管理

  接触网运行状态管理依赖于设备信息管理和检测监测系统提供输入信息。这些信息来源于不同的检测监测设备和子系统,具有不同的格式,如文本、数值、视频等。可能相互之间有冗余和不一致。运行状态管理的目标是从这些信息中提炼出我们感兴趣的特征或者变化规律,然后运用状态评估指标对接触网运行状态进行评估,其结果提供给运营部门以指导接触网的维护。系统的主要成分如下。

  (1)运行状态信息服务器。这是一组服务器程序,其功能是对设备信息管理系统和检测监测系统提供的数据进行清理和集成,消除噪声或不一致数据,把多种数据源提供的数据组合在一起,然后从中提取与评估任务相关的数据,并加以汇总后存入运行状态信息库。在用户提交数据挖掘请求时,服务器也负载从运行状态信息库中提取数据。然后从中提取与评估任务相关的数据,并加以汇总后存入运行状态信息运行状态信息库:存储经过清理和集成的数据。

  (2)知识库。存储接触网状态评估领域知识,如状态评估指标。

  (3)数据挖掘引擎。这是运行状态管理的核心部分,从运行状态信息中提炼出我们感兴趣的特征或者变化规律,然后运用状态评估指标对接触网运行状态进行评估。

  (4)图形用户界面。该模块用于用户和系统交互,允许用户指定评估任务,浏览运行状态信息库,浏览和维护知识库等。

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