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工业智能实践案例分享:轨道交通的PHM故障预测与健康管理 | RT FORUM2018春季论坛

供稿:北京天泽智云科技有限公司 2018/3/29 14:55:37
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“我国正在开发400公里时速的变轨距列车、600公里时速的下一代磁浮列车也在进行研究,以后旅客坐进我们的高铁,感觉就会像进入家庭影院一样舒服……”2月26日国务院新闻办公室召开的新闻发布会上,中国高铁控制技术领军人物之一、中国工程院院士丁荣军向记者描绘了这样一幅“未来高铁”的“畅想图”。

高速轨道交通系统(HSR)在过去十年间连续保持高速增长。2016年,中国高铁的总长度已经达到22000公里,每天有高达2000多列高铁列车在运行。随着设计与制造技术的进步,可靠性得到了明显提高的同时,建设成本也逐步降低。

如何运用有效的运维手段,将隐性问题显性化,实时了解设备及轨道的运行状态并做出合理的应对策略,规避安全风险,节约维修成本,成为轨道交通亟待解决的问题,下面和大家分享两个天泽智云在故障预测与健康管理方面的实践案例。

阿尔斯通

天泽智云核心技术成员来自美国智能维护系统(IMS)中心,期间与阿尔斯通的高铁部门进行合作,参与开发的技术被整合到了在2013-2014年发布的高铁健康维护系统Health Hub。

阿尔斯通是全球领先的轨道交通解决方案的供应商,不仅基础设施庞大而且维护费用也高,所以阿尔斯通推出智能管理系统Health Hub,实现从车辆级到基础设施级的智能管理。在远程监测系统方面通过Train Tracer、Track Tracer、Train Scanner等产品,实现将运行过程当中的实时状态数据传递到Health Hub中进行分析,实时评估关键部件的健康状态,预测未来的风险,并且用预测性的方式进行排程优化。

这套系统支撑起了阿尔斯通向服务型制造的转型。

整个系统运用了典型的CPS技术框架,包括设备中数据的智能连接,实时的数据分析流,云端实现建模过程,经过大数据分析之后,对这些问题预测和决策,最终将决策运用到所有的相关部门中。自2010年起IMS中心与阿尔斯通进行合作,提供了很多分析模型的核心算法,包括高铁集群健康管理、车辆牵引电机、轨道的转辙器、车载的轨道监测系统等。通过故障预诊与健康评估模型,将传统的不可见的问题显性化,分析问题发生的过程,从而避免潜在的风险和问题发生。

目前阿尔斯通已经有超过35%的收入、50%的利润来源于对已经卖出设备的服务型管理。其中的价值在于,车辆卖给使用者之后,通过智能的分析、预测与优化排程,帮助用户节省维护成本,这是生产价值模式的转变。

中车青岛四方机车车辆股份有限公司

针对高速轨道交通系统的预测性维护需求,CRRC启动了“轨道交通装备故障预测与健康管理技术研究与应用”重大科研专项,将预防性维护转变为预测性维护。在任务多样化和大数据环境下,为了能够对高速轨道交通系统进行实时监控,采用了信息物理系统(CPS)架构作为其PHM系统的框架。

天泽智云参与了由中车青岛四方机车车辆股份有限公司牵头的动车组整车PHM子课题,共同开发基于CPS技术的动车组PHM(故障预测与健康管理)平台,通过进行大量的实验,将轴箱轴承的镜像模型建立出来,包括失效模式、失效的状态,以及过去探测到具有隐性失效特征的算法等等。

基于与合作伙伴NI的整合解决方案中,很好地支持了高速并发同步采集的需求,其车载数据服务器也经受住了高速采集负载的考验。在数据分析方面,由于高铁运行环境中有非常大的振动噪声,且早期故障特征非常的微弱,需要开发先进的信号处理和特征识别算法才能实现故障的精准预测。这些算法所需的计算量很大,如果将原始数据传回远程中心进行分析,那将会产生巨大的通信和计算资源成本。

“我们融合边缘计算技术,将信号处理与特征提取的分析在车载硬件端完成,再将计算后的健康特征传输到数据中心,再通过模式识别等机器学习算法实现故障识别等功能。这样原本百兆/s的原始数据就变成了2Kb/s的特征信息,既满足了对数据分析的实时性要求,又降低了数据中心的传输和计算压力。这样我们就实现了分布式的监测和分析与集中式地决策优化和知识挖掘相融合的高铁PHM系统。”天泽智云首席技术官刘宗长说。

欢迎于2018年4月15日上午09:20-09:40在北京RT FORUM 2018春季论坛智能运维分会场,听刘宗长博士现场分享阿尔斯通案例,及天泽智云与中车青岛四方在高速轨道交通预测性维护领域的合作。

关于我们

北京天泽智云科技有限公司是工业智能实践引领者,美国智能维护系统(IMS)中心主任、白宫CPS国家战略顾问李杰教授任公司首席顾问,核心技术成员来自IMS中心的工业大数据核心研发团队,兼具工业领域知识、计算机科学、智能算法三方面知识和能力,将美国智能维护系统中心(IMS)过去18年在全球150+工业智能项目的经验在中国进行传承。

公司将“让工业无忧”作为企业愿景,以“10年实现100个无忧生产和无忧运营的工业场景”为企业目标,基于CPS的5C体系架构为客户提供以先进算法引擎和全球领先算法库为核心的端到端工业智能解决方案。

在轨道交通领域,天泽智云与中车青岛四方股份有限公司合作,开发基于CPS技术的PHM平台,实现对列车轴承等关键零部件的实时状态监测、故障预测及健康管理,促进轨道交通运维从计划维护到预测性维护的转变。

解决方案及优势

天泽智云为用户提供全栈工业智能方案集成,包括从硬件采集、数据管理、模型构建到人机界面开发等端到端的解决方案,实现从“系统”到“能力”的全方位交付。

顶层设计与方案咨询 – 基于企业现有的结构和已有数据,设计数据模型,解决工业场景中的问题;如何有效地运用人工智能、深度学习等技术解决工业实践中数据的收集、功能点的整体设计以及各个功能点之间的逻辑等问题。

系统交付与全面实施 – 提供专业的服务设计完整的IT架构,包括数据流梳理、IoT架构设计及集成、平台系统与功能应用部署等。

能力交付与持续改善 – 通过专家级服务持续帮助企业提升能力,工业智能平台的升级和功能迭代等服务。

联系我们

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地址:北京市海淀区知春路17-7号致真大厦C座4层北区

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联系我们:010-82263301

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审核编辑(刘婷)
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