CN109492784A - 提速道岔的健康状态评估系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提速道岔的健康状态评估系统，其包括：数据层，其包括用于采集室内数据的室内数据端和用于采集室外数据的室外数据端；逻辑分析层，其包括用于存储室内数据和室外数据的道岔运行数据库、用于存储维修记录的维护行为数据库、用于存储履历数据的道岔履历数据库、用于存储预设特征数据的道岔健康等级特征数据库、用于根据室内数据、室外数据、维修记录和履历数据获得修订特征数据的道岔健康评估对比模块和用于根据修订特征数据与预设特征数据获得维护计划建议的道岔健康评估指标及算法模块；应用层，其包括用于输出维护计划建议的维护建议输出端。本发明降低了维修成本且提升了维修质量和维修有效率。
Description
技术领域
本发明涉及提速道岔智能维护技术领域，尤其涉及一种提速道岔的健康状态评估系统。
背景技术
提速道岔，即ZJY7液压型道岔，为满足我国铁路提速要求，在我国铁路线上大量安装。提速道岔控制和表示系统，涉及室内和室外两个部分，连接电路长、受干扰因素多；在室外轨旁的机械动作部分，包括电动系统、液压系统，受过车振动、风霜雨雪、结合部设备状态和检修人员设备检修水平等多种因素影响，在铁路信号行车设备中，总体故障率较高。道岔故障，也是铁路信号设备中，影响铁路车站行车和调车的主要因素之一。
提速道岔监测维护技术手段，目前室内部分以信号集中监测为主；室外部分主要是道岔缺口监测，有数字式和图像式两大类。室内设备监测和室外设备监测各自独立成系统，一组道岔的室内、室外监测信息来自不同设备厂家，相互形成信息孤岛。而且，监测数据仅保存30天左右，历史信息利用率低。提速道岔日常维护仍以计划修为主，外观巡视、开盖检修、季节性机械调整等，按照固定的周期进行。
随着铁路维修体制改革的继续深入，对设备维修质量和维修单位整体劳效的要求越来越高，要提高道岔检修质量、减少道岔故障，其中很重要的方面就是通过提升技术手段，实时掌握道岔故障前的设备健康状态，根据设备健康状态中可能发生故障的风险程度，采取分轻重缓急、有针对性的检修措施。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提速道岔的健康状态评估系统，以解决现有的提速道岔的检修量大，但有效具有针对性的维修量少，从而存在维修成本高，且维修计划针对性低的技术问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种提速道岔的健康状态评估系统，其包括：
数据层，其包括室内数据端和室外数据端，室内数据端用于采集室内数据，室外数据端用于采集室外数据；
逻辑分析层，其包括道岔运行数据库、维护行为数据库、道岔履历数据库、道岔健康等级特征数据库、道岔健康评估对比模块和道岔健康评估指标及算法模块，道岔运行数据库用于存储室内数据和室外数据，维护行为数据库用于存储维修记录，道岔履历数据库用于存储履历数据，道岔健康评估对比模块用于对室内数据和室外数据进行特征提取，得到当前提速道岔的初始特征数据；并根据履历数据和维修记录对初始特征数据进行修订，得到修订特征数据；道岔健康评估指标及算法模块用于从道岔健康等级特征数据库中提取当前提速道岔的预设特征数据，并根据修订特征数据与预设特征数据的匹配结果，从多个预设风险等级中确认目标风险等级，并根据目标风险等级生成维护计划建议，维护计划建议包括常规维修计划和紧急维修计划；
应用层，其包括维护建议输出端，维护建议输出端用于输出维护计划建议。
作为本发明的进一步的改进，应用层还包括显示端，显示端用于将室外数据、室内数据和目标风险等级输出显示至评估界面。
作为本发明的进一步的改进，数据层还包括维护信息采集端，维护信息采集端用于获取用户输入的维修信息；将维修信息存储至维护行为数据库，并将维修信息与对应的提速道岔进行绑定。
作为本发明的进一步的改进，室内数据包括电流曲线，功率曲线，1DQJ、2DQJ、DBJ以及FBJ励磁吸起/失磁落下状态。
作为本发明的进一步的改进，室外数据包括道岔缺口数值和图像、油压曲线、温度、湿度、液面高度、震动加速度曲线。
作为本发明的进一步的改进，预设风险等级包括风险Ⅰ级、风险Ⅱ级、风险Ⅲ级、风险Ⅳ级；风险Ⅰ级为已发生故障且已影响设备正常使用；风险Ⅱ级为当前提速道岔的参数出现异常，偏离了正常范围且已进入警戒线，但尚不影响设备正常使用；风险Ⅲ级为当前提速道岔的参数在正常范围内，且按照变化规律估计，劣化过程在规定检修周期内可控；风险Ⅳ级为当前提速道岔的参数在正常范围内，且按照变化规律估计，在规定检修周期内不会劣化到风险Ⅱ级或者Ⅰ级，即道岔将处于一个较长周期内的稳定状态。
与现有技术相比，本发明对室内数据和室外数据进行特征提取，得到初始特征数据，并通过履历数据和维修记录对该初始特征数据进行修订，达到根据修订后的特征数据进行后续状态评估，评估精准度更高的目的。此外，根据该修订特征数据与预设特征数据的匹配结果，确认风险等级，从而根据该确认的风险等级获得维修计划，致使维修计划具有针对性强的特性，采取分轻重缓急、有针对性的检修措施，从而降低了维修成本，且提升了维修质量和维修有效率。
附图说明
图1为本发明提速道岔的健康状态评估系统第一个实施例的方框示意图；
图2为本发明提速道岔的健康状态评估系统第二个实施例的方框示意图；
图3为本实施例安装提速道岔的健康状态评估系统的终端设备一个实施例的终端界面展示示意图；
图4为本实施例安装提速道岔的健康状态评估系统的终端设备另一个实施例的终端界面展示示意图；
图5为本发明提速道岔的健康状态评估系统第三个实施例的方框示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，附图中类似的组件标号代表类似的组件。显然，以下将描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1展示了本发明提速道岔的健康状态评估系统的一个实施例。在本实施例中，如图1所示，该提速道岔的健康状态评估系统包括数据层1、逻辑分析层2和应用层3，其中，数据层1包括室内数据端10和室外数据端11，逻辑分析层2包括道岔运行数据库20、维护行为数据库21、道岔履历数据库22、道岔健康等级特征数据库23、道岔健康评估对比模块24和道岔健康评估指标及算法模块25；应用层3包括维护建议输出端30。
具体地，室内数据端10用于采集室内数据，室外数据端11用于采集室外数据；道岔运行数据库20用于存储室内数据和室外数据，维护行为数据库21用于存储维修记录，道岔履历数据库22用于存储履历数据，道岔健康评估对比模块24用于对室内数据和室外数据进行特征提取，得到当前提速道岔的初始特征数据；并根据履历数据和维修记录对初始特征数据进行修订，得到修订特征数据；道岔健康评估指标及算法模块25用于从道岔健康等级特征数据库23中提取当前提速道岔的预设特征数据，并根据修订特征数据与预设特征数据的匹配结果，从多个预设风险等级中确认目标风险等级，并根据目标风险等级生成维护计划建议，维护计划建议包括常规维修计划和紧急维修计划；维护建议输出端30用于输出维护计划建议。
在本实施例的基础上，其他实施例中，该室内数据包括电流曲线，功率曲线，1DQJ(一启动继电器)、2DQJ(二启动继电器)、DBJ(定表继电器)以及FBJ(反表继电器)励磁吸起/失磁落下状态，其中，电流曲线为道岔动作电流连续变化数值连成的曲线，功率曲线为道岔动作功率连续变化数值连成的曲线。
在本实施例的基础上，其他实施例中，在本实施例的基础上，其他实施例中，室外数据包括道岔缺口数值和图像、油压曲线、温度、湿度、液面高度、震动加速度曲线，其中，油压曲线为定位/反位的油缸油压连续变化数值连成的曲线；震动加速度曲线为过车振动加速度数值连续变化数值连成的曲线。
在本实施例的基础上，其他实施例中，预设风险等级包括风险Ⅰ级、风险Ⅱ级、风险Ⅲ级、风险Ⅳ级；风险Ⅰ级为已发生故障且已影响设备正常使用；风险Ⅱ级为当前提速道岔的参数出现异常，偏离了正常范围且已进入警戒线，但尚不影响设备正常使用；风险Ⅲ级为当前提速道岔的参数在正常范围内，且按照变化规律估计，劣化过程在规定检修周期内可控；风险Ⅳ级为当前提速道岔的参数在正常范围内，且按照变化规律估计，在规定检修周期内不会劣化到风险Ⅱ级或者Ⅰ级，即道岔将处于一个较长周期内的稳定状态。
为了更加详细说明本发明的技术方案，以功率曲线为例进行详细说明。
第一步，将采集到的功率曲线按照解锁、转换、锁闭三个过程进行分段，逐段提取初始特征数据。
第二步，获取当前提速道岔的履历数据和维修记录，并根据履历数据和维修记录对初始特征数据进行修订。
具体地，假设是根据履历数据中的已使用年限，以及维修记录中的维修次数以及最近一次维修时间对初始特征数据进行修订。譬如：已使用1年的提速道岔与已使用3年的提速道岔的权重不一样，使用年限越多，权重越大。维修次数越多，权重越大，最近一次维修时间距离现在越久，权重越大。具体地，假设初始特征数据为A，修订特征数据为A1，根据履历数据确认权重为a1,(0<a1<＝1),根据该维修记录确认权重为a2(0<b1<＝1),则A1＝(1+a1)*(1+a2)*A。
第三步，从道岔健康等级特征数据库中提取当前提速道岔的预设特征数据，获取该修订特征数据与预设特征数据的匹配度，根据该匹配度确认风险等级。
具体地，举例：预设道岔特征数据库中关于道岔的特征形成了A、B、C、D、E、F、G、H、I共9个特征，经修订后最终形成的每个风险等级的特征分别为：
风险Ⅰ级：TⅠ(AI、BI、CI、DI、EI、FI、GI、HI、II)；
风险Ⅱ级：TⅡ(AⅡ、BⅡ、CⅡ、DⅡ、EⅡ、FⅡ、GⅡ、HⅡ、IⅡ)；
风险Ⅲ级：TⅢ(AⅢ、BⅢ、CⅢ、DⅢ、EⅢ、FⅢ、GⅢ、HⅢ、IⅢ)；
风险Ⅳ级：TⅣ(AⅣ、BⅣ、CⅣ、DⅣ、EⅣ、FⅣ、GⅣ、HⅣ、IⅣ)。
读取当前道岔的9个实时特征数据，与预设特征数据匹配，输出匹配度最高的风险等级，即TⅠ、TⅡ、TⅢ、TⅣ之一。
对匹配度>95％的情况，系统确认相应风险等级；对匹配度<＝95％的情况,系统提示风险等级，同时提醒人工再次确认，以提高系统诊断精度，减少偏差。
第四步，当风险等级为风险Ⅰ级和风险Ⅱ级时，则生成紧急维修计划，且风险Ⅰ级的维修时间相比风险Ⅱ级的维修时间靠前。当风险等级为风险Ⅲ级和风险Ⅳ级时，则生成常规维修计划，且风险Ⅲ级的维修时间相比风险Ⅳ级的维修时间靠前。
本实施例对室内数据和室外数据进行特征提取，得到初始特征数据，并通过履历数据和维修记录对该初始特征数据进行修订，达到根据修订后的特征数据进行后续状态评估，评估精准度更高的目的。此外，根据该修订特征数据与预设特征数据的匹配结果，确认风险等级，从而根据该确认的风险等级获得维修计划，致使维修计划具有针对性强的特性，采取分轻重缓急、有针对性的检修措施，从而降低了维修成本，且提升了维修质量和维修有效率。
图2展示了本发明提速道岔的健康状态评估系统的另一个实施例。在本实施例中，如图2所示，该提速道岔的健康状态评估系统的应用层3还包括显示端40，该显示端40用于将室外数据、室内数据和目标风险等级输出显示至评估界面。
在本实施例中，提速道岔的状态评估方法的最终目的是输出道岔检修优先级列表，列表中的道岔按照检修的优先级排列，最紧急的排在最前面。同时，提供优先级排列的理由，即主要参数的变化的详细信息。具体地，参数显示细节参见图3和图4所示的评估输出显示界面。
本实施例通过根据目标风险等级将提速道岔的检修情况进行可视化输出，便于监控管理员即时获知哪些需要紧急维修，从而合理调度维修人员，进而提升了调度的合理性能，也进一步地提升了维修的针对性能。
图5展示了本发明提速道岔的健康状态评估系统的另一个实施例。在本实施例中，如图5所示，该提速道岔的健康状态评估系统的数据层1还包括维护信息采集端50，维护信息采集端50用于获取用户输入的维修信息；将维修信息存储至维护行为数据库21，并将维修信息与对应的提速道岔进行绑定。
本实施例通过维护信息采集端采集维修信息，并将该维修信息自动存储至维护行为数据库，以便后续评估过程中，根据该维修信息对室内数据和室外数据进行修订，致使评估结果更为精准。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
以上对发明的具体实施方式进行了详细说明，但其只作为范例，本发明并不限制与以上描述的具体实施方式。对于本领域的技术人员而言，任何对该发明进行的等同修改或替代也都在本发明的范畴之中，因此，在不脱离本发明的精神和原则范围下所作的均等变换和修改、改进等，都应涵盖在本发明的范围内。
Claims (6)
1.一种提速道岔的健康状态评估系统，其特征在于，其包括：
数据层，其包括室内数据端和室外数据端，所述室内数据端用于采集室内数据，所述室外数据端用于采集室外数据；
逻辑分析层，其包括道岔运行数据库、维护行为数据库、道岔履历数据库、道岔健康等级特征数据库、道岔健康评估对比模块和道岔健康评估指标及算法模块，所述道岔运行数据库用于存储所述室内数据和所述室外数据，所述维护行为数据库用于存储维修记录，所述道岔履历数据库用于存储履历数据，所述道岔健康评估对比模块用于对所述室内数据和所述室外数据进行特征提取，得到所述当前提速道岔的初始特征数据；并根据所述履历数据和所述维修记录对所述初始特征数据进行修订，得到修订特征数据；所述道岔健康评估指标及算法模块用于从所述道岔健康等级特征数据库中提取所述当前提速道岔的预设特征数据，并根据所述修订特征数据与所述预设特征数据的匹配结果，从多个预设风险等级中确认目标风险等级，并根据所述目标风险等级生成维护计划建议，所述维护计划建议包括常规维修计划和紧急维修计划；
应用层，其包括维护建议输出端，所述维护建议输出端用于输出所述维护计划建议。
2.根据权利要求1所述的提速道岔的健康状态评估系统，其特征在于，所述应用层还包括显示端，所述显示端用于将所述室外数据、所述室内数据和所述目标风险等级输出显示至评估界面。
3.根据权利要求1所述的提速道岔的健康状态评估系统，其特征在于，所述数据层还包括维护信息采集端，所述维护信息采集端用于获取用户输入的维修信息；将所述维修信息存储至所述维护行为数据库，并将所述维修信息与对应的提速道岔进行绑定。
4.根据权利要求1所述的提速道岔的健康状态评估系统，其特征在于，所述室内数据包括电流曲线，功率曲线，1DQJ、2DQJ、DBJ以及FBJ励磁吸起/失磁落下状态。
5.根据权利要求1所述的提速道岔的健康状态评估系统，其特征在于，所述室外数据包括道岔缺口数值和图像、油压曲线、温度、湿度、液面高度、震动加速度曲线。
6.根据权利要求1所述的提速道岔的健康状态评估系统，其特征在于，所述预设风险等级包括风险Ⅰ级、风险Ⅱ级、风险Ⅲ级、风险Ⅳ级；所述风险Ⅰ级为已发生故障且已影响设备正常使用；所述风险Ⅱ级为当前提速道岔的参数出现异常，偏离了正常范围且已进入警戒线，但尚不影响设备正常使用；所述风险Ⅲ级为当前提速道岔的参数在正常范围内，且按照变化规律估计，劣化过程在规定检修周期内可控；所述风险Ⅳ级为当前提速道岔的参数在正常范围内，且按照变化规律估计，在规定检修周期内不会劣化到风险Ⅱ级或者Ⅰ级，即道岔将处于一个较长周期内的稳定状态。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190319 |