CN112364434B - 一种基于车辆状态bim模型的故障定位方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于车辆状态BIM模型的故障定位方法及系统，包括：建立车辆状态BIM模型；实时采集车辆总线数据，将采集到的数据解析为条件信息数据和状态信息数据；基于建立的车辆状态BIM模型和解析得到的条件信息数据，生成表征车辆正常状态下各信号状态的标准状态信息文件；将解析得到的状态信息数据与标准状态信息文件进行对比，得到故障定位结果。本发明通过车辆状态BIM模型，对故障车辆的条件信息进行匹配，得到标准状态信息，而后现场技术人员标准状态信息与故障车辆状态信息相比对，得到差异化信息辅助故障定位分析；降低了对于技术人员的技术要求，同时提高了检修效率。

Description

一种基于车辆状态BIM模型的故障定位方法及系统

技术领域

本发明涉及轨道车辆故障定位技术领域，尤其涉及一种基于车辆状态BIM模型的故障定位方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

轨道车辆在调试和运营维护的过程中，对车辆故障的快速准确定位直接影响到车辆投入的正常运营状态的时间和车辆运营安全，车辆故障快速定位方法是需要解决的问题之一。

在车辆调试和运营过程中，车辆故障发生时，需要由现场技术人员对故障进行排查分析和定位。在现场技术人员故障分析定位过程中，常见的支持方式包括如下两种方式：

一种是现场技术人员根据车载诊断系统显示的故障信息，参考技术指导手册，借助调试设备如万用表、便携式监测装置PTU等对车辆进行数据信息采集，对车辆故障相关的重要电气节点和设备进行检查，综合判断定位故障。该种方式下，需要完善的技术指导手册支持，同时需要技术人员具备较全面的专业技术知识，对于技术人员的技术要求较高，检修效率较低。

另一种是远程专家技术支持，现场技术人员在故障发生后，确认故障现象并传递故障数据给机房或指挥中心，机房或指挥中心专家通过故障模拟与分析，对现场技术人员给予技术支持。该种方式远程专家支持需要远程技术模拟分析与现场数据的一致性，需要远程专家与现场技术人员之间进行有效的技术沟通，而实际情况是，远程技术分析环境和现场实际情况往往存在较大的差异，通常无法满足远程技术分析与实际车辆情况的一致性，而且由于需要专家与现场技术人员之间进行反复的问题沟通，因此解决问题的效率不高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于车辆状态BIM模型的故障定位方法及系统，搭建基于车辆状态的BIM模型，生成接口信息标准状态信息文件，基于采集到的车辆实际状态信息与标准状态信息文件进行比较，进行故障定位。

在一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种基于车辆状态BIM模型的故障定位方法，包括：

建立车辆状态BIM模型；

实时采集车辆总线数据，将采集到的数据解析为条件信息数据和状态信息数据；

基于建立的车辆状态BIM模型和解析得到的条件信息数据，生成表征车辆正常状态下各信号状态的标准状态信息文件；

将解析得到的状态信息数据与标准状态信息文件进行对比，得到故障定位结果。

在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种基于车辆状态BIM模型的故障定位系统，包括：

用于建立车辆状态BIM模型的模块；

用于实时采集车辆总线数据，将采集到的数据解析为条件信息数据和状态信息数据的模块；

用于基于建立的车辆状态BIM模型和解析得到的条件信息数据，生成表征车辆正常状态下各信号状态的标准状态信息文件的模块；

用于将解析得到的状态信息数据与标准状态信息文件进行对比，得到故障定位结果的模块。

在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种终端设备，其包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行上述的基于车辆状态BIM模型的故障定位方法。

在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行上述的基于车辆状态BIM模型的故障定位方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明车辆状态BIM模型，能够为远程专家直观的表达列车接口状态；能够根据功能规范处理各接口之间的逻辑，输出标准状态信息文件。

(2)本发明设计标准状态信息文件用于故障定位，标准状态信息包括条件信息和状态信息，条件信息用于表达列车状态发生的环境变量，状态信息用于表达列车各子系统的状态。

(3)本发明通过车辆状态BIM模型，对故障车辆的条件信息进行匹配，得到标准状态信息，而后现场技术人员标准状态信息与故障车辆状态信息相比对，得到差异化信息辅助故障定位分析；降低了对于技术人员的技术要求，同时提高了检修效率。

(4)本发明移动终端用于采集故障车辆数据并解析回传；能够为远程专家提供直观的列车状态BIM展示便于分析；能够为现场技术人员提供标准状态信息用于比对分析；能够为现场技术人员比对标准状态信息与故障车辆状态信息用于故障定位的支持。现场技术人员可根据比对结果，有针对性的检查相应部件，较快的定位故障。

(5)本发明提供的方法和系统、装置具有实用性强，成本低，不依托特殊通信环境，具有广泛适应性等优点。

附图说明

图1是本发明实施例中车辆状态BIM模型结构示意图；

图2是本发明实施例中基于车辆状态BIM模型的故障定位方法过程示意图；

图3是本发明实施例中移动终端结构示意图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例一

在一个或多个实施方式中，公开了一种基于车辆状态BIM模型的故障定位方法，参照图2，包括如下过程：

(1)建立车辆状态BIM模型；

(2)实时采集车辆总线数据，将采集到的数据解析为条件信息数据和状态信息数据；

(3)基于建立的车辆状态BIM模型和解析得到的条件信息数据，生成表征车辆正常状态下各信号状态的标准状态信息文件；

(4)将解析得到的状态信息数据与标准状态信息文件进行对比，得到故障定位结果。

具体地，参照图1，车辆状态BIM模型的结构具体为：主体模型以车体三维模型为基础；按照总体技术规范和网络系统技术规范，以电气柜模型和网络系统设备模型为基础，建立列车的电气连接模型和数据连接模型，列车的各个子系统均连接在电气连接模型与数据连接模型上；按照各子系统接口规范和电气原理图，将各个子系统设备模型通过接口匹配模块与数据连接模型和电气连接模型相连接；接口处理与匹配模块有三个作用，一是用于连接各子系统设备模型和电气、数据模型，二是为故障车辆的条件信息提供匹配接口，三是根据各子系统功能规范进行逻辑处理。

列车状态BIM模型以列车结构为基础，按照总体设计搭载各个子系统模型，按照各子系统接口规范匹配各子系统之间的接口信息数据，按照各系统功能规范建立各个接口信息数据之间的逻辑关系，按照列车动力学分析计算报告建立列车的运行特性。

本实施例中，通过便携式移动终端实时采集车辆总线数据，通过便携式装置与现场车辆连接，将便携式移动终端的总线接口与车辆总线接口相连，便携式移动终端作为一个子节点接入列车网络控制系统，该子节点不对列车数据进行过滤，而是接收所有总线上的数据，从而获取列车上各个设备的接口数据；然后对采集到的总线数据进行解析，解析得到故障车辆的条件信息数据和状态信息数据；条件信息数据通过便携式装置的远程无线模块传输至列车状态BIM模型，BIM模型的匹配模块将条件信息进行匹配，根据各个接口信息数据之间的逻辑关系确定相对应的标准状态信息并展示出来；远程专家根据BIM模型展示的车辆状态进行分析与确认；标准状态数据得到专家确认后，BIM模型生成接口信息标准状态信息文件，通过无线传输至便携式移动终端。

其中，条件信息为列车的工况描述，包括牵引制动指令，受流装置信息，车辆运行状态(整备、牵引、制动、惰行、洗车等)，车辆速度信息，车载供电信息等；其中，受流装置信息，实际上是指列车电力来源信息，或者称为高压系统信息；列车通常通过受电弓从接触网上获取高压电力。

状态信息为列车在无故障情况下各信号的标准状态，为车辆各系统间接口信号的值或值的范围，如牵引力与制动力信息、设备运行状态、电路状态信息、气路状态信息等。

接口信息标准状态信息文件记录了列车在无故障情况下，各种工况对应的所有接口信息的标准值，是列车正常状态的记录；用于列车故障情况下的对比参照。接口信息标准状态信息文件由列车状态BIM模型形成，并在远程专家的分析和确认后完善。车辆接口信息标准状态信息文件，针对列车运行的各个工况，将各个接口信息在不同工况下的状态进行对应和描述，采用一个通用格式的文件描述如xls或csv,或数据库进行存储，作为列车的标准状态。

接口信息标准状态信息文件包括条件信息和状态信息，条件信息为列车的工况描述，包括车辆运行状态(整备、牵引、制动、惰行、洗车等)，车辆速度信息，受流装置信息，车载供电信息等；状态信息为列车在无故障情况下各信号的标准状态，为车辆各系统间接口信号的值或值的范围，如牵引力与制动力信息、设备运行状态、电路状态信息、气路状态信息等。

便携式移动终端按照列车网络通信接口规范将这些获取的接口数据解析后，按照与接口信息标准状态信息文件相同的格式进行存储，列车工况相关的数据放入条件信息中，列车状态相关的数据放入状态信息中。

本实施例中便携式移动终端，用于故障定位分析，其结构如图3所示，主要由总线收发器、主控制器、存储模块、显示模块、远程无线模块组成，其功能包括总线数据采集、数据解析、远程数据传输、标准状态信息文件识别、接口规范文件识别、数据比对、结果输出显示等。

总线收发器用于接收列车总线或车辆总线的数据，便携式装置作为一个监听节点存在，不需要发送数据，这里只接收列车总线数据；总线收发器接收的数据经过光耦转换后，传输给主控制器的数据采集模块；主控制器对采集到的故障车辆数据信息，根据总线通信接口规范进行解析，解析后的数据通过存储模块进行存储；存储的数据通过远程无线模块传输给车辆状态BIM模型；车辆状态BIM模型将输出的接口信息标准状态信息文件返回给远程无线模块；接口信息标准状态信息文件和总线通信接口规范文件通过文件识别模块进行识别，识别后的信息分别提供给数据采集模块做解析，和信息比对模块做比对标准；信息比对模块将采集到的故障车辆的信息数据与接口信息标准状态信息文件数据进行比对；比对后的结果提供给显示控制模块输出显示。

本实施例中，调用车辆标准状态信息文件中的数据，将故障车辆的实际状态信息与车辆标准状态信息进行比较。首先比对条件信息，确定当前采集到的数据的具体工况，查找标准状态信息文件中与当前具体工况一致或类似的工况；然后根据不同工况逐条比对状态信息，在比较结果中，忽略状态信息相同的信息，将不同或超出范围的信息进行提取；最后将比对结果输出，比对的结果提供给现场技术人员。

通过与标准状态信息文件的比对，得出相同工况或相近工况下，故障列车状态与无故障列车状态的差异，现场技术人员根据这些差异进行数据分析和故障定位。

实施例二

在一个或多个实施方式中，公开了一种基于车辆状态BIM模型的故障定位系统，包括：

用于建立车辆状态BIM模型的模块；

用于实时采集车辆总线数据，将采集到的数据解析为条件信息数据和状态信息数据的模块；

用于基于建立的车辆状态BIM模型和解析得到的条件信息数据，生成表征车辆正常状态下各信号状态的标准状态信息文件的模块；

用于将解析得到的状态信息数据与标准状态信息文件进行对比，得到故障定位结果的模块。

此处需要说明的是，上述各模块的具体实现方式采用实施例一中公开的方法实现，但不限于上述实施例一所公开的内容。

上述实施例中对各个实施例的描述各有侧重，某个实施例中没有详述的部分可以参见其他实施例的相关描述。

所提出的系统，可以通过其他的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如上述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时，可以有另外的划分方式，例如多个模块可以结合或者可以集成到另外一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

实施例三

本实施例还提供了一种终端设备，包括：一个或多个处理器、一个或多个存储器、以及一个或多个计算机程序；其中，处理器与存储器连接，上述一个或多个计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，该处理器执行该存储器存储的一个或多个计算机程序，以使电子设备执行上述实施例一所述的方法。

应理解，本实施例中，处理器可以是中央处理单元CPU，处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器DSP、专用集成电路ASIC，现成可编程门阵列FPGA或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据、存储器的一部分还可以包括非易失性随机存储器。例如，存储器还可以存储设备类型的信息。

在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。

实施例一中的方法可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。为避免重复，这里不再详细描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本实施例描述的各示例的单元即算法步骤，能够以电子硬件或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

实施例四

本实施例还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成实施例一所述的方法。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种基于车辆状态BIM模型的故障定位方法，其特征在于，包括：

建立车辆状态BIM模型；

实时采集车辆总线数据，将采集到的数据解析为条件信息数据和状态信息数据；

基于建立的车辆状态BIM模型和解析得到的条件信息数据，生成表征车辆正常状态下各信号状态的标准状态信息文件；

将解析得到的状态信息数据与标准状态信息文件进行对比，得到故障定位结果；

在所述将采集到的数据解析为条件信息数据和状态信息数据的过程中，通过便携式移动终端实时采集车辆总线数据，通过便携式装置与现场车辆连接，将便携式移动终端的总线接口与车辆总线接口相连，便携式移动终端作为一个子节点接入列车网络控制系统，所述子节点不对列车数据进行过滤，通过接收所有总线上的数据获取列车辆上各个设备的接口数据，解析所采集到的总线数据，得到条件信息数据和状态信息数据；

所述标准状态信息文件用于故障定位，所述标准状态信息包括条件信息和状态信息，所述条件信息用于表达列车状态发生的环境变量，所述状态信息用于表达列车各子系统的状态；所述条件信息为列车的工况描述，包括牵引制动指令、受流装置信息、车辆运行状态、车辆速度信息和车载供电信息；所述受流装置信息指车辆的电力来源信息，车辆通过受电弓从接触网上获取高压电力；所述状态信息为列车在无故障情况下各信号的标准状态，为车辆各系统间接口信号的值或值的范围，所述状态信息包括牵引力与制动力信息、设备运行状态、电路状态信息和气路状态信息；车辆状态BIM模型的结构具体为：主体模型以车体三维模型为基础；按照总体技术规范和网络系统技术规范，以电气柜模型和网络系统设备模型为基础，建立列车的电气连接模型和数据连接模型；按照各子系统接口规范和电气原理图，将各个子系统设备模型通过接口匹配模块与数据连接模型和电气连接模型相连接；

所述车辆状态BIM模型以车辆结构为基础，按照总体设计搭载各个子系统模型，按照各子系统接口规范匹配各子系统之间的接口信息数据，按照各系统功能规范建立各个接口信息数据之间的逻辑关系，按照车辆动力学分析计算报告建立车辆的运行特性；

得到故障定位结果步骤包括：比对条件信息，确定当前采集到的数据的具体工况，查找标准状态信息文件中与当前具体工况一致或类似的工况；根据不同工况逐条比对状态信息，在比较结果中将不同或超出范围的信息进行提取；将比对结果输出，得出相同工况或相近工况下故障列车状态与无故障列车状态的差异，根据这些差异进行数据分析和故障定位；

基于建立的车辆状态BIM模型和解析得到的条件信息数据，生成表征车辆正常状态下各信号状态的标准状态信息文件，具体包括：

车辆状态BIM模型根据各个接口信息数据之间的逻辑关系，确定解析的条件信息所对应的状态信息并展示；

远程专家对所述状态信息进行确认后，通过BIM模型生成接口信息标准状态信息文件。

2.如权利要求1所述的一种基于车辆状态BIM模型的故障定位方法，其特征在于，所述条件信息数据为车辆的工况描述，所述状态信息数据为车辆各系统间接口信号的值或值的范围。

3.如权利要求1所述的一种基于车辆状态BIM模型的故障定位方法，其特征在于，所述标准状态信息文件记录车辆在无故障情况下，各种工况对应的所有接口信息的标准值，是对车辆正常状态的记录。

4.如权利要求1所述的一种基于车辆状态BIM模型的故障定位方法，其特征在于，将采集到的数据解析为条件信息数据和状态信息数据之后，还包括：将解析的数据按照与标准状态信息文件相同的格式进行存储。

5.如权利要求1所述的一种基于车辆状态BIM模型的故障定位方法，其特征在于，通过将移动终端接入车辆总线，接收总线上的所有数据，从而获取列车上各个设备的接口数据。

6.一种基于车辆状态BIM模型的故障定位系统，采用了如权利要求1-5中任一项所述的故障定位方法，其特征在于，包括：

用于建立车辆状态BIM模型的模块；

用于实时采集车辆总线数据，将采集到的数据解析为条件信息数据和状态信息数据的模块；

用于基于建立的车辆状态BIM模型和解析得到的条件信息数据，生成表征车辆正常状态下各信号状态的标准状态信息文件的模块；

用于将解析得到的状态信息数据与标准状态信息文件进行对比，得到故障定位结果的模块。

7.一种终端设备，其包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，其特征在于，所述指令适于由处理器加载并执行权利要求1-5任一项所述的基于车辆状态BIM模型的故障定位方法。

8.一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，其特征在于，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行权利要求1-5任一项所述的基于车辆状态BIM模型的故障定位方法。

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