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高速动车组故障预测与健康管理(PHM)系统

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成果主要完成人

张惟皎、王 辉、李 燕、贾志凯、李超旭、陆 航、邵 军、牟增旭、余 飞、赵士伟

项目概况

动车组故障预测和健康管理(PHM)研究与应用是国铁集团贯彻落实习近平总书记对铁路工作重要指示批示精神、实施创新驱动发展战略的重要举措,是构建现代化铁路安全保障体系的重要组成部分,是聚焦交通强国、铁路先行的具体行动,对完善动车组全寿命周期管理、推进动车组造修水平提升、构建中国特色动车组运维体系,具有十分重要的意义。 依托《动车组PHM总体技术研究》等国铁集团系列课题,于2018年开始总体技术方案研究,同步开展系统与模型研发;2020年8月率先在智能京张先行先试,同年12月在全路试用;2022年铁科院牵头完成系统整合并与检修系统贯通,实现动车组PHM系统的全路统一应用。 项目首次构建了全谱系动车组PHM平台,形成了“平台开放、模型多源、应用统一”新模式;打造了动车组全生命周期数据底座,解决了多源海量低值数据融合处理难题;构建了动车组关键部件PHM机理模型,实现了动车组故障早期诊断、超前预警与状态评估,推动了动车组维修方式向视情维修转变;构建了高频次海量流式PHM模型计算框架,突破了高维复杂模型的求解技术,实现了全路PHM模型的毫秒级并行计算;构建了动车组PHM标准体系,形成了模型、数据和接口系列化标准规范,填补了PHM技术领域规范空白;解决了监测、决策、执行全流程信息贯通与业务联动难题,形成基于PHM的动车组数字化精准维修模式,为保障安全、节约成本提供技术支撑;打造了动车组运维技术创新生态,促进产业链协同与专业融合,推进动车组造修水平提升。 系统应用规模大、模型覆盖广、功能建设完善、数据集成度高,适应我国动车组运维业务管理要求,对于有效开展动车组全生命周期质量追溯、智能运维应用体系构建、现代维修理论检修实践等各项工作,保障动车组安全行车和高效检修具有重要的作用和意义。 系统应用推广产生了巨大的社会效益和经济效益,目前已在全路上线实施,应用覆盖运用、计划、检修等各类动车组运维业务场景。多年来产生了丰硕的知识产权及科技成果,推动形成国家标准2项、国体集团标准性技术文件5项,获得授权的发明专利8项,并发表了高水平学术论文四十余篇,申请登记计算机软件著作权7项。系统关键技术多、集成创新性高、建设实施范围广,保证了全路动车组运营安全、应用意义重大。