一种轨道交通车辆的运维方法及系统与流程

本发明涉及轨道交通设备管理领域，具体涉及一种轨道交通车辆的运维方法及系统。

背景技术：

轨道交通(如国家铁路、地铁、轻轨、悬浮列车等)作为人们日常出行最普遍的交通工具，由于其运输量大、速度快、节能环保等优点，几乎遍布每个地区。每一次轨道交通的可靠运行都是建立在车辆本身健康运行基础之上，所以，良好的车辆运行状况对于轨道交通运行可靠性具有重要意义。

相关技术中，一般采用定期或者按照车辆的实际运营里程对车辆进行检修，由于这种固定检修方式并不是根据轨道交通车辆的实际运行情况制定，导致产生“过修”与“欠修”的情况。“过修”导致轨道交通的运维成本大幅增加，并且会出现不必要的扣车情况，降低了轨道交通车辆资源调度的灵活性；“欠修”导致车辆的运行健康状况得不到保障，导致出现运营故障，影响了车辆运行的安全性。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的固定维修导致轨道交通车辆资源调度不灵活性以及影响车辆运行的安全性的缺陷，从而提供一种轨道交通车辆的运维方法及系统。

根据第一方面，本实施例提供一种轨道交通车辆的运维方法，包括如下步骤：获取轨道交通车辆的运行状态数据；根据所述轨道交通车辆的运行状态数据输入至预先训练好的神经网络模型，得到所述轨道交通车辆的运行状态，所述运行状态包括所述轨道交通车辆的总体，和/或子系统，和/或子系统内部件的使用寿命剩余值；根据所述轨道交通车辆的运行状态，确定所述轨道交通车辆的运维状态。

可选地，所述方法还包括：将所述轨道交通车辆的运行状态数据上传至云端服务器。

可选地，所述轨道交通车辆的运行状态数据包括轨道交通现场设备的检测数据。

可选地，所述方法还包括：接收运行状态数据查询请求；根据所述运行状态数据查询请求，发送对应的运行状态数据查询结果。

根据第二方面，本实施例提供一种轨道交通车辆的运维系统，包括：数据采集终端，用于获取轨道交通车辆的运行状态数据；地面数据处理中心，与所述数据采集终端连接，用于执行第一方面或第一方面任一实施方式所述的轨道交通车辆的运维方法。

可选地，所述系统还包括：云端服务器，与所述地面数据处理中心通信连接，用于对接收到的运行状态数据进行分析处理，得到所述轨道交通车辆的运行分析结果。

可选地，所述数据采集终端包括多个，多个所述数据采集终端通过局域网进行通信连接。

可选地，所述数据采集终端集成数据接口，所述数据接口用于连接移动存储介质。

可选地，所述系统还包括：终端，与所述地面数据处理中心和/或所述云端服务器通信连接，用于对所述轨道交通车辆的运行状态数据进行查询。

根据第三方面，本实施例提供一种轨道交通车辆的运维装置，包括：数据获取模块，用于获取轨道交通车辆的运行状态数据；运行状态获取模块，用于根据所述轨道交通车辆的运行状态数据输入至预先训练好的神经网络模型，得到所述轨道交通车辆的运行状态，所述运行状态包括所述轨道交通车辆的总体，和/或内部子系统，和/或子系统内部件的使用寿命剩余值；运维模块，用于根据所述轨道交通车辆的运行状态，确定所述轨道交通车辆的运维状态。

根据第四方面，本实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现第一方面或第一方面任一实施方式所述的轨道交通车辆的运维方法的步骤。

根据第五方面，本实施例提供一种存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现第一方面或第一方面任一实施方式所述的轨道交通车辆的运维方法的步骤。

本发明技术方案，具有如下优点：

本实施例提供的轨道交通车辆的运维方法/系统/装置，通过采集轨道交通车辆上各种运行状态数据，根据运行状态数据得到轨道交通车辆的运行状态，可以实现对轨道交通车辆总体、车辆内部子系统、子系统内部件运行状态的预测，根据轨道交通车辆总体、车辆内部子系统、子系统内部件的预测结果，可以及时对轨道交通车辆进行检修或者对车辆内部子系统、子系统内部件进行更换，避免了传统“定修”方式中“过修”时对车辆的扣押，以及“欠修”时，车辆安全性无法保障的问题，提高了对轨道交通车辆资源调度的灵活性以及车辆运行的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中轨道交通车辆的运维方法的一个具体示例的流程图；

图2为本发明实施例中轨道交通车辆的运维系统的一个具体示例图；

图3为本发明实施例中轨道交通车辆的运维系统的一个具体示例图；

图4为本发明实施例中轨道交通车辆的运维系统的一个具体示例图；

图5为本发明实施例中轨道交通车辆的运维系统的一个具体示例图；

图6为本发明实施例中轨道交通车辆的运维装置的一个具体示例的原理框图；

图7为本发明实施例中电子设备的一个具体示例的原理框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实施例提供一种轨道交通车辆的运维方法，如图1所示，包括如下步骤：

s101，获取轨道交通车辆的运行状态数据。

示例性地，轨道交通车辆包括但不限于火车、地铁列车、轻轨列车、悬浮列车等用于轨道运输的车辆。轨道交通车辆的运行状态数据可以是车辆速度曲线、环境温度、环境湿度、机车线路条件和运营里程、车辆载荷、输出功率等。

轨道交通车辆的速度曲线、环境温度、环境湿度的获取方式可以是通过安放在车辆上的数据采集箱获得。数据采集箱上设置有与车辆速度传感器、环境温度传感器、环境湿度传感器、车辆变流器输出的电压和电流传感器连接的物理接口，从物理接口中获取各个传感器得到的运行状态数据，数据采集箱可以对采集到的运行状态数据进行初步的数据处理，比如错误数据剔除、数据消噪与滤波等。而机车线路条件可以通过人工的方式手动输入，具体形式为在地面数据处理中心的显示器上显示一个与车辆位置相关的序列，序列中可以包含线路坡度条件、弯道条件、钢轨表面条件，使得运维人员根据显示器显示的序列进行信息输入；车辆运营里程可以通过机车速度曲线对时间的积分算得，该机车速度曲线由数据采集箱根据车辆速度传感器采集的车辆速度生成；机车载荷和输出功率通过机车变流器输出的电压和电流的乘积获得。

运行状态数据还可以是通过多种现场设备检测到的轨道交通车辆的状态数据，比如地面列车状态监测装置、地面牵引供电状态监测装置、地面轮轨状态监测装置、地面移动工作平台等检测到的列车车体、轮轨、弓网、供电质量、离线的部件等状态信息。本实施例对运行状态数据的类型以及获取运行状态数据的方式不做限定，本领域技术人员可以根据需要确定。

s102，根据轨道交通车辆的运行状态数据输入至预先训练好的神经网络模型，得到轨道交通车辆的运行状态，运行状态包括轨道交通车辆的总体，和/或子系统，和/或子系统内部件的使用寿命剩余值。

示例性地，预先训练好的神经网络模型可以是预先通过历史数据对神经网络进行训练，实现神经网络输入量到轨道交通车辆的运行状态的非线性映射，神经网络可以是bp神经网络、卷积神经网络，本实施例对神经网络的类型不做限定，本领域技术人员可以根据实际的拟合精度进行选取。轨道交通车辆的运行状态包括车辆总体，和/或子系统，和/或子系统内部件的使用寿命剩余值，使用寿命剩余值表示在指定失效率条件下的剩余使用时间。

车辆内部子系统可以包括：牵引系统、电气系统、制动系统、气路系统、走行部、车体与车钩等；子系统内部件可以包括：牵引传动与辅助供电的相关变流器、主要的电气断路器或接触器、受电弓与牵引变压器、制动电阻、牵引电机及其速度传感器、牵引控制单元、车辆逻辑控制单元、走行部轴承、关键电压电流传感器、压缩机、劈相机、主要辅机及其动作开关、机车蓄电池、空气管路系统、关键风缸、关键电磁阀、齿轮箱等。

s103，根据轨道交通车辆的运行状态，确定轨道交通车辆的运维状态。

示例性地，轨道交通车辆的运维状态包括是否对轨道交通车辆总体、车辆子系统、子系统内部件进行运维或者子系统、子系统内部件进行替换。确定轨道交通车辆的运维状态的方式可以是根据最终得到的轨道交通车辆的运行状态对轨道交通车辆进行打分，如果低于预设阈值，则确定需要对轨道交通车辆总体、车辆子系统、子系统内部件进行运维或者对子系统、子系统内部件进行替换，如果分数高于预设阈值，则只对车辆总体或者车辆各个子系统以及子系统内部件的运行状态显示在显示设备上，由相应工作人员确定是否进行维修或者替换。

本实施例提供的轨道交通车辆的运维方法，通过采集轨道交通车辆上各种运行状态数据，根据运行状态数据得到轨道交通车辆的运行状态，可以实现对轨道交通车辆总体、车辆内部子系统、子系统内部件运行状态的预测，根据轨道交通车辆总体、车辆内部子系统、子系统内部件的预测结果，可以及时对轨道交通车辆进行检修或者对车辆内部子系统、子系统内部件进行更换，避免了传统“定修”方式中“过修”时对车辆的扣押，以及“欠修”时，车辆安全性无法保障的问题，提高了对轨道交通车辆资源调度的灵活性以及车辆运行的安全性。

作为本实施例一种可选的实施方式，上述方法还包括：将轨道交通车辆的运行状态数据上传至云端服务器。

示例性地，将轨道交通车辆的运行状态数据上传至云端服务器的方式可以是通过gsm、gprs、4g、5g等数据传输方式。云端服务器可以根据轨道交通车辆的运行状态数据，得到轨道交通车辆的运行状态；云端服务器还可以对运行状态数据进行存储备份，将现场多种设备检测到的轨道交通车辆的状态数据与轨道交通车辆本身的运行状态数据共同汇集成数据库，以便外部终端进行查询，以及对存储的运行数据进行统一的大数据分析。

本实施例提供的轨道交通车辆的运维方法，通过将轨道交通车辆的运行状态数据上传至云端服务器，云端服务器可用于扩展地面数据处理中心的数据处理能力，还可以用于对得到的运行状态数据进行存储备份，共同汇集成数据库，便于外部终端进行查询，以及便于进行统一的大数据分析，一方面提高了轨道交通车辆的运维方法的数据处理能力，另一方面实现了对轨道交通车辆运行状态数据的有效利用。

作为本实施例一种可选的实施方式，上述方法还包括：接收运行状态数据查询请求；根据运行状态数据查询请求，发送对应的运行状态数据查询结果。

示例性地，数据查询请求可以由外部移动终端或者pc端发起，外部终端通过以太网或局域网与地面处理中心或者云端服务器连接。其发起方式可以是在网页上发起实时查询请求或者在客户端软件中发起实时查询请求。查询的具体内容可以包括轨道交通车辆相关运行信息、车辆故障信息、关键部件的服役状态信息等。

其中，轨道交通车辆相关运行信息可以包括车辆速度曲线、车辆输出功率曲线、车辆关键点处的温度、车辆轴承振动情况、车辆制动系统各主要气路管线的压力与电磁阀状态、车辆电气系统关键部件的电压或电流数据等。车辆故障信息可以包括故障发生时刻、故障发生前后一段时间内(用户可指定时间长度)的故障元件运行数据、故障诱因、故障处置结果等。关键部件的服役状态信息包括损伤程度评估值、剩余寿命预测值等。

本实施例提供的轨道交通车辆的运维方法，通过接收运行状态数据查询请求；根据运行状态数据查询请求，发送对应的运行状态数据查询结果，以便用户对出行车辆有更清楚的了解，也便于工作人员根据查询结果对车辆进行检修或者部件的替换。

本实施例提供一种轨道交通车辆的运维系统，如图2所示，包括：

数据采集终端201，用于获取轨道交通车辆的运行状态数据；

地面数据处理中心202，用于执行上述实施例中的轨道交通车辆的运维方法。

示例性地，数据采集终端201与地面数据处理中心202可以通过gsm、gprs、4g、5g等通信方式通信连接，以4g通信方式连接为例，数据采集终端201将得到的运行状态数据通过4g基站将数据传输给地面数据处理中心202。

数据采集终端201可以是上述安装在轨道交通车辆a上的数据采集箱，此处对其类型以及采集方式不再赘述。地面数据处理中心202执行上述轨道交通车辆的运维方法实施例中的所有内容，参见上述对应部分，此处不再赘述。

本实施例提供的轨道交通车辆的运维系统，通过采集轨道交通车辆上各种运行状态数据，根据运行状态数据得到轨道交通车辆的运行状态，可以实现对轨道交通车辆总体、车辆内部子系统、子系统内部件运行状态的预测，根据轨道交通车辆总体、车辆内部子系统、子系统内部件的预测结果，可以及时对轨道交通车辆进行检修或者对车辆内部子系统、子系统内部件进行更换，避免了传统“定修”方式中“过修”时对车辆的扣押，以及“欠修”时，车辆安全性无法保障的问题，提高了对轨道交通车辆资源调度的灵活性以及车辆运行的安全性。

作为本实施例一种可选的实施方式，上述系统如图2所示，还包括：

云端服务器203，与地面数据处理中心通信连接，用于对接收到的运行状态数据进行分析处理，得到所述轨道交通车辆的运行分析结果。云端服务器203的具体内容参见上述方法实施例中对应部分的描述，此处不再赘述。

作为本实施例一种可选的实施方式，上述数据采集终端包括多个，多个数据采集终端通过局域网进行通信连接。

示例性地，当存在多个数据采集终端时，也即实现对多辆轨道交通车辆a的数据采集与运行状态预测时，多个数据采集终端通过局域网进行通信连接的方式如图3、4、5所示，图3是接入两辆轨道交通车辆a或者两组动车组的情况；图4是接入三辆轨道交通车辆a或者三组动车组的情况；图5是接入四辆轨道交通车辆a或者四组动车组的情况，图3、4、5中在每辆轨道交通车辆a或者动车组上配置一个数据采集终端，数据采集终端通过局域网通信节点以及移动网络通信节点完成通信。

多辆轨道车辆之间通过局域网进行通信连接，局域网类型可以是zigbee、lora等。通过在多辆轨道交通车辆a之间建立局域网，实现当任意一辆轨道交通车辆a所在位置没有移动信号时，可以将自身的运行状态数据发送至与其通过局域网连接的其他轨道交通车辆a上，通过其他轨道交通车辆a将该轨道交通车辆a的运行状态数据以移动数据传输方式传输至地面数据处理中心，保证该轨道交通车辆a所在之处无论是否有移动信号，都能够将运行状态数据发送至地面数据处理中心，以便地面数据处理中心能够根据各个车辆的运行状态数据，得到该轨道交通车辆a的运行状态。

以火车为例，某辆火车途经不存在通信基站的位置，此时，由于不存在通信基站，导致轨道交通车辆a的运行状态数据无法正常传输至地面处理中心，在本实施例中，各个火车之间以局域网的形式进行通信连接，该火车可以将运行状态数据传输给处于同一局域网的其他处于存在通信基站位置的火车，通过处于存在通信基站位置的火车将该火车的运行状态数据发送给地面数据处理中心。

作为本实施例一种可选的实施方式，上述数据采集终端设置数据接口，数据接口用于连接移动存储介质。

示例性地，在数据采集终端上设有数据接口，以数据接口为usb口为例，通过预先存储好密钥和授权文件的移动存储介质，插入数据采集终端上的usb口后，自动完成载运行状态数据的下载以及存储介质上相关数据采集终端配置文件的更新。若密钥和授权文件校验通过，则可以自动完成移动存储介质上运行状态数据的下载，并且若数据采集终端配置文件需要更新时，数据采集终端将移动存储介质内存储的配置文件自动下载，根据下载的配置文件进行更新。

本实施例提供的轨道交通车辆的运维系统，通过在数据采集终端上设有数据接口，可以实现当通信出现故障时，轨道交通车辆的运行状态数据的移动以及数据采集终端配置文件的更新。

作为本实施例一种可选的实施方式，上述系统还包括：终端，与所述地面数据处理中心和/或所述云端服务器通信连接，用于对所述轨道交通车辆的运行状态数据进行查询。本实施例提供的终端具体内容参见上述方法实施例中对应部分的描述，此处不再赘述。

本实施例提供一种轨道交通车辆的运维装置，如图5所示，包括：

数据获取模块301，用于获取轨道交通车辆的运行状态数据；具体内容参见上述实施例中方法步骤s101对应部分，此处不再赘述。

运行状态获取模块302，用于根据所述轨道交通车辆的运行状态数据输入至预先训练好的神经网络模型，得到所述轨道交通车辆的运行状态，所述运行状态包括所述轨道交通车辆的总体，和/或内部子系统，和/或子系统内部件的使用寿命剩余值。具体内容参见上述实施例中方法步骤s102对应部分，此处不再赘述。

运维模块303，用于根据所述轨道交通车辆的运行状态，确定所述轨道交通车辆的运维状态。具体内容参见上述实施例中方法步骤s103对应部分，此处不再赘述。

本实施例提供的轨道交通车辆的运维装置，通过采集轨道交通车辆上各种运行状态数据，根据运行状态数据得到轨道交通车辆的运行状态，可以实现对轨道交通车辆总体、车辆内部子系统、子系统内部件运行状态的预测，根据轨道交通车辆总体、车辆内部子系统、子系统内部件的预测结果，可以及时对轨道交通车辆进行检修或者对车辆内部子系统、子系统内部件进行更换，避免了传统“定修”方式中“过修”时对车辆的扣押，以及“欠修”时，车辆安全性无法保障的问题，提高了对轨道交通车辆资源调度的灵活性以及车辆运行的安全性。

作为本实施例一种可选的实施方式，上述装置还包括：数据传输模块，用于将所述轨道交通车辆的运行状态数据上传至云端服务器。具体内容参见上述实施例中方法对应部分，此处不再赘述。

作为本实施例一种可选的实施方式，数据获取模块获取的轨道交通车辆的运行状态数据包括轨道交通车辆现场设备的检测数据。具体内容参见上述实施例中方法对应部分，此处不再赘述。

作为本实施例一种可选的实施方式，上述装置还包括：

查询请求接收模块，用于接收运行状态数据查询请求；具体内容参见上述实施例中方法对应部分，此处不再赘述。

查询结果发送模块，用于根据所述运行状态数据查询请求，发送对应的运行状态数据查询结果。具体内容参见上述实施例中方法对应部分，此处不再赘述。

本申请实施例还提供一种电子设备，如图6所示，处理器410和存储器420，其中处理器410和存储器420可以通过总线或者其他方式连接。

处理器410可以为中央处理器(centralprocessingunit，cpu)。处理器410还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。

存储器420作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的轨道交通车辆的运维方法对应的程序指令/模块。处理器通过运行存储在存储器中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理。

存储器420可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器420可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

所述一个或者多个模块存储在所述存储器420中，当被所述处理器410执行时，执行如图1所示实施例中的轨道交通车辆的运维方法。

上述电子设备的具体细节可以对应参阅图1所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。

本实施例还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例1中轨道交通车辆的运维方法。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory，rom)、随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)、快闪存储器(flashmemory)、硬盘(harddiskdrive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid-statedrive，ssd)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

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