【ETR期刊2025年第6期報道】當前鐵路運營環(huán)境日益復雜,鐵路運營企業(yè)面臨著日益嚴峻的維修與資源管理挑戰(zhàn),尤其在高頻次的列車運營中,車輛的高可靠性成為確保鐵路系統(tǒng)穩(wěn)定運行的核心要素。德鐵長途客運公司(DB Fernverkehr AG)針對這一挑戰(zhàn),通過加裝數(shù)據(jù)記錄儀和網(wǎng)關系統(tǒng),為車輛故障檢測、運營調度以及維修計劃優(yōu)化提供了數(shù)據(jù)支持,推動數(shù)據(jù)化管理在鐵路運輸中的應用。
近年來,車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)在維修領域的應用逐步深化,尤其是在設備故障診斷與維修保養(yǎng)過程中,數(shù)據(jù)的作用愈加顯著。當前,狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)主要以“故障碼”形式呈現(xiàn),這些故障碼通過特定系統(tǒng)狀態(tài)觸發(fā)生成,雖然為故障識別提供了初步依據(jù),但由于缺乏高時間分辨率,其實時性和精確性存在局限性。在此背景下,德鐵長途客運公司在“狀態(tài)檢修(CBM)”模式的基礎上,進一步提出通過原始數(shù)據(jù)實現(xiàn)實時診斷與預測性維護的新方向。依托高時間分辨率的數(shù)據(jù),能夠更有效地提升故障的提前識別率,從而優(yōu)化維修計劃的執(zhí)行,提升車隊可用性。
與故障碼數(shù)據(jù)不同,傳感器采集的原始數(shù)據(jù)能夠提供更精準的物理系統(tǒng)分析,尤其在時間關聯(lián)維度,能夠實時捕捉設備運行狀態(tài)的細微變化。精準的系統(tǒng)分析是評估車輛狀態(tài)、預測故障發(fā)生的關鍵基礎。鐵路行業(yè)對近實時和實時診斷技術的需求日益增長,特別是在數(shù)字孿生和預測性維修(Predictive Maintenance)領域,原始數(shù)據(jù)作為評估車輛狀態(tài)和制定維修決策的核心依據(jù),其價值不可替代。以ICE 3型列車為例,在高速運行過程中,牽引變流器需要高負荷運行,為防止變壓器因高溫而受損,系統(tǒng)設計了油溫監(jiān)測和自動停機機制,當變壓器油溫過高時,系統(tǒng)會自動降低功率或停機,因此冷卻效率不足或散熱系統(tǒng)堵塞可能導致列車故障,關于冷卻系統(tǒng)的監(jiān)控與保養(yǎng)成為保障車輛穩(wěn)定運行的關鍵環(huán)節(jié)。
ICE 3 BR403型動車組配備了列車通信網(wǎng)絡,通過多功能車輛總線(MVB)連接列車內所有控制單元,傳輸診斷與傳感器數(shù)據(jù)。為提升數(shù)據(jù)應用效果,德鐵長途客運公司在現(xiàn)有系統(tǒng)中增設了數(shù)據(jù)記錄儀和網(wǎng)關,能夠實時采集并傳輸超過20000個不同的信號,為狀態(tài)檢修提供數(shù)據(jù)支持。通過這一數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),地面系統(tǒng)能夠實時還原車輛部件的運行狀態(tài),及時采取干預措施,減少列車晚點與行程取消的情況。
在這一數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)湖倉(Data Lakehouse)作為核心平臺,承擔數(shù)據(jù)的存儲、處理與分析功能。數(shù)據(jù)通過解析器解碼后,結合跨職能團隊定義的應用場景進行定向應用,從車輛調度到維修計劃的制定,數(shù)據(jù)在端到端流程中得到高效利用。為了滿足狀態(tài)檢修需求,數(shù)據(jù)傳輸鏈路經過優(yōu)化,進一步縮短了數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t,確保信息實時流轉,提升了系統(tǒng)響應速度。
特別是在主變壓器冷卻系統(tǒng)的監(jiān)控方面,德鐵長途客運公司通過實時監(jiān)控變壓器油溫,并結合傳感器數(shù)據(jù)部署定制化的閾值邏輯,能夠在故障發(fā)生前約3.5天發(fā)出預警,及時安排冷卻器清潔工作。該預警機制顯著降低了故障發(fā)生的頻率,2024年該措施使BR403型列車的故障率下降了75%,并減少了60%的延誤時間。
未來,德鐵長途客運公司計劃進一步優(yōu)化現(xiàn)有的傳感器數(shù)據(jù)采集與處理體系,目標是到2025年底將數(shù)據(jù)傳輸延遲縮短至1分鐘以內,實現(xiàn)近實時的全面車輛監(jiān)控,為更多實時應用場景的開發(fā)奠定基礎。公司還將加強數(shù)據(jù)技術與應用場景的邏輯優(yōu)化,推動更多列車系列的應用,使車隊在運營穩(wěn)定性與車輛可用性方面獲得更廣泛的收益。
(來源:中國鐵道科學研究院集團有限公司科學技術信息研究所)