[发明专利]用于机车车轮的故障预测与健康管理系统

说明书

本发明公开了一种用于机车车轮的故障预测与健康管理系统，数据处理技术领域。该故障预测与健康管理系统包括数据采集层、数据管理层、故障预测与健康管理模型层和业务应用层，数据采集层与基础资源层连接用于从基础资源层采集机车车轮数据，之后将所采集的机车车轮数据进行数据预处理、数据清洗和数据分析；数据管理层与数据采集层连接，根据数据采集层处理后的机车车轮数据构建多级数据库；故障预测与健康管理模型层设置有用状态综合评估模型、尺寸预估模型、剩余寿命预测模型和镟修模型以获得对机车车轮的评估结果和镟修策略；业务应用层根据评估结果和镟修策略，对机车车轮进行健康状态评估、剩余使用寿命预测和生成机车镟修建议。

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，特别涉及用于机车车轮的故障预测与健康管理系统。

背景技术

车轮是机车车辆的重要走行部部件，起着承载、导向、牵引作用，其安全可靠性与列车的平稳运行密切相关，是机车运维专项关注的重点。机车车轮制造在轮厂，加工组装上车在机车造修厂，运用维护在机务段。

而现有的系统存在以下问题：(1)借助既有的检测监测系统，只做“正常”或“故障”二元判断，无法准确反映中间状态，也难结合历史数据分析和预测未来趋势；(2)目前尚未有一个系统能够贯通机车车轮的全寿命数据，用下游的运用维护数据支撑上游机车车轮的评估和研发，同时用上游的生产和检验数据结合运用维护数据，指导下游的运用维护策略；(3)目前机车车轮的运用维护单位采用计划修的方式，对机车车轮定期检修，以保证安全性和经济性(避免小伤变大伤)，计划修的修程定义主要来源于统计数据、测试数据和模型计算，为了确保安全性，修程的制定都有一定安全裕量，我国铁路应用环境地区差异较大，车轮的伤损发展速度各异，伤损发展慢的区域，计划修的冗余检修造成经济损失；车轮伤损发展快的区域，计划修中间又要进行大量临修，增加经济负担的同时还有安全风险；(4)机务段维护车轮的主要手段是镟修，镟修方案由轮对工程师制定，需要轮对工程师根据自身经验，预测车轮的伤损趋势；并根据车轮当前状态，估算切削量较小的镟轮参数，并在镟轮参数和车轮伤损趋势(磨耗也是伤损的一种)之间求得最佳平衡。这样对轮对工程师要求较高，同时还需要大量计算，而轮对工程师需要在车间交班前迅速制定方案，往往没有详细计算的时间，人工计算的镟修方案也难以达到最优的综合效果；(5)当机车车轮发生严重质量问题时，需要综合失效分析确定关联批次，迅速定位该批次机车车轮并及时采取处置措施，而现有车轮通过钢印号作为唯一标识，锈蚀、油污和冰雪都会造成机车车轮追溯确认困难；(6)各个系统获取的数据接口都有特异性，且由于检测技术特点、人工操作等原因，部分数据会偏离实际数值，需要进行数据对接和数据筛选。

有鉴于此，确有必要提供一种用于机车车轮的故障预测与健康管理系统。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面，本发明提供了一种用于机车车轮的故障预测与健康管理系统。所述技术方案如下：

本发明的一个目的是提供了一种用于机车车轮的故障预测与健康管理系统。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于机车车轮的故障预测与健康管理系统，其中，所述故障预测与健康管理系统包括数据采集层、数据管理层、故障预测与健康管理模型层和业务应用层，

所述数据采集层，与所述基础资源层连接，用于从所述基础资源层采集机车车轮数据，之后将所采集的所述机车车轮数据进行数据预处理、数据清洗和数据初步分析；

所述数据管理层，与所述数据采集层连接，根据所述数据采集层处理后的机车车轮数据构建多级数据库，且多级数据库之间通过服务网进行数据交互和共享；

所述故障预测与健康管理模型层，设置有用于对来自于多级数据库中的数据再次分析且均与所述数据管理层连接的状态综合评估模型、尺寸预估模型、剩余寿命预测模型和镟修模型，以获得对所述机车车轮的评估结果和镟修策略；