《交通運(yùn)輸科學(xué)技術(shù)新成果推廣目錄》（２０２０）—第四部分 裝備《高速鐵路動車組全生命周期數(shù)據(jù)集成管理與綜合技術(shù)》

本期項(xiàng)目簡介

完成單位: 中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司

主要完成人: 梁建英、 孫華、 郝偉、 宋培元、 徐剛、 何彬、 張敏、 趙婷婷、 曹炳欣、 郭宗鵬、 李凱、 賀婷婷、 陳江華

項(xiàng)目簡介

　　(一)項(xiàng)目背景

　　在國家的大力支持下,我國在線運(yùn)營動車組有20余種型號,涵蓋時速200~250公里、300~350公里,動車組運(yùn)營里程超過世界總和的60%,取得了巨大的社會經(jīng)濟(jì)效益,同時也積累了海量的設(shè)計、制造和運(yùn)維數(shù)據(jù)。在此背景下,由中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司承擔(dān)的863項(xiàng)目“高速鐵路動車組全生命周期數(shù)據(jù)集成管理研究與綜合技術(shù)冶,針對如何充分挖掘動車組產(chǎn)品的全生命周期數(shù)據(jù)的價值,持續(xù)提高動車組的設(shè)計能力、制造能力、服役性能保持能力和運(yùn)維能力,降低動車組產(chǎn)品的全生命周期成本,保障高速動車組的服役安全、可靠性等,增強(qiáng)國內(nèi)國際市場的綜合競爭力等問題開展研究。

　　(二)技術(shù)概況和適用范圍

　　本項(xiàng)目突破了多源異構(gòu)數(shù)據(jù)治理和融合、跨產(chǎn)品生命階段的統(tǒng)一數(shù)據(jù)建模和基于大數(shù)據(jù)平臺的數(shù)據(jù)集成等關(guān)鍵技術(shù),提出了高速鐵路動車組的故障編碼體系和運(yùn)維構(gòu)型2項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn),形成了7項(xiàng)發(fā)明專利等系列的自主知識產(chǎn)權(quán),自主開發(fā)了“高速動車組全生命周期數(shù)據(jù)集成管理平臺冶,并在中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司進(jìn)行了部署和示范應(yīng)用,首次實(shí)現(xiàn)了PDM、ERP、MES、MRO、WTD等動車組設(shè)計、制造和運(yùn)營維護(hù)等不同階段、不同單位的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)主數(shù)據(jù)、多維數(shù)據(jù)集、流式大數(shù)據(jù)等的集成管理,并以CRH-380A型動車組為典型對象,對其輪對、軸承軸箱等356種3000多個零部件的全生命周期管理、超期服役預(yù)警,以及“技術(shù)改造冶閉環(huán)管理。平臺的數(shù)據(jù)服務(wù)可覆蓋動車組運(yùn)行工況、運(yùn)維、質(zhì)量管理、健康狀態(tài)及故障分析、可靠性和供應(yīng)商協(xié)同平臺等六個主要信息系統(tǒng),通過大數(shù)據(jù)驅(qū)動的故障關(guān)聯(lián)關(guān)系分析、零部件可靠性趨勢跟蹤分析等方法,使得高壓供電裝置、電氣設(shè)備等關(guān)鍵部件的故障率下降85%左右,檢修周期由原11天縮短至5天。

　　(三)獲獎情況

　　本項(xiàng)目獲2020年度中國交通運(yùn)輸協(xié)會科學(xué)技術(shù)獎一等獎和2019年度中國中車科學(xué)技術(shù)獎一等獎。

項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)

　　(1)將ESB與大數(shù)據(jù)技術(shù)融合,首次在國內(nèi)構(gòu)建了高速鐵路動車組全生命周期數(shù)據(jù)集成管理平臺,支撐動車組全生命周期不同業(yè)務(wù)應(yīng)用需求,包括:設(shè)計優(yōu)化、工藝改進(jìn)和運(yùn)維服務(wù)。

　　(2)首次系統(tǒng)地提出面向全生命周期的高速鐵路動車組的故障編碼體系和運(yùn)維構(gòu)型標(biāo)準(zhǔn)體系,為產(chǎn)品故障代碼編制規(guī)則奠定基礎(chǔ),填補(bǔ)了行業(yè)空白。

　　(3)提出了基于動車組本體知識的多源數(shù)據(jù)融合技術(shù),解決高速鐵路列車全生命周期的各個信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)類型、格式及產(chǎn)生方式不同,難以統(tǒng)一處理等問題,是實(shí)現(xiàn)動車組關(guān)鍵部件壽命預(yù)測、故障關(guān)聯(lián)關(guān)系分析等應(yīng)用的基礎(chǔ)。

　　(4)提出了一種定量的高速列車關(guān)鍵部件故障在線檢測與預(yù)警技術(shù)。

同類項(xiàng)目比較

應(yīng)用案例

　　(一)受電弓ADD風(fēng)管設(shè)計優(yōu)化

　　運(yùn)維部門反映,在一段時間內(nèi)某型動車組受電弓ADD風(fēng)管可靠性指標(biāo)較差,故障率偏高(見圖5),通過對故障分布規(guī)律分析可以發(fā)現(xiàn),發(fā)生該部件故障動車組和供應(yīng)商均較為普遍(占78%以上),可以確定解決該部件故障的主要方向?yàn)楦倪M(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量。

　　設(shè)計部門進(jìn)行了設(shè)計變更,用PA替代PU風(fēng)管后,故障率下降非常明顯,但故障跟蹤發(fā)現(xiàn),經(jīng)一段時間后故障率有上升勢頭,故障未徹底解決。再次變更設(shè)計,全部更換為TPEE風(fēng)管后,故障率保持較低水平,與原PU風(fēng)管相比,故障率降幅達(dá)85%。圖6是受電弓ADD風(fēng)管改進(jìn)前后故障率的跟蹤分析。

　　(二)對自動過分相裝置工藝改進(jìn)

　　某路局反映,其局管內(nèi)的某批動車組過分項(xiàng)裝置故障報警較多,通過對該部件故障數(shù)據(jù)分析,發(fā)生故障的動車組占故障總數(shù)的73%,故障分布較廣,應(yīng)屬質(zhì)量問題。經(jīng)有關(guān)部門技術(shù)人員分析,故障原因是在運(yùn)行過程中受到電磁干擾,造成嚴(yán)重故障報警(見圖7)。后對緊固方法及故障判別條件進(jìn)行了改進(jìn),經(jīng)對該部件故障率跟蹤分析(見圖8),該故障報警明顯減少。

　　(三)高級修計劃優(yōu)化

　　通過高級修計劃預(yù)測實(shí)現(xiàn)計劃預(yù)測準(zhǔn)確率達(dá)90.87%,與既有方法及基于日平均里程計算方法的結(jié)果比較,準(zhǔn)確率提升20%以上,解決了列車過維修和欠維修問題,為生產(chǎn)計劃編制和檢修備件采購提供了更加精準(zhǔn)的指導(dǎo)意見。

社會效益與經(jīng)濟(jì)效益

　　基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的動車組全生命周期數(shù)據(jù)集成平臺持續(xù)提高動車組的設(shè)計能力、制造能力、服役性能保持能力和運(yùn)維能力,降低動車組產(chǎn)品的全生命周期成本,保障高速動車組的服役安全、可靠性;全生命周期數(shù)據(jù)管理平臺的推廣應(yīng)用不僅可以促進(jìn)高速列車行業(yè)的健康發(fā)展,而且可以促進(jìn)汽車、航空等其他行業(yè)的發(fā)展。本項(xiàng)目已在動車組、城軌列車等多業(yè)務(wù)領(lǐng)域示范應(yīng)用。動車組高級修的檢修周期比系統(tǒng)研究開始時(2015年初)縮短5%以上。項(xiàng)目成果已在南昌鐵路局等12個鐵路局展開試用,2017年,預(yù)防故障382余件,降低產(chǎn)品質(zhì)量損失支出即降低公司成本共計512萬元。2018年,預(yù)防故障420余件。自2016年12月,必?fù)Q件和偶換件庫存金額較實(shí)施前合計下降超過4.5億元。