开题报告-刘小虎

北方工业大学本科毕业设计（论文）开题报告书题目：地铁车辆远程诊断系统研究指导教师：张虎刘建强专业班级：电气11-4班学号：11101080428姓名：刘小虎日期：2015年3月11日一、选题的目的、意义随着中国地铁的发展,自2007年以来，中国城市轨道交通事业进入了高速的发展期。全国各地掀起地铁建设热潮。截至目前，全国已经有36个城市制定了城市轨道交通的规划，其中有29个城市已经获得了国务院审批，另有部分城市处于筹备中，如太原、大同、济南等[1]。地铁作为一种城市公交，主要作用是客运，对缓解交通拥堵，解决时间集中、客流量大等城市交通问题提供了理想方式。但是由于地铁路线的特殊性，倘若发生故障，则相对其他交通工具而言，旅客疏散、列车救援要较为困难一些，所以实现城铁旅客运输的高安全性就显得尤为重要了。在地铁上装备了各种电气设备和机械设备。倘若能够实现对地铁的动态跟准监控，将地铁的动态跟踪监控信息、基本状态信息和故障信息（运行车辆的准确位置、经纬度、线路公里标和速度、牵引、制动、车门、轴温等安全相关信息，以及空调、卫生间等的旅客服务设施状态信息和车载网络上传输的、可获取的故障事件）进行远程传输，实现地面在线对运行地铁诊断数据和运行状态数据分析，给出维护指导方案，自动生成维护表单，为实现地铁预防性检修提供数据支撑，创建运维数据库。则可及时发现安全隐患，对运行中的地铁提供远程专家技术支持和故障应急指导并及时组织维修，防患于未然。因此地铁远程诊断系统的研究可以为列车运营提供一种主动的维保模式，为及时掌握列车运营状态提供技术支持。对提高列车运营的安全性以及列车故障分析的准确性和故障处理的效率，给旅客提供一个快捷、安全和高效的乘车环境有重要的现实意义。二、国内外研究发展现状和趋势日本、美国和我国均针对列车远程诊断系统进行了很多的研究与实践，对城市轨道交通列车的维保起到了一定支持作用，也为列车主动维保积累了成果及实践经验，然而列车主动维保依然未得到有效的重视。1.1.日本技术发展现状日本地铁的突出特点是动力分散型、编组相对固定的电动车组得到大量、普遍的运用。为了保证安全和降低维修成本，开展了列车、车辆和动车组的故障诊断研究。日本铁道综合技术研究所（TRTI）研究开发了在车辆转向架不解体情况下对车轴进行超声检测的自动检测仪、应用铁谱分析技术进行柴油机和电动车组齿轮装置不解体检测的方法，以及利用声发射、振动和声音在转向架不解体情况下进行轴承诊断的方法等。知名的车载信息与控制系统有三菱的TIS和日立的ATI。三菱的TIS到现在已经历了三代，即早期的MON（车辆监视系统，仅监视，不控制）、主流的TIS（列车信息系统，有监视和控制功能）和新一代的TIMS（列车信息管理系统，有监视、控制和信息管理功能）。TIMS具有对地铁中各个车辆、车辆内的各种设备、甚至某些线路、器件的全面、详细的监视与诊断功能。1.2.美国技术发展现状美国GE公司的RM&D远程监控与诊断系统经过十多年不断开发与完善，已在北美及全球大力推广，在航空、医疗、能源、及铁路系统上被广泛采用，有近5万套GE产品上安装了RM&D。在铁路运输行业，全球有将近7000台内燃列车安装了RM&D，仅北美地区就有将近3000台内燃列车，并且这个数量目前还在增加。RM&D采用Internet网络实现对列车的远程监控与智能诊断，系统主要分为车载系统与地面信息处理系统两大部分。1.3.中国技术发展现状我国现有地铁列车现场维保工作停留在初级阶段。在线的地铁列车出现故障，需要当值司机通过电话告知维保调度中心，维保调度中心接到电话之后，与司机沟通了解情况，经过简单经验分析之后，指派现场维保人员赶赴现场处理这些故障，尽量保证该列车能够继续运营至终点。这种被动式维保手段具有致命的缺点：（1）针对在途故障的危害性、严重程度进行判断时，司机无法保证判断结果的准确性；（2）现场维保人员无法及时了解相关的故障真实情况及相关数据；（3）司机、维保调度中心、现场维保人员之间的多方沟通方面具有一定的不确定性，且浪费时间，导致误解误判。三、基本内容地铁车辆远程诊断系统包括车载诊断系统和地面故障诊断系统如图1。车载诊断系统主要有CPU板卡、GPRS板卡、电源板卡和背板构成，主要完成相关数据信息的采集和传输。本课题主要研究的内容是地面故障诊断系统。首先因为地铁上空间有限，所以在车上配置大型计算机设备不现实，其次由于有些数据对实时性要求高，车载计算机不能完成大量的逻辑推理和运算，因此需要地面服务器来协助车载诊断系统完成故障诊断。地面服务器主要研究内容有：1、构建基于组态软件的应用程序，实现可视化界面。2、编写解析变量的相关程序，实现数据的连接。3、创建运维数据库，实现实时数据的显示。图1地铁车辆远程诊断系统四、完成期限和主要措施第1-2周：查找相关资料，熟悉掌握地铁车辆远程诊断系统相关知识。第3-6周：学习组态软件的相关知识，并完成应用程序控制界面框架及地铁线路的设计。第7-12周：①学习OPCserver服务器知识，学会并完成专家数据库制作。②学习C++，完成相关程序的编写。第13-15周：对本系统实现跟踪测试的基础上，完成本题的论文叙述，收集相关程序的图片与数据，整理妥当附在论文中。五、预期达到的目标1）分析处理来自地铁的数据信息，对状态信息和故障信息进行实时诊断及显示。实时跟踪地铁位置。2）建立完善的专家数据库，实现实时数据的显示。3）软件开发成功后，远程数据分析人员就能够熟练使用该软件，对故障进行分析和应急指挥，提高了故障分析的效率，能比以往列车故障分析时间，至少减少三分之一的故障分析时间，车载故障数据将不用手动下载。六、主要参考文献[1]许丽.关于我国列车状态远程监视系统的现状以及需求分析的研究[N].环球市场信息导报（理论），2011（9）.[2]马哲一.赵静一.李鹏飞.王庆新高速铁路运架提设备远程智能故障诊断技术研究[B].液压与气动，2008（10）[3]彭文静.车载远程数据传输设备在高速动车组上的应用.轨道车辆.2013-10.51（10）[4]黄开启.刘晓波.基于数据库的多征兆模糊故障诊断专家系统的研究[D].维普资讯.2003[5]刘金才.高速动车组远程数据传输及应用[A].大连交通大学学报.2013-6.34(3)[6]黄学文.CRH3高速动车组故障诊断系统[J].计算机集成制造系统.2010.16(10):24-29[7]黄志平.高速动车组远程数据传输系统的研究与实现[J].铁道机车车辆.2011.33(1):40-45[8]张勇.远程机车故障诊断系统的研究[D].北京:北京交通大学.2006[9]CRH3型动车组电气系统可靠性研究[D].北京:北京交通大学.2013七、指导教师意见（包括毕业实习）指导教师签字：年月日八、系审查意见系主任签章：年月日九、学院审查意见院长签章：年月日