身份证号:1504031992****1014
摘要:目前,我国的城市化进程有了很大进展,城市轨道交通工程建设越来越多。可靠性、可用性、可维修性、安全性的相关研究技术已广泛应用于城市轨道交通车辆全生命周期的各个阶段,本文首先分析车辆构型系统搭建目标,其次探讨车辆构型管理系统搭建方案,以期通过展现车辆基地综合利用项目的技术特点,为此类项目的建筑专业设计提供依据与研究基础,提升项目的设计水准。
关键词:智能运维;构型管理;城市轨道交通车辆
引言
作为轨道交通系统的组成部分,车辆基地在一个轨道交通线网需要多个配置。车辆基地巨大的建筑体量割裂了城市街区,庞大的占地面积隔断了与周边城市生活的联系,几百米长的厂房立面降低了城市景观品质。近年来,为消除这些消极影响,车辆基地综合利用项目大量涌现。车辆基地综合利用项目通过上盖平台及周边空间的处理、上盖开发功能的引入、景观绿化的处理等,使未综合利用车辆基地在城市空间、城市景观、城市功能上的负面效果得到大幅改善。
1车辆构型系统搭建目标
通过推行车辆构型管理方法,建立合理的构型管理组织,形成创新的构型管理流程,统一思想,搭建合理适用的构型管理平台,推动构型管理在轨道车辆领域的应用。达到以下目标:(1)提升产品质量:通过搭建车辆构型系统,完善物料详细信息,提升部件借用率和准确率,在设计和生产层面降低错误和偏差,提升车辆模块化率和整体质量。(2)缩短交付时间:通过搭建车辆构型系统,结合标准地铁统型要求,可以将车辆模块进行重用性分类,将基本项及稳定项确定,减少重复设计,减少研发设计、试验验证、生产组装时间;而后根据不同项目要求,有针对性的进行特定模块的设计,提升快速变形设计、制造能力。(3)降低总体成本:通过搭建车辆构型系统,提升车辆模块化率,降低重用模块的研发设计成本、生产成本及维保服务成本。(4)生命周期管理:通过搭建车辆构型系统,最终达到一车一档目标,实现设计、维保、业主的信息共享,指导车辆全生命周期运维工作,降低故障处理时间,通过对数据的记录总结,使检修工作更加合理,降低车辆全寿命周期成本,指导后续新造项目设计。
2车辆构型管理系统搭建方案
2.1提升城市轨道交通全生命周期管理效能
目前,已整合BIM与GIS等技术,轨道交通在可视化及跨专业协调方面取得了显著进步,然而,现有的BIM模型主要集中在规划设计阶段,比如,依据设计图样制作出的桥梁模型,直接运用BIM软件创建房屋建筑模型,这些模型能协助施工,并解决与其他专业间的协调难题。然而,后期施工偏差或养护过程中的设计调整可能导致原有规划失误,BIM模型未能及时更新,大量BIM模型数据仅用于可视化展示或简易模拟,因此,在后期施工和维护环节的应用方面,受到了很大的制约。数字孪生模型与物理空间模型实时互动,实现虚拟与实体模型的统一,确保数字化模型在前期规划、设计、施工及后期养护维修过程中与实体现场始终保持同步,数字孪生体助力方案研究、仿真技术及三维感知,为数字底座提供精确支持。
2.2城市轨道交通车辆内部能馈方案
车辆能馈主要由牵引变流器完成,当车辆进行电制动时,电动机转变为发电机模式,将车辆运行的动能转化为电能,并通过车辆的受流装置回馈至牵引网。此电能可供其他车辆使用,或经过能馈装置回馈电网或者储能装置进行能量回收。如果此时能量未能及时吸收,则通过制动电阻将电能转化为热能进行消耗。但配置制动电阻和斩波模块会增大牵引变流器的体积和重量,从而提高车辆的运行负载与能耗。因此部分线路车辆使用空气制动解决中间电压增高的问题。当中间电压升高至预设阈值,车辆将切换至空气制动模式,暂停电制动,同时依靠同能馈区间的其他车辆的能量消耗降低中间电压。城市轨道交通的能馈分布是以线路区间进行分段的,鉴于同一能馈装置区间内车辆状态不同,需要从线路级别和线网级别进行能馈仿真分析,确定车辆的能馈情况,尽量使线路上的能馈区间内车辆产生的制动能量被同区间内的其他车辆充分消耗,从而实现整个区间内无能馈。
2.3故障诊断
(1)传统维护监测系统局限于故障报警信息的推送、显示和记录,无法提供故障诊断信息。智能运维平台可检测信号故障设备,运用多项式线性回归预测算法识别异常设备,建立典型故障案例和标准修程作业的专家知识库协助运维人员快速处置故障和执行修程作业;通过正则表达式算法,将报警信息与专家诊断进行在线匹配,依托对信号系统历史数据的分析,预判潜在故障,并提供故障分析、运营影响评估和维护诊断建议;通过调用关联的案例库,提供故障码解释、故障现象描述、故障原因分析以及处置措施;支持逻辑问答功能,可回答报警发生的分区、设备类型等信息,并进一步进行全局性推断。(2)传统维护监测系统无法系统地记录已处理故障的相关分析、处置及检修过程,不利于对故障检修知识的积累。智能运维平台可以通过文本记录与上传附件功能,记录每一条故障处理的详细信息,包括故障发生时间、地点、报警内容、涉及的具体设备及处置措施等,从而构建故障诊断案例库;支持关键字检索功能,还可利用智能匹配算法,为新出现故障推送案例库处置方法,作为维修指导的参考建议。
2.4健康度评估与预警规则
健康度评估是基于设备运行状态数据的综合分析,旨在量化设备的健康状况,预测其未来的运行风险。评估模型通常采用多变量回归分析(Multivari-ate Regression Analysis)或贝叶斯网络(Bayesian Networks)等方法,结合设备的运行历史、环境条件以及实时监测数据,计算出健康度评分。评估过程通常分为两步:一是特征提取,通过对设备的历史故障数据进行分析,确定哪些参数对设备健康影响最大,并利用主成分分析(PCA)技术降低数据维度,提取出关键特征。二是健康度评分计算,系统使用加权评分模型(WeightedScoringModel),将各个特征的影响因素进行加权处理,最终生成设备的健康评分。
2.5预留工程
车辆基地上盖综合利用预留工程是上盖综合利用项目的基础,在车辆基地的设计阶段,需进行上盖综合利用项目的方案设计,根据上盖综合利用方案的要求,进行相应的结构预留。在盖上、盖下两个项目的设计阶段及建设时序均难以同步的情况下,上盖综合利用方案所提出的预留条件具有包容性,可满足后期不同主体的需求。因此,上盖综合利用方案介入的时间越早,方案的设计深度越足,越可以提高预留工程的准确性和有效性。在车辆基地设计时按照上盖综合利用的开发规模和内容,需额外考虑上盖综合利用实施时的施工荷载,特别是上盖开发为装配式住宅时,合理的施工荷载预留是上盖综合利用工程成立的核心。预留工程需考虑施工运输路径、上盖施工塔吊的荷载,可结合消防车道及消防扑救场地合理设置。
结语
智能运维技术能够通过实时数据监控和智能算法处理,有效提升供电设备的管理精度和系统运行的安全性。未来,应进一步探索更高级的人工智能算法和大数据分析技术,优化故障预测模型和健康评估方法,同时加强智能运维平台的互操作性和模块化设计,以应对不断复杂化的轨道交通系统需求。还应研究如何将新兴技术如5G通信、边缘计算与智能运维系统深度融合,提升系统的实时性和智能化水平,从而全面保障轨道交通的安全稳定运行。
参考文献
[1]陈斌,谢伟平,姚春桥.地铁车辆段上盖物业开发的关键工程问题[J].土木工程与管理学报,2014,31(01):57-63.
[2]李明涛,樊轶江.轨道交通车辆基地预留上盖物业开发条件技术研究[J].铁道标准设计,2020,64(03):140-145.
[3]李翔宇,张继菁,苏效杰,等.综合开发地铁车辆基地空间形态设计探析 [J].都市快轨交通,2017,30(03):28-34.