储转发两种通信模型。
查询：通过使用处理和平台框架来检
资源管理：计算、存储及实现两者互联 索数据分析结果，并响应数据消费层
互通的网络连接管理。
的请求。
技术方案——技术支撑
⑩访问
⑧分析
⑨可视化
大数据与云计算技④ 信交互术通 ③处理框架 ②平台
⑥数据收集
⑦预处理
⑤资源管理 ①基础设施
技术方案——业务逻辑
GB/T 35589-2017 信息技术大数据技术参考模型
基础设施：为PHM系统提供必要的物 数据收集：负责处理与数据采集层的
理资源，包括网络、计算、存储和环境。 接口和数据引入。
平台：包括逻辑数据的组织和分布，支 预处理：包括数据清洗、数据规约、
持文件系统方式存储和索引存储方法。 数据标准化、数据格式化和存储。
可维修性指数
维修人时、维 修度、修复率、 故障修复时间
技术方案——业务逻辑
功能一：运行监控
评分考核：各类各级评价结果扣分值 → 车间、班组 评分
多个维度评分考核(
)
弓网性能 大值评价
技术状态 扣分评价
标准化管理
扣分评价 ……
依据
TG/GD 124-2015
自定义
各局标准化 制度
性态告警：零部件发生故障可能性、维修前时间估计值、关键零部件剩余寿命
处理框架：提供必要的基础设施软件以 分析：根据接触网运行维修的要求，
支持实现应用程序能够满足数据量、速 确定分析数据的算法，从数据中提取
度和多样性的处理，包括批处理、流处 指导运行维修的信息，形成维修策略。
理，以及两者的数据交换与数据操作。 可视化：提供给数据消费层的数据元
信息交互/通信：包含点对点传输和存 素和呈现分析功能的输出。
地铁接触网故障预测与健康管理
目录
1
1st Part 背景意义

2nd Part PHM目标
3
3rd Part 技术方案
4
4th Part 团队与工作基础
1、背景意义 2、PHM方法论
1.1 背景意义
城市轨道交通
截至2018年底
运营里程
5766公里 （地铁4511公里）
开通城市
36个
在建里程
6374公里
1.1 背景意义
刚性接触网检修模式
检测模式
维修模式
车载/人工 自动化检测装备 三级修程
有效利用数据 优化维修策略
非周期
接触网修程 故障修——小修——大修
解决以下问题 能构建接触网健康指标体系吗？ 能评估接触网运行过程的状态吗？ 能预测各类缺陷的发展趋势吗？ 能估计零部件发生故障的概率吗？ 能估计二级修维修前剩余时间吗？
技术方案——业务逻辑
功能二：设备管理
以图形化的方式展现接触网设备BIM数据的全生命周期
➢ 设备的BIM数据模型
接触网零部件技术状态 全寿命周期信息 2D图纸（设计） 3D模型（设计） 技术规格（设计）
有限元分析模型（设计） 生产装配（施工）
运行过程跟踪（运行）
技术方案——业务逻辑
示例：设备地图、设备看板、同步显示
刚性接触网几何、接触线平顺性、弓网受流等能够描述接触网系 统运行状态的参数 参数异常：测量的描述接触网运行状态的参数与真实的、设计的 或理论上正确的值之间的差异
技术状态 technical condition
在刚性接触网服役过程中，零部件及设备所表现出来的形态 故 障：接触网零部件及设备不能完成机械荷重、允许温升、 载流量、规定电气作用等要求的功能状态
基于GIS
（设备地图）
基于接触网示意图
（设备看板）
多图层可视化
（同步显示）
技术方案——业务逻辑
功能三：统计分析（主要统计量）
零部件故障 /参数异常
TG/GD 124-2015
• 故障强度 • 参数异常频度 • 平均故障间隔时间 • 平均参数异常间隔
技术方案——业务逻辑
PHM的六大应用业务： ✓运行监控 ✓设备管理 ✓统计分析 ✓综合评价 ✓性态预测 ✓维修策略
技术方案——业务逻辑
数据标准：统一刚性接触网故障编码（数据字典）
技术方案——业务逻辑
功能一：运行监控
对接触网健康指标、维护水平考核分当前值可视化监控；对零部件及
设备未来可能发生的异常情况进行告警。支持对监控异常情况的查询与 追溯。
能预测零部件的剩余寿命吗？
1.2 PHM方法论
1.2 PHM方法论
PHM是一种全面故障诊断、预测与健康管理技术；其目的不 是为了直接消除故障, 而是预报故障何时可能发生，以确定一种 优化的维修策略，降低维修工作量与成本、提高维修效率
建设目标
总体目标
刚性接触网智能健康管理系统
刚性接触网全寿命周期数据
提供辅助接触网维修的修前评估报告
1、总体架构 2、技术支撑 3、业务逻辑
技术方案——总体架构
PHM
“三”大业务能力 + “六”大业务应用 = 一体化健康管理平台
技术方案——技术支撑
？如何实现刚性接触网智能健康管理平台 —— 一体化信息平台
刚性接触网智能健康管理平台由框架提供者和应用提供者 两部分组成。框架提供者包括基础设施、平台、处理框架、 信息交互/通信和资源管理5个活动；应用提供者包括数据 收集、预处理、分析处理、可视化和查询5个活动
接触网健康指标
一级 指标
可靠性指数
可用性指数
二级 指标
故障率、故障密度、零部件及设备 可靠度、平均故障间隔时间、故障 间隔时间密度、故障间隔时间率、 参数异常率、参数异常密度、参数 异常可靠度、参数异常间隔时间密 度、参数异常间隔时间率
不可用度、供电臂平均中 断供电频率、供电臂平均 中断供电持续时间指数、 中断供电累计时间、中断 供电平均持续时间
刚性接触网是地铁供电的主要形式
北京新机场线——国门第一线
160公里/小时（最高）
地下 21.981公里 刚性接触网 架空/路基 17.917公里 柔性接触网
刚性接触网服役状态 健康、可靠
某地铁 刚性接触网
年均三百余起
智能运维技术
刻不容缓
1.1 背景意义
地铁刚性接触网的巡检对象
表征参数 characteristic parameter
搭建刚性接触网设计与运行过程数据的私有云平台 建立基于大数据架构的刚性接触网集团级数据中心 规范刚性接触网全寿命周期数据的统一标准化编码 实现与各类检测装备、管理信息系统、小型数据中心的互联互通 实现刚性接触网各级零部件及设备全寿命数据可视化查询
建立刚性接触网服役状态的健康评价体系 实现刚性接触网缺陷趋势分析、零部件故障预测、维修剩余时间估计 实现刚性接触网关键零部件剩余寿命估计