轨道交通在线监测系统

一、系统概述

轨道交通在线监测系统是一个集成了多种传感器、通信技术、数据分析和可视化平台，用于实时、连续、远程监测轨道交通系统（包括车辆、轨道、桥梁、隧道等）运行状态和健康状况的综合性系统。其核心目标是：

（1）安全保障：预防列车脱轨、碰撞、火灾、结构坍塌等重大安全事故。

（2）提高运行可靠性与准点率：实时掌握设备运行状态，及时发现和处理故障，减少延误。

（3）优化设备维护与管理：从事后维修转向预测性维护，延长设备寿命，降低维护成本。

（4）改善乘客体验：确保车体乘坐舒适，提供更安全舒适的出行。

二、轨道交通在线监测系统的主要组成部分：

（1）监测对象与传感器：

车辆监测

       • 转向架与轮对：通过振动传感器、压力传感器、温度传感器，对轴承振动和温度监测、轮对磨损检测（轮廓扫描）、制动系统状态监测（振动、压力、温度、磨损）。

       • 车体：通过应变片和振动传感器进行结构应变监测、车箱连接器状态监测、车门状态监测。

       • 动力系统：通过振动传感器、压力传感器、温度传感器对发动机/牵引系统进行温度、振动、电流、电压、转速监测，冷却系统状态监测。

       • 制动系统：通过振动传感器、压力传感器、温度传感器对制动系统压力、温度、磨损和振动监测。

轨道监测

       • 钢轨：通过振动传感器、压力传感器和应变片，对轨道振动监测、轨头磨损检测、钢轨裂纹检测和应力监测。

       • 扣件与轨枕：通过振动传感器对扣件松动监测、轨枕状态监测。

       • 桥梁与隧道结构：通过振动传感器、位移传感器、应变片实现对轨道桥梁和隧道壁的振动监测、位移监测、沉降监测。

其他:

       • 噪声监测：通过声学麦克风，对轨道旁边重要建筑，如研究院、学校进行噪声监测。

（2）数据采集与传输系统

数据采集：数据采集仪收集列车上的传感器数据、轨道传感器数据。

通信网络

       • 车载通信：采用Wi-Fi、4G/5G、LTE-R (LTE for Railways) 等技术，将数据无线实时上传。

       • 固定通信：采用光纤、以太网、MPLS等技术，连接道旁设备和数据中心。

（3）数据处理与分析平台

数据中心/云计算平台：接收、存储、处理上传上来的传感器数据，进行振动噪声分析等后处理分析。

状态评估与故障诊断：

       • 阈值预警：基于预设的安全阈值，实时报警。

       • 模式识别与机器学习：分析历史数据，识别异常模式，预测潜在故障。

       • 故障诊断算法：针对不同设备，开发专业的故障诊断模型。

       • 健康度评估：综合评估车辆、线路、关键设备等的健康状况。

预测性维护：根据设备剩余寿命（RUL）预测，制定主动性维护计划。

（4）信息发布与决策支持系统：监测软件平台

可视化监控中心

       • 全局态势图：以地图形式展示所有线路、列车的运行状态。

       • 设备状态视图：以列表、图表、三维模型等方式展示关键设备的运行参数、健康度、报警信息（如车辆俯视图、线路剖面图）。

       • 报警管理：集中展示、分类、处理各类报警信息。

报警管理系统：

       • 故障报警：实时推送设备故障、性能异常、异物侵限等报警。

       • 安全报警：车体振动异常、轨道结构变形、隧道壁振动异常、重要建筑噪声监测点超标等报警。

       • 多渠道通知：通过桌面客户端、手机APP、短/彩信、邮件等方式通知相关人员。

指挥调度系统接口：为行车调度提供实时信息，辅助决策。

维护管理系统接口：将预测性维护建议和故障预警信息传递给维修部门。

大数据分析报告：定期生成各类运行、维护、安全分析报告。