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提升智能安全服务 捍卫轨道交通列车结构健康——“机车健将”蔡国强的志之所向
来源:旅游文化网 | 作者:美晨 | 发布时间: 2024-04-27 | 143 次浏览 | 分享到:

轨道交通控制与安全技术水平不仅关系到民众的生命财产安全, 更代表着一个国家的实力和发展水平。在众多从业者中有这样一个人,丰富的科研经历和执着的探索精神,使得他能始终保持前瞻的眼界和敏锐的思维;严谨的工作态度和坚韧的科研毅力, 让他的智慧和积淀充分在列车结构健康监测研究中展现。他,就是北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室蔡国强教授,以创新为动力, 播撒青春和汗水, 贡献智慧与力量。



高峰论坛  精彩再现

漫溯时光的河流,我们将目光聚焦在十四年前,就会在不经意间打捞上一个闪光的名字,一位为城市交通运输与服务功能上下求索的开拓者——蔡国强。

2005年11月8-10日,由中国市长协会、中国国际贸易促进委员会、无锡市人民政府以及美国服务业联盟联合主办的2005世界城市服务业大会在无锡举行。北京交通大学教授蔡国强作为“创建宜居城市”论坛嘉宾做了题为《智能交通与城市服务功能的发挥》的精彩演讲。

他说道:交通运输的效率直接决定了人们出行与物流配送,体现为城市生活质量及内部经济联系。当前城市交通体系建设和交通运输体系自身要求还有相当大的差距:一是现代综合交通体系建设发展缓慢;二是交通事故和死亡率居高不下;三是各种方式之间信息共享困难。突出安全与应急功能的智能交通系统是城市发展的大势所趋,如一体化综合交通信息平台,智能交通控制系统等,迫切需要进行智能交通前沿技术和高技术领域的系统性、前瞻性、创新性应用。

高举创新  大书惊艳

穿越时光,回到科技发展日新月异的今天,我们依然能够发现,他的研究、他的成就、他的为人,都称得上:大写的惊艳!

蔡国强毕业于中国铁道科学研究院,入职北京交通大学后即投入到实验室的筹建工作中,曾赴美国加州大学伯克利分校数学系做访问学者,致力于交通运输工程、交通控制与安全的研究工作,并取得了突出成果。围绕轨道交通列车安全保障网络化、一体化、国产化的发展目标,研究了列车走行部故障点分布、故障模态分析方法,开发了列车走行部故障辨识和诊断系统,建立了列车关键设备监控预警系统技术体系,为列车的安全运营做出了重要贡献。

近年来,蔡国强致力于铁路机车安全监控、故障诊断与预警技术研究,积累了丰富的科研经验。经过大量的调研,他发现,随着铁路事业的发展,对机车的安全性和可靠性提出了更高的要求。特别需要依托于对机车全寿命周期内的机车关键设备运行状态数据及信息的收集、分析及挖掘,实现机车关键设备的早期故障预警、诊断和定位,持续地监测和早期检测机车中的退化组件,为机车日常维护提供依据,从而实现事故主动预防与故障快速处置。

为解决这一难题,蔡国强构建了一套基于通信网络的机车关键设备故障诊断与预警大数据系统,通过收集机车关键设备传感器节点监测的运行状态数据,包括受电弓、主变流器、辅助供电系统及牵引系统等,对机车关键设备进行故障诊断,监测机车行驶过程中的瞬间危险,并为驾驶员提供紧急故障指示,指导司机快速判断处置故障,为机车维修提供重要的依据,从而提高机车运行的可靠性和安全性,以避免无法承受的风险,减少故障和经济的损失,提升在轨运行故障评判和处理效率、延长机车使用寿命。


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通过对机车MVB总线的研究,蔡国强团队研制出了用于机车总线分析、实时状态监测与故障诊断预警的车载诊断主机,将其安装在机车上以采集MVB总线上关键设备的运行数据,通过对采集的总线数据进行分析可以实现关键设备典型故障诊断。机车车辆完成运营任务回库整备时,车载诊断主机通过无线扩频通信技术自动将关键设备和机械结构的监测诊断数据上传到地面服务器,地面服务器接收并存储机车长时间运行数据,可进行关键故障预警,通过可靠性评估系统对机车关键设备进行可靠性分析及寿命预测。考虑到实际工作环境,系统设置了丢包数据重发以及链路中断定时重连机制,保证上传数据不丢失。地面服务器对长期累积的海量监测信息进行大数据分析,并结合设备履历、检修记录等数据,从可靠性、维修间隔、费用效益等多方面多角度出发,根据状态监测、故障诊断结果进行维修可行性分析,实现关键设备维修间隔优化,指导检修维护人员实施相应的运营维护工作。



在机车可靠性评估方面,蔡国强运用Go-Bayes网进行建模,研究网络化、高速条件下重要要素的安全特征。在考虑安全要素的复杂性、历史故障数据和事件时序的不确定性基础上,用Go-Bayes网理论表示系统事件发生的因果链关系,建立新的安全要素集合和安全域的评价方法,通过处理大量不同种类设备(包括机械设备、电气设备等)的历史累积采集信息,对机车关键设备进行可靠性分析和寿命预测。

蔡国强构建的机车关键设备运行状态获取和故障诊断预警系统,实现了机车设备安全数据的全面整合及机车监控数据的统一管理,为机车监控数据的可靠性分析和数据资源监管等提供数据资源、配套服务的系统平台。同时实现机车的关键设备的可靠性计算、数据存储、数据传输、数据加工技术、面向维修的数据应用技术全面整合,为机车监控数据提供运营管理应用。机车关键设备故障诊断预警系统的有效集成,增强安全隐患排查、设备设施维护的预见性,提高对突发事件、故障的处置能力,减少了事故造成的人民生命财产损失。

此外,蔡国强在机车结构健康领域进行了深入的系统性研究,面向机车结构损伤的实时诊断,以全生命周期关键部件损伤状态为主线,研究了基于Lamb波的蜂窝柔性传感器网络监测技术,形成基于Bayesian理论的无参考主动Lamb波损伤定位、基于混合递阶遗传算法优化的损伤检测等多种机车结构损伤智能辨识方法,对机车关键设备进行主动在线无损检测和健康状态评估, 实现关键设备的寿命预测,一体化解决了复杂环境下机车安全运营的关键因素识别和事故预防问题。

孜孜以求  勇做人先

凝视“后天的战争”,才能辨别“思想河床”上沉积的新与旧。

从业几十年, 蔡国强先后主持或参与了50余项国家和省部级科研课题, 包括《轨道交通运营安全的关键装备监控预警及应急技术研究》 《基于列车通信网络机车关键设备故障诊断与预警大数据系统》《试验平台列车安全监控系统》等。尽管研究过程中取得了不少成绩,但对于自己为之奋斗的交通事业,他永远像一个涉世未深的探险者,用深邃而清澈的目光洞悉陈旧的外衣,用深刻而坚定的信心打磨创新。

实事求是, 勇攀高峰;默默耕耘, 锲而不舍;蔡国强在为中国轨道交通事业布道的同时, 实践着作为中国好儿女的伟大情怀。未来, 他将继续用自己的实际行动演绎平凡中的伟大,彰显专注者的情怀!

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