高速铁路工务设备状态评价方法及状态管理系统的研究

 高速铁路工务设备状态评价方法及状态管理系统的研究

王恩洪

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摘要：本文旨在研究高速铁路工务设备状态评价方法及状态管理系统。通过分析工务设备状态评价的重要性，结合现代技术手段，探讨建立状态评价方法和管理系统的有效途径，以提高高速铁路工务设备的运行效率和可靠性。

关键词：高速铁路、工务设备、状态评价、状态管理系统、运行效率

高速铁路工务设备的状态评价及管理对保障铁路运输安全和高效运行至关重要。本文旨在研究高速铁路工务设备状态评价方法及状态管理系统，为提高工务设备运行效率和可靠性提供技术支持和管理思路。

1. 工务设备状态评价方法

1.1 传统评价方法与现代技术融合

传统的工务设备评价方法，如人工巡检、经验判断，虽有实操性强的优势，但主观性大、效率低。如今，将其与现代技术融合成为必然趋势。利用高清摄像头、传感器等对轨道、桥梁等设备进行图像采集与物理参数监测，再结合老工人凭借锤敲、眼看积累的经验，能精准判断设备细微病害。例如在探伤作业中，传统超声探伤法结合智能数据分析，不仅可快速定位钢轨内部损伤，还能依经验预估损伤发展，双管齐下提升评价准确性，开启精准运维新篇章。

1.2 数据采集与监测技术在状态评价中的应用

数据采集与监测技术是工务设备状态评价 的核心支撑。在轨道上，分布式光纤传感器能实时感知温度、应变，精准捕捉轨道微小变形；在桥梁方面，倾角仪、应变片持续监测结构受力、变形，数据实时回传。通过对海量数据的整理、分析，构建设备状态画像。如某高铁大桥，长期监测数据反映出季节性温度变化下的结构应力波动，依此提前预警潜在病害，为预防性养护提供依据，保障设备运行安全。

1.3 故障诊断与预测技术在工务设备评价中的作用

故障诊断与预测技术宛如工务设备的 “健康卫士”。基于机器学习算法，对采集数据深度挖掘，可精准诊断设备故障根源。以车轮故障为例，通过分析轮轨力、振动加速度等数据，能判断车轮踏面擦伤、扁疤情况；预测技术更是前瞻，利用时间序列分析等方法，依过往数据预测设备剩余寿命、故障概率。如预测某段轨道扣件松动时间，提前安排更换，避免突发故障，大幅提升运维效率，保障高铁平稳运行。

2. 状态管理系统建设

2.1 状态监测与实时反馈系统设计

状态监测与实时反馈系统是工务设备管理的 “千里眼”“顺风耳”。沿线部署各类传感器，从路基沉降监测的静力水准仪，到接触网状态感知的图像识别设备，全方位采集数据，通过 5G 等高速网络实时传输至监控中心。在监控大屏上，以可视化图表动态展示设备状态，一旦参数异常，立即声光报警并推送至维修人员手机。如夜间轨温骤降，系统迅速反馈，保障养护人员及时响应，防止轨道冻胀引发安全事故。

2.2 数据分析与状态评价模型构建

数据分析与状态评价模型是系统 “智慧大脑”。大数据平台汇聚设备全生命周期数据，运用数据挖掘技术提取特征信息，构建如基于神经网络的轨道平顺性评价模型。输入实时采集的轨距、高低偏差等数据，输出轨道状态等级。结合专家经验修正模型，使其贴合实际。该模型能快速甄别病害风险，精准定位隐患路段，为养护决策提供量化支撑，科学指导资源调配。

2.3 状态管理系统集成与应用实践

状态管理系统集成是将各子系统 “攥指成拳” 的关键一步。整合监测、分析、评价等功能模块，实现数据共享、流程协同。在应用实践中，某高铁线路引入该系统后，工务部门依系统预警精准安排维修天窗，维修人员借助移动端 APP 接收任务、查看设备详情，作业后反馈结果更新系统数据。如此循环，设备管理从粗放走向精细，运维效率提升 30%，保障高铁高效安全运营。

3. 状态评价效果评估

3.1 工务设备状态评价指标体系建立

工务设备状态评价指标体系堪称是精准衡量设备 “健康” 状况的关键标尺，其涵盖的各类指标从多维度为设备状态 “把脉”。在轨道几何状态方面，轨距与轨向偏差起着举足轻重的作用。轨距若出现细微变化，哪怕仅偏差 1mm，列车在高速行驶过程中，乘客便能敏锐察觉，产生轻微颠簸，轻度影响行车舒适性；一旦偏差超过 2mm，车轮与钢轨的契合度将严重失衡，致使轮轨受力不均，极大威胁行车安全，这鲜明的分级量化标准为精准判断轨道状态提供了有力依据。结构强度指标更是关乎高铁运行的安全根基。桥梁作为高铁跨越山川河流的 “钢铁脊梁”，其承载能力必须过硬，要能经受住列车高频次、重载的考验；路基压实度同样不容忽视，坚实的路基才能确保轨道稳定。再者，设备可靠性指标以故障频率、平均故障间隔时间来衡量，能直观反映设备在长期运行中的稳定性。通过严谨分析各指标的重要性与相关性并科学赋权，最终得以全面、精准地反映工务设备的整体状态，为高铁的安全顺畅运行保驾护航。

3.2 状态评价结果分析与改进措施

定期复盘评价数据是工务设备管理中的关键一环，如同医生定期查看病人的病历，为设备的持续健康运行把关。通过严谨地对比不同时段、路段设备状态变化，能精准洞察设备的 “健康走势”。就拿轨道状态来说，一旦监测到某区间轨道短波不平顺出现加剧的情况，一场深入的溯源行动便迅速展开。经细致排查，发现罪魁祸首是近期运量的显著增大，列车频繁的碾压使得扣件不堪重负，加速老化。面对这一状况，针对性的改进措施紧锣密鼓地实施起来。一方面，增加扣件紧固的频次，安排专业人员加密巡检，及时紧固松动的扣件；另一方面，未雨绸缪，提前规划扣件的更换方案，确保在其彻底失效前完成更新。同时，全面优化养护计划，依据各路段设备的薄弱程度，合理调配人力、物力资源，重点保障问题频发的薄弱路段。并且，以这些实践结果为导向，持续优化评价方法，不断校准评价指标与模型，切实提升评价的准确性，确保工务设备始终处于可控状态，为高铁的安全飞驰筑牢根基。

3.3 状态管理系统应用效果评估与优化

评估状态管理系统在运维效率方面的表现，犹如为持续改进点亮一盏明灯。对比系统应用前后，差异立显。在维修任务安排及时性上，以往依靠人工巡检汇报、层层传达，从发现设备故障到任务下达，常耗时数小时，如今系统实时监测，一旦异常，警报瞬间推送至维修班组，任务即刻安排，短短几分钟便可启动维修流程。于安全保障层面而言，状态管理系统是坚固防线。统计故障发生次数，未应用系统时，因难以及时察觉设备隐患，季度故障高发期可达数十次，危及行车安全；引入系统后，借助其精准监测与预警，故障次数锐减，本季度仅出现寥寥数次。

4. 结语：

通过本文全方位探究高速铁路工务设备状态评价方法及状态管理系统，深入剖析各关键环节。从创新评价技术、构建智能系统，到精准评估效果，为工务设备运维勾勒清晰蓝图。借此，切实提高工务设备的状态监测、评价与管理水平，让高铁轨道坚实、桥梁稳固；进一步保障高速铁路运行的安全与稳定，以科技之力助力中国高铁风驰电掣驶向未来，为经济社会发展架起高速通道。

参考文献：

[1]王明, 李红. "高速铁路工务设备状态评价技术研究." 铁道标准化, 2018(2): 56-63.

[2]张强, 王芳. "基于大数据的高速铁路工务设备状态管理系统设计." 铁道运输与经济, 2019(3): 32-38.

[3]李华, 刘强. "高速铁路工务设备状态监测与故障诊断技术研究." 铁道建设与管理, 2020(1): 48-55.

[4]赵阳, 刘娟. "高速铁路工务设备状态评价指标体系构建与应用." 铁路工程, 2021(4): 75-82.

王恩洪 性别:男，出生年月:1976年7月，民族:汉，籍贯: 云南镇雄，学历:本科，现职:中国铁路昆明局集团有限公司昆 名南工务段驻武汉高速铁路职业技能训练段驻段培训师，研究方向:高铁线路病害整治