复兴号动车组关键系统服役问题及运维平台的研究与应用

中国铁道科学研究院集团有限公司

复兴号动车组全生命周期信息平台

CR400复兴号高速列车是我国自主创新研制的新一代重大装备。为保障刚投入运行的复兴号动车组在复杂服役环境下的运营状态，分析自主创新技术的演变规律，保证其安全、平稳、经济运行，国铁集团成立首个系统性重大课题《CR400复兴号动车组生命档案关键技术研究》。项目从涉及安全性、舒适性、经济性的结构件疲劳问题、电器系统故障问题、异常振动问题、磨耗件寿命问题四方面开展研究，建立了寿命预测平台、健康监测平台、异常振动监测与处置平台和“造、修、管、用”全生命周期信息平台。

一、主要科技创新

自主搭建复兴号动车组“造、修、管、用”全生命周期信息平台，汇集融合32类关键部件、12类检修设备、4个监测系统的多源异构数据，涵盖复兴号动车组新造、运用、检修全生命周期历程，为PHM系统提供统一规范的数据服务。

首创基于时域缩减和频域加速的系统化振动疲劳评估方法，建立综合考虑常规载荷、模态应力和焊接质量影响的高速动车组结构可靠性验证技术，指导CR450动车组结构设计。

建立复兴号动车组车轮、闸片、碳滑板等磨耗件寿命预测平台，实现轮对数字化精准镟修，在广州局和上海局进行应用。

自主建立异常振动监测与处置平台，优化抖车、晃车监测指标，修订构架失稳预警限值，成立联合处置工作机制，有效缓解全路异常振动问题。

针对复兴号动车组电器系统首次在PHM中增加10余种部件寿命预测或健康评估模型，其中碱性蓄电池寿命预测、滤网脏堵预警等模型已实现指导运用检修，提高复兴号动车组运行安全性和经济性。

二、项目评价

项目研究成果提高复兴号动车组运行的安全性、经济性和稳定性，新的结构疲劳设计方法和振动监测判据等成果已应用于后期的复兴号动车组和CR450动车组。建立的磨耗件寿命预测平台、电器系统健康监测平台、异常振动监测与处置平台和全生命周期信息平台，处于国际领先水平。

三、成果及效益

项目获发明专利1项、实用新型2项、软件著作权6项，形成标准性技术文件2项，发表论文24篇。

该项目搭建复兴号动车组全生命周期信息平台，应用于PHM系统，实现“造、修、管、用”全生命周期信息管理；优化抖车、晃车、平稳、失稳监测算法和限值，建立联合处置机制，预报警数量由月均1.5万起降低为0.3万起，指导工务部门对30余处高铁线路进行精准检修，有效缓解异常振动问题；建立主要磨耗件寿命预测平台，在广州和上海局应用推广，路局层面下发3项技术文件，优化检修流程，节省经费超1000万元/年；电器系统预测模型在广州和上海局应用推广，节省人员工作量，提升安全防范等级；构建全新的疲劳评估方法，识别优化复兴号动车组8项结构风险点，并应用到CR450动车组结构设计；构建新的贴近实际服役状态的试验载荷谱，为形成符合我国高速铁路运用实际的台架振动试验标准奠定基础。项目提高了复兴号动车组运行安全性、舒适性和经济性，对复兴号动车组持续安全运行、运维保障体系和标准体系的建立，具有重要意义。