[發(fā)明專利]機車車輛轉(zhuǎn)向架檢測用加速度傳感器的自診斷方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410635543.0
• 申請日: 2014-11-13
• 公開（公告）號: CN104316729A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何鴻云;杜紅梅;崔健;李夫忠
• 申請（專利權(quán)）人: 成都運達科技股份有限公司
• 主分類號: G01P21/00
• 分類號: G01P21/00
• 代理公司: 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 郭受剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及故障診斷技術(shù)，具體是機車車輛轉(zhuǎn)向架檢測用加速度傳感器的自診斷方法。

背景技術(shù)

轉(zhuǎn)向架作為機車車輛的重要組成部分，起著承載、牽引、走行和制動等重要作用，是決定機車車輛運行安全及動力學(xué)性能最為關(guān)鍵的組成部分。機車車輛轉(zhuǎn)向架的軸承一般為滾動軸承，其起著承受載荷和傳遞載荷的作用。在高速重載的運營條件下，機車車輛轉(zhuǎn)向架的軸承一旦發(fā)生故障，易導(dǎo)致熱軸、燃軸、切軸等事故的發(fā)生，因此，為了保證機車車輛安全可靠運行，對轉(zhuǎn)向架的軸承進行檢測尤為重要。

機車車輛轉(zhuǎn)向架軸承的故障檢測普遍采用振動沖擊檢測法，振動沖擊檢測法的具體操作過程為：在轉(zhuǎn)向架上安裝多個檢測陣列，每個檢測陣列包含安裝在轉(zhuǎn)向架對稱位置軸承的多個加速度傳感器，通過加速度傳感器采集的振動沖擊信號進行轉(zhuǎn)向架軸承的故障檢測。加速度傳感器作為沖擊信息獲取的源頭，是機車車輛轉(zhuǎn)向架軸承故障檢測不可或缺的部件，其測量數(shù)據(jù)的準確性對檢測結(jié)果有至關(guān)重要的影響。由于機車車輛轉(zhuǎn)向架軸承的工作環(huán)境復(fù)雜、惡劣，加速度傳感器安裝在其上時也處于復(fù)雜、惡劣的環(huán)境中，因此，實現(xiàn)加速度傳感器自身狀態(tài)的故障檢測十分重要。

目前機車車輛轉(zhuǎn)向架軸承上加速度架傳感器的在線故障檢測技術(shù)主要集中在加速度傳感器失靈故障的檢測，檢測技術(shù)主要利用人工或特定工具敲擊加速度傳感器，并根據(jù)加速度傳感器輸出的沖擊波形值與理想值的比對差異來實現(xiàn)，實時性及準確性較差。綜上所述，現(xiàn)有機車車輛轉(zhuǎn)向架軸承上加速度傳感器的故障檢測類型的局限性且檢測技術(shù)的缺陷，使加速度傳感器的工作狀態(tài)得不到及時檢測，嚴重影響了轉(zhuǎn)向架軸承故障檢測的實時性及準確性，無法確保機車的行車安全。

發(fā)明內(nèi)容

????本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種機車車輛轉(zhuǎn)向架檢測用加速度傳感器的自診斷方法，其能及時準確的對加速度傳感器的故障進行識別，確保機車的行車安全。

????本發(fā)明解決上述問題主要通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：機車車輛轉(zhuǎn)向架檢測用加速度傳感器的自診斷方法，包括以下步驟：

步驟一、根據(jù)機車車輛轉(zhuǎn)向架上所檢測同類型軸承對稱性分布的特點將轉(zhuǎn)向架檢測測點分成多個監(jiān)測陣列，監(jiān)測陣列的數(shù)量與同一轉(zhuǎn)向架上所需檢測軸承類型的數(shù)量相同，每個監(jiān)測陣列對應(yīng)檢測一類軸承，每個監(jiān)測陣列包括K個呈現(xiàn)對稱分布的測點，每個測點對應(yīng)一個所需檢測軸承，其中，K為大于或等于4的偶數(shù)；

步驟二、分別在每個所需檢測軸承上安裝一個加速度傳感器；

步驟三、分別離線建立每個監(jiān)測陣列內(nèi)K個測點加速度傳感器各自的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測器；

步驟四、設(shè)定加速度傳感器短路故障時沖擊信號均值閾值、短路故障時沖擊信號方差閾值、開路故障時沖擊信號均值閾值、開路故障時沖擊信號方差閾值、以及加速度傳感器的距離誤差閾值；

步驟五、在機車車輛轉(zhuǎn)向架工作時，實現(xiàn)多個監(jiān)測陣列的巡檢并進行加速度傳感器故障診斷。

進一步的，所述步驟三中離線建立每個監(jiān)測陣列K個測點加速度傳感器各自的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測器的具體操作步驟如下：獲取N個時刻各個測點加速度傳感器的訓(xùn)練樣本，根據(jù)訓(xùn)練樣本，按照梯度下降法調(diào)整權(quán)值矩陣，當達到設(shè)定精度后，表示各個測點的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)則器已離線建立完成；其中，每個測點某一時刻的訓(xùn)練樣本包括該測點相應(yīng)時刻的輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)，訓(xùn)練樣本的獲取通過取該測點外其余測點同一時刻采樣的長度為L振動沖擊信號的均值作為該測點的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測器的輸入數(shù)據(jù)，并取該測點同一時刻起采集的長度為L振動沖擊信號的均值作為該測點的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測器的輸出數(shù)據(jù)。

本發(fā)明針對一個時間窗內(nèi)的數(shù)據(jù)，其均值可以有效反映信號的幅度，方差可以反映信號的穩(wěn)態(tài)性，基于傳感器發(fā)生開路故障時其輸出信號接近于加速度傳感器輸出值的最大值的表現(xiàn)形式，制定了傳感器開路故障診斷的標準，基于傳感器發(fā)生短路故障時其輸出信號接近于0，制定了傳感器短路故障診斷的標準。具體為：所述步驟四中加速度傳感器開路故障和短路故障的閾值采用以下方式設(shè)定：加速度傳感器開路故障的設(shè)定均值閾值為????????????????????????????????????????????????，加速度傳感器短路故障的設(shè)定均值閾值為，加速度傳感器開路或短路故障的設(shè)定方差閾值為，其中，為加速度傳感器的輸出最大值，，。

進一步的，所述機車車輛轉(zhuǎn)向架檢測測點分成三個監(jiān)測陣列，三個監(jiān)測陣列分別為軸箱位監(jiān)測陣列、電機位監(jiān)測陣列及抱軸位監(jiān)測陣列，每個監(jiān)測陣列包含轉(zhuǎn)向架上對稱分布的4個同類檢測軸承，對應(yīng)4個測點。