[發明專利]高速列車牽引傳動控制系統故障注入方法及仿真系統

有效

• 申請號: 201510996427.6
• 申請日: 2015-12-28
• 公開（公告）號: CN105628406B
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 彭濤;陽春華;楊超;史露;趙帥;賀澤洲;楊笑悅;劉博;尹進田;陶宏偉;李晟
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01M17/08
• 分類號: G01M17/08
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 周志中

本發明公開了一種高速列車牽引傳動控制系統的故障注入方法及仿真系統，該方法包括步驟：確定故障注入點的位置，生成被測對象所需注入/模擬故障的特定故障信號；將特定故障信號與注入前正常信號進行信號調理生成故障注入信號；將故障注入信號注入到被測對象的故障注入點，實現對對象的故障注入/模擬。該系統包括牽引傳動控制系統和故障注入基準，用于對高速列車牽引傳動控制系統的故障注入方法在仿真環境下的實現。本發明可根據需要完成對高速列車牽引傳動控制系統中牽引變流器、牽引電機、傳感器和牽引控制器各子系統不同類型故障及其傳播、并發的故障注入/模擬，提供安全、可靠、接近真實的故障注入/模擬/仿真與測試，具有較強的適用性。

技術領域

本發明涉及一種高速列車牽引傳動控制系統的故障注入方法及仿真系統，屬于高速列車牽引傳動控制系統故障注入和信號處理等領域。

背景技術

高速列車的安全運行是高鐵運行與發展的首要問題，關乎國計民生，牽動全國人民的心。我國高速鐵路發展迅速,形成了具有中國特色的高鐵技術體系，總體技術水平和應用水平居世界領先，但由于高速列車運行時速高、運行環境惡劣以及長期運行可能導致的元器件老化等為高鐵的安全運行帶來嚴重的安全隱患。

高速列車牽引傳動控制系統，由牽引變壓器、牽引變流器、牽引電機和牽引控制器等子系統構成，屬于高速列車運行安全的關鍵系統之一，也是高速列車高發故障的主要來源之一。正因為如此，高速列車牽引傳動控制系統的任何故障或安全隱患若不能實時診斷并得到及時正確的處理，都有可能引發連鎖事故，甚至導致災難性后果，造成嚴重的社會影響。因此，高速列車牽引傳動控制系統能否實現實時故障診斷是確保高速列車安全運行的關鍵。

故障診斷是一種重要的復雜系統可靠安全運行的監測技術，其理論研究成果豐富。但目前針對高速列車牽引傳動控制系統故障診斷主要集中在對單個器件或子系統的單一故障的診斷研究，缺乏對單一故障傳播機理、同一器件/子系統的多故障、不同器件/子系統間并發故障等問題的研究，因此，現有故障診斷理論成果難以直接應用于高速列車牽引控制系統，無法解決高速列車實際運行時可能出現的傳播、并發等復雜故障的實時準確快速檢測與診斷問題。其中關鍵原因之一，就是缺乏一個面向高速列車牽引傳動控制系統能夠實現對系統不同故障類型及其傳播、并發等復雜故障模擬的子系統級故障診斷應用驗證平臺，致使大多研究成果進行實際車載應用驗證時，會出現誤報率高、實時性差和技術可移植性低等問題，而難以成功應用到實際高速列車運行監測中。

故障注入作為一種重要的安全測試和故障診斷驗證的技術手段，其研究可以追溯到上世紀70年代，國內外對于故障注入的研究與應用隨著技術的成熟逐漸擴展到各個領域。高速列車牽引傳動系統作為一個集成度高、關聯性強、多功能的復雜系統，所需電氣設備種類較多，且可能發生的故障類型繁多機理復雜?，F有的高速列車應用驗證平臺大多以模擬、仿真、驗證高速列車正常運行行為為主要目標，可離線、手動簡單模擬仿真某些子系統內或功能模塊內的異常工況，以及“故障導向安全”機制下的故障-停車行為，缺少系統級/子系統級的故障注入和協同仿真機制，無法對各種異常或故障的演變、并發故障及其對整個牽引傳動控制系統/子系統運行狀況進行模擬。此外，對同一故障類型所采用故障注入方法的不盡相同，也給故障診斷技術的應用驗證和比較帶來了困難。因此，急需建立基于統一基準的牽引傳動控制系統子系統級的故障注入方法及仿真系統。

針對上述情況，尚未見到合適的解決方案。

發明內容

本發明提供一種高速列車牽引傳動控制系統的故障注入方法及仿真系統，能為牽引傳動控制系統各子系統不同類型故障的注入/模擬、診斷和容錯等技術研究，提供安全、可靠、接近真實的故障注入/模擬/仿真與測試。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種高速列車牽引傳動控制系統的故障注入方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：根據被測對象發生特定故障時的電氣信號特性，生成被測對象所需注入故障的特定故障信號；確定故障注入點的位置；