[發(fā)明專利]一種面向動車組牽引電機的故障預警方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611249518.4
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106828106B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發(fā)明（設計）人: 張春;張寧;劉杰;劉峰;張杰;李紅輝
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: B60L3/00
• 分類號: B60L3/00
• 代理公司: 北京鴻元知識產(chǎn)權代理有限公司 11327
• 代理人: 陳英俊;許向彤

本發(fā)明公開了一種面向動車組牽引電機的故障預警方法，屬于故障預警方法技術領域。包括以下步驟：提取一組完整的動車組牽引電機的運行數(shù)據(jù)，包括車速數(shù)據(jù)和每個牽引電機的軸承的溫度數(shù)據(jù)；根據(jù)動車組運行狀態(tài)，對運行數(shù)據(jù)分類；對溫度數(shù)據(jù)進行曲線擬合，獲取溫度數(shù)據(jù)擬合線；設置溫度警戒線，確定預警范圍；獲取動車組新的運行數(shù)據(jù)，并進行溫度變化趨勢分析，當溫度變化超出警戒線時，發(fā)出預警。本發(fā)明以溫度數(shù)據(jù)作為預警的指標，使預警方法適用于各種故障類型的預警；且以動車組牽引電機的運行數(shù)據(jù)作為基礎數(shù)據(jù)，使本發(fā)明不局限于實驗環(huán)境。

技術領域

本發(fā)明涉及一種故障預警方法，具體地，特別涉及一種面向動車組牽引電機的故障預警方法。

背景技術

故障預警是一門以近代數(shù)學、電子計算機理論與技術、自動控制理論、信號處理技術、仿真技術、可靠性理論等有關學科為基礎的、應用型的多學科交叉的邊緣學科。

目前，基于振動診斷的故障預警方法，通過監(jiān)測牽引電機的振動信號來預測故障，當正在運行的牽引電機的振動模式與某種故障相匹配時，便發(fā)出預警或報警，比如廖云等人在2014年提出的共振解調(diào)預警法，此方法運用在城軌列車上，針對軸承燒毀故障預警有較好的效果。但是由于城軌列車運行環(huán)境相對穩(wěn)定，而動車組在實際運行中的車速變化快，且運行環(huán)境復雜，動車組中其他設備的震動以及外界環(huán)境的變化會形成干擾，從而產(chǎn)生錯誤數(shù)據(jù)造成誤警，所以，此方法難以適用于動車組運行環(huán)境中。此外，這種基于振動診斷的故障預警分析方法只能對一種或者一類故障進行預警，但難以覆蓋其他類型故障的預警。

基于解析模型的故障診斷方法是在明確了診斷對象數(shù)學模型的基礎上，按一定的數(shù)學方法對被測信息進行診斷處理，主要有參數(shù)估計方法、狀態(tài)估計方法、等價空間方法。其中，基于觀測器的狀態(tài)估計方法與等價空間方法是等價的，參數(shù)估計方法比狀態(tài)估計方法更適合于非線性系統(tǒng)，等價空間方法僅適用于線性系統(tǒng)。2014年劉韜等人提出的KPCA(Kernel Principal Component Analysis)和耦合隱馬爾科夫模型軸承故障診斷方法，以及2015年張敏和崔海龍等提出將基于IMF(Intrinsic Mode Function)能量矩和HSMM(Hidden Semi-Markov Models)模型的滾動軸承故障診斷方法，通過建立隱半馬爾科夫模型，在故障模擬實驗臺上取得了較好的效果。但是，這種故障預警方法易受外界環(huán)境干擾，難以適用于運行環(huán)境復雜多變的動車組，且無法根據(jù)動車組運行狀態(tài)對數(shù)據(jù)進行分類，使該方法的分析結果和理論上有偏差。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上問題，本發(fā)明的目的是提供一種面向動車組牽引電機的故障預警方法，以解決現(xiàn)有故障預警方法易受外界環(huán)境干擾，難以適用于動車組運行環(huán)境，以及一種預警方法只能針對特定故障進行預警，且沒有根據(jù)動車組運行狀態(tài)使結果有偏差的技術問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

本發(fā)明所述面向動車組牽引電機的故障預警方法，包括以下步驟：

(1)提取一組完整的動車組牽引電機的運行數(shù)據(jù)，包括車速數(shù)據(jù)和每個牽引電機的軸承的溫度數(shù)據(jù)；

(2)根據(jù)動車組運行狀態(tài)，對運行數(shù)據(jù)分類；

(3)對溫度數(shù)據(jù)進行曲線擬合，獲取溫度數(shù)據(jù)擬合線；

(4)設置溫度警戒線，確定預警范圍；

(5)獲取動車組新的運行數(shù)據(jù)，并進行溫度變化趨勢分析，當溫度數(shù)據(jù)超出警戒線時，發(fā)出預警。

優(yōu)選的，上述步驟(2)包括：

2a)確定動車組運行的最大車速；

2b)以時間變量控制數(shù)據(jù)分類，分為加速數(shù)據(jù)、勻速數(shù)據(jù)和減速數(shù)據(jù)；

2c)保存三類數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，步驟(3)包括：