[發明專利]車輛傳動控制系統的故障預測與健康管理裝置和故障預測方法

在審

• 申請號: 202010174820.8
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN113391612A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 戴計生;朱文龍;劉勇;羅云飛;楊家偉;江平;邢云龍;李益;徐海龍;張中景;詹彥豪;張士強
• 申請（專利權）人: 株洲中車時代電氣股份有限公司
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02;G01K13/00;G01M13/021;G01M13/028;G01M13/045;G01M17/007;G01R31/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 施浩

本發明公開了一種車輛傳動控制系統的故障預測與健康管理裝置及其故障預測方法，通過對傳動控制系統關鍵部件運行參數進行采集、監測、分析、診斷與預警，實現傳動控制系統關鍵部件的狀態監測與健康管理。其技術方案為：裝置包括傳輸單元、傳感器采集單元、實時監控與報警單元、故障特征提取單元、故障診斷與預警單元和顯示單元，通過傳輸單元和傳感器數據采集單元對傳動控制系統、網絡控制系統的已有數據及新增傳感器采集的數據進行數據融合，為故障診斷與預警提供數據基礎，獨立于牽引控制單元運行，根據監測數據實時自動地進行故障特征指標提取，對城軌傳動控制系統關鍵部件進行故障診斷與預警提示，實現在線故障診斷和預警。

技術領域

本發明涉及城市軌道交通傳動控制系統故障預警技術，具體涉及一種對城市軌道車輛傳動控制系統關鍵部件實施車載故障預警與健康管理的裝置。

背景技術

隨著城市軌道交通的快速發展，各地鐵公司對軌交車輛的在線故障預警、狀態數據的實時性和后期維護維修的指導性越來越迫切。尤其是城軌車輛傳動控制系統作為列車控制的核心，對其關鍵部件的監控、診斷與健康管理是城市軌道交通安全與穩定運行的重要保障，在城市軌道車輛運營、管理、維護及安全保障中起著關鍵性的作用。

然而目前城軌車輛傳動控制系統缺乏對關鍵部件，如高速斷路器、牽引變壓器、牽引變流器、牽引電機、齒輪箱、軸箱等的綜合監測和故障預警產品，尚不能對這些關鍵部件故障進行全面有效地診斷與預警提示。

發明內容

以下給出一個或多個方面的簡要概述以提供對這些方面的基本理解。此概述不是所有構想到的方面的詳盡綜覽，并且既非旨在指認出所有方面的關鍵性或決定性要素亦非試圖界定任何或所有方面的范圍。其唯一的目的是要以簡化形式給出一個或多個方面的一些概念以為稍后給出的更加詳細的描述之序。

本發明的目的在于解決上述問題，提供了一種車輛傳動控制系統的故障預測與健康管理(PHM，Prognostic and Health Management)裝置和基于該裝置的故障預測方法，通過對傳動控制系統關鍵部件相關運行參數進行及時、準確的采集、監測、分析、診斷與預警，實現傳動控制系統關鍵部件的狀態監測與健康管理。

本發明的技術方案為：本發明揭示了一種車輛傳動控制系統的故障預測與健康管理裝置，裝置包括傳輸單元、傳感器采集單元、實時監控與報警單元、故障特征提取單元、故障診斷與預警單元和顯示單元，其中：

傳輸單元用于獲取車輛的傳動控制系統和網絡控制系統中的原有業務數據，并將故障預測與健康管理裝置的診斷與預警結果傳輸給網絡控制系統；

傳感器采集單元用于獲取新增傳感器采集的車輛傳動控制系統的關鍵部件的信息；

實時監控與報警單元用于根據來自傳輸單元和傳感器采集單元的實時監測數據，計算車輛傳動控制系統的關鍵部件的運行狀態指標，如果關鍵部件的運行狀態指標超過設定閾值則觸發報警，并將報警信息發送給顯示單元；

故障特征提取單元用于融合原有業務數據和新增傳感器采集的實時監測數據，進行特征提取并計算關鍵部件的多種故障特征指標向量；

故障診斷與預警單元用于基于故障特征提取單元計算獲得的故障特征指標，采用故障診斷模型對傳動控制系統關鍵部件進行故障模式識別，診斷出關鍵部件的故障模式，將診斷與預警結果發送給顯示單元；

顯示單元用于將故障報警、診斷與預警信息進行顯示。

根據本發明的車輛傳動控制系統的故障預測與健康管理裝置的一實施例，傳輸單元獲取到的數據包括但不限于：傳動控制系統的實時信號和網絡控制系統的網絡數據，其中傳輸單元通過光纖接收傳動控制系統的實時信號，并通過以太網接收網絡控制系統的網絡數據。

根據本發明的車輛傳動控制系統的故障預測與健康管理裝置的一實施例，傳感器采集單元采集到的模擬信號包括但不限于：多路電流信號、電壓信號、振動信號和溫度信號。