[發(fā)明專利]城市軌道交通列車走行部故障數(shù)字診斷系統(tǒng)及其診斷方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010885525.3
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN112082782B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫永才;陳美霞;王維;熊鋼;肖陽俊;呂紅強
• 申請（專利權(quán)）人: 中車南京浦鎮(zhèn)車輛有限公司
• 主分類號: G01M17/08
• 分類號: G01M17/08
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 陸燁

1.城市軌道交通列車走行部故障數(shù)字診斷方法，包括加速度信號采集器、前置處理器、n個交換機和第一車載診斷儀，n為列車車廂的總個數(shù)；根據(jù)需要被檢測的行走部，在每節(jié)車廂一側(cè)的該行走部上安裝加速度信號采集器，且每節(jié)車廂上的加速度信號采集器的個數(shù)大于等于4；每節(jié)車廂中的每四個加速度信號采集器連接一個前置處理器，第i個車廂中所有的前置處理器相互連接后與第i個交換機連接，n個交換機相互連接后與第一車載診斷儀連接,i＝1,2…n；

所述加速度信號采集器實時采集被測行走部的加速度信號，并將該信號傳送至對應(yīng)的前置處理器中，所述前置處理器對收到的信號進行A/D轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的信號進行壓縮，將壓縮后的信號通過交換機傳送至第一車載診斷儀中，第一車載診斷儀實時讀取列車TCMS系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)和交換機中的數(shù)據(jù)，并根據(jù)讀取的數(shù)據(jù)判斷第i節(jié)車廂的行走部是否出現(xiàn)故障以及故障類型；其特征在于，所述故障包括磨損/電腐蝕類故障和剝離類故障；在列車無故障時，對列車進行試運行，實時采集第m節(jié)車廂的被測行走部在不同車速，不同位置，不同載荷時的加速度信號，得到若干個加速度信號，對每一個信號進行優(yōu)化并存儲至標準信號庫，m＝1,2,…n；

所述剝離類故障判斷具體包括如下步驟；

步驟1：以采樣間隔t對TCMS系統(tǒng)中列車速度進行T次采樣，該速度為列車一側(cè)的速度，并基于讀取到的速度計算第T次采樣時第m節(jié)車廂的位置s_m；

步驟2：基于s_m，判斷在第T次采樣時該車廂是否處于彎道，若是，根據(jù)第T次采樣到的列車的一側(cè)速度v_T，計算第T次采樣時第m節(jié)車廂的另外一側(cè)的速度；若否，則將第T次采樣時第m節(jié)車廂的另外一側(cè)的速度賦值為v_T；

步驟3：根據(jù)速度v_T，計算第T次采樣時第m節(jié)車廂兩側(cè)軸承的轉(zhuǎn)速；

步驟4：根據(jù)第m節(jié)車廂兩側(cè)軸承的轉(zhuǎn)速和兩側(cè)的速度計算出理論故障倍頻，并基于理論故障倍頻設(shè)置故障倍頻范圍；

步驟5：消除第m節(jié)車廂中相鄰兩個軸承之間的信號干擾；

步驟6：采集第T次采樣時第m節(jié)車廂的載荷AW_m和第m節(jié)車廂的被測行走部的加速度信號；將標準信號庫中第m節(jié)車廂在位置為s_m，載荷為AW_m和車速為v_T時的標準信號與第T次采樣得到的加速度信號進行對比；若第T次采樣得到的加速度信號中存在頻率在故障倍頻范圍內(nèi)的信號，而標準信號中不存在頻率在故障倍頻范圍內(nèi)的信號，則認定被測行走部存在剝離類故障；

所述磨損/電腐蝕類故障具體判斷方法如下所示：實時采集第m節(jié)車廂中第N個轉(zhuǎn)向架上所有的被測行走部的加速度，并計算加速度均方根a，N＝1,2,…,H，所述H為第m節(jié)車廂中轉(zhuǎn)向架的總個數(shù)，并根據(jù)當前時刻列車的速度v1，第m節(jié)車廂所在的位置s_m1，以及載荷AW_m1，計算標準信號庫中第m節(jié)車廂在位置為s_m1，載荷為AW_m1和車速為v1時第m節(jié)車中第N個轉(zhuǎn)向架上所有的被測行走部的加速度均方根并將兩個均方根進行比較，判斷被測行走部是否存在磨損/電腐蝕類故障。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市軌道交通列車走行部故障數(shù)字診斷方法，其特征在于，所述步驟1具體為：

根據(jù)采集到的速度信息計算第m節(jié)車廂所在位置具體s_m為：

s₀為第m節(jié)車廂的初始位置，v_T為第T次采樣時得到的TCMS系統(tǒng)中列車一側(cè)的速度，l為車廂長度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市軌道交通列車走行部故障數(shù)字診斷方法，其特征在于，所述步驟2具體為：若該第m節(jié)車廂所在位置為彎道，則計算車廂另外一側(cè)的速度v’：

其中，r為彎道的半徑；

根據(jù)TCMS系統(tǒng)中列車一側(cè)的速度計算該側(cè)軸承的工作轉(zhuǎn)速n₁為；

其中，D為車輪直徑；

若第m節(jié)車廂所在位置為彎道，則另一端軸承工作轉(zhuǎn)速n₂為：

若第m節(jié)車廂所在位置不是彎道，則另一端軸承工作轉(zhuǎn)速

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市軌道交通列車走行部故障數(shù)字診斷方法，其特征在于，所述判斷被測行走部是否存在磨損/電腐蝕類故障具體為：

其中，d為被測行走部的相對位移；

所述K為第m節(jié)車廂的第N個轉(zhuǎn)向架中被測行走的總個數(shù)，a_k為第m節(jié)車廂的第N個轉(zhuǎn)向架中第k個被測行走部的加速度；

若d位于[0～2.0mm)內(nèi)，則認為被測行走部不存在磨損/電腐蝕類故障；

若d位于[2～4.0mm)內(nèi)，則認為被測行走部存在磨損/電腐蝕類故障但不需要檢修；

若d大于等于4mm內(nèi)，則認為被測行走部存在磨損/電腐蝕類故障且需要檢修。