[發明專利]牽引控制單元的故障診斷方法、裝置、系統和列車

在審

• 申請號: 202011194475.0
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112327804A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 梅文慶;文宇良;廖麗誠;羅云飛;李程;武彬;曾俊
• 申請（專利權）人: 中車株洲電力機車研究所有限公司
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;金淼

本發明公開了一種牽引控制單元的故障診斷方法、裝置、系統和列車，方法包括：采集牽引控制單元中待診斷電路工作時各測試點的監測數據；對所述監測數據進行處理，得到待診斷電路的實際電路特征信息；將所述實際電路特征信息輸入預先構建的故障診斷模型進行故障分析，輸出所述待診斷電路的工作狀態；若所述待診斷電路的工作狀態表示電路處于故障狀態，根據所述待診斷電路的工作狀態中故障類別與保護動作的關聯關系，執行與所述故障類別相對應的保護動作，實現了在增加少量硬件資源的情況下，最大限度的保證故障診斷正確率、不同電路之間的適用性。

技術領域

本發明屬于軌道車輛控制技術領域，具體涉及一種牽引控制單元的故障診斷方法、裝置、系統和列車。

背景技術

牽引控制單元是軌道車輛牽引變流器的核心組成部分,主要實現變流器邏輯控制、整流控制、電機控制等功能，其內部結構根據功能可以劃分為信號處理模塊(包含數字信號采集單元30、模擬信號采集單元30、數字信號輸出單元、脈沖信號輸出單元等)、控制模塊(包含邏輯控制單元、網側控制單元、機側控制單元等)、通信模塊(包含基于以太網、MVB或光纖等方式的通信單元)三大功能模塊。信號處理模塊中各類輸入輸出信號的接口電路，其可靠性直接影響牽引控制單元各項控制功能的正確執行。目前，針對牽引控制單元中接口電路的故障診斷方案主要有兩種：

1、基于硬件冗余的故障診斷：用兩個及以上相同硬件電路并行處理，給予相同的激勵信號，通過比較各硬件電路的輸出結果來檢測電路是否存在故障。這種方案原理簡單，可以在發現故障的同時進行故障排除，穩定性和實時性較好。但是，因為需要多個硬件電路并行，增加了系統復雜性，成本較高，占用空間大，使得此方法應用范圍受到很大程度的限制；

2、基于模型的故障診斷，需要事先對電路的運行機理有較深的認知和理解，對待診斷電路構建較為精準的模型，給予電路特定的輸入信號，通過比較電路的實際輸出和模型計算輸出來進行故障診斷。這種方式硬件結構簡單，降低了對成本、空間的需求，且不需要預先設定故障類別。但是，對于復雜的電路，難以得到準確模型，限制了診斷準確率，且不同電路的模型差異巨大，不同電路之間建模經驗難以借鑒，推廣性差。

因此，如何在低成本條件下，保證故障診斷正確率、不同電路的適用性，是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的主要目的是提供一種牽引控制單元的故障診斷方法、裝置、系統和列車，以在在低成本條件下，保證故障診斷正確率、不同電路的適用性。

針對上述問題，本發明提供了一種牽引控制單元的故障診斷方法，包括：

采集牽引控制單元中待診斷電路工作時待診斷電路的監測數據；

對所述監測數據進行處理，得到待診斷電路的實際電路特征信息；

將所述實際電路特征信息輸入預先構建的故障診斷模型進行故障分析，輸出所述待診斷電路的工作狀態；

若所述待診斷電路的工作狀態表示電路處于故障狀態，根據所述待診斷電路的工作狀態中故障類別與保護動作的關聯關系，執行與所述故障類別相對應的保護動作。

進一步地，上述所述的牽引控制單元的故障診斷方法中，所述故障診斷模型的構建過程包括：利用獲取的樣本數據對初始支持向量機模型進行k折交叉訓練，得到對應于k組驗證數據的k組模型參數；

根據所述k組模型參數和k組驗證數據，計算對應于k組驗證數據的k組誤差數據；

選取最小誤差數據對應的模型參數構建所述故障診斷模型。

進一步地，上述所述的牽引控制單元的故障診斷方法中，利用獲取的樣本數據對初始支持向量機模型進行k折交叉訓練，包括：

將所述樣本數據劃分為k組，得到k組樣本數據；