[發(fā)明專利]一種中速磁浮列車關(guān)鍵部件的狀態(tài)評估和預(yù)測系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011246521.7
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112345276B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐杰;許莉立;孫傳凱;王光藝;賈利民;張慧;徐亞之;劉宇
• 申請（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué);中車唐山機(jī)車車輛有限公司
• 主分類號: G01M17/08
• 分類號: G01M17/08;G01R31/00;G06F16/36
• 代理公司: 北京市商泰律師事務(wù)所 11255
• 代理人: 黃曉軍

本發(fā)明提供了一種中速磁浮列車關(guān)鍵部件的狀態(tài)評估和預(yù)測系統(tǒng)。包括：磁浮列車設(shè)備結(jié)構(gòu)解耦模塊，用于根據(jù)列車組件鄰接關(guān)系、包含關(guān)系和平行關(guān)系構(gòu)建了磁浮列車的層次結(jié)構(gòu)；磁浮列車設(shè)備耦合關(guān)系模塊，用于按照子系統(tǒng)建模方法，將列車整車和設(shè)備分為不同層次的子系統(tǒng)和元器件，構(gòu)建磁浮列車分層結(jié)構(gòu)之間的鏈接方式；磁浮列車關(guān)鍵部件診斷模塊，用于通過各種故障診斷模式利用統(tǒng)計(jì)分析模型、機(jī)器學(xué)習(xí)模型和深度學(xué)習(xí)模型對列車關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)識別和故障診斷對磁浮列車的狀態(tài)做出綜合評估。本發(fā)明通過對磁浮列車關(guān)鍵設(shè)備和元器件進(jìn)行狀態(tài)評估和故障診斷，以預(yù)測關(guān)鍵設(shè)備和元器件的使用狀態(tài)并對異常預(yù)警，可以為磁浮列車系統(tǒng)健康管理提供數(shù)據(jù)支撐。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及交通運(yùn)輸技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種中速磁浮列車關(guān)鍵部件的狀態(tài)評估和預(yù)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

磁浮列車作為新一代軌道交通運(yùn)輸系統(tǒng)，具有速度快、安全性高、爬坡能力強(qiáng)和轉(zhuǎn)彎半徑小等一些突出的優(yōu)點(diǎn)。保障磁浮列車高效運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一就是磁浮列車關(guān)鍵狀態(tài)評估和預(yù)測。

電磁懸浮型磁浮列車(Electromagnetic suspension，EMS)是一個(gè)有眾多機(jī)械和電磁元件組成的龐大系統(tǒng)，通過電磁鐵產(chǎn)生吸力吸引軌道，使得列車懸浮運(yùn)行。由于涉及到的元件和部件數(shù)量眾多，產(chǎn)生故障的源點(diǎn)較多。其關(guān)鍵部件故障造成嚴(yán)重的后果，涉及到不同類型的部件和設(shè)備，目前，對磁浮列車設(shè)備和元器件進(jìn)行故障診斷的方法主要是基于信號處理和數(shù)學(xué)模型的方法。信號處理的方法如利用希爾伯特黃變換(HHT)的方法，對中速磁浮列車懸浮系統(tǒng)的間隙傳感器進(jìn)行乘性故障、加性故障和緩變故障的診斷，直接對傳感器信號分析來進(jìn)行故障診斷；不過HHT方法對小幅值故障信號靈敏度不高、不適合傳感器零輸出故障，且診斷誤差較大。

目前，現(xiàn)有技術(shù)對EMS磁浮列車傳感器進(jìn)行故障診斷的方法主要集中在傳感器完全失效的診斷方法，對傳感器其他類型其他程度的故障研究較少，沒有對傳感器故障分類細(xì)化。而且由于實(shí)驗(yàn)中，加速度傳感器故障率較于其他兩種更高，因此現(xiàn)有故障診斷的方法多集中于加速度傳感器的故障。另外，現(xiàn)有故障診斷的方法主要針對的是故障傳感器本身的異常特征，而忽略了單個(gè)傳感器故障后，對懸浮系統(tǒng)整體的影響，未能考慮其他傳感器故障是否會引起正常傳感器表現(xiàn)出異常特征。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種中速磁浮列車關(guān)鍵部件的狀態(tài)評估和預(yù)測系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案。

一種中速磁浮列車關(guān)鍵部件的狀態(tài)評估和預(yù)測系統(tǒng)，包括：磁浮列車設(shè)備結(jié)構(gòu)解耦模塊、磁浮列車設(shè)備耦合關(guān)系模塊、磁浮列車設(shè)備狀態(tài)轉(zhuǎn)變點(diǎn)識別模塊和列車關(guān)鍵部件診斷模塊；

所述的磁浮列車設(shè)備結(jié)構(gòu)解耦模塊，用于根據(jù)列車組件鄰接關(guān)系、包含關(guān)系和平行關(guān)系構(gòu)建了磁浮列車的層次結(jié)構(gòu)，該層次結(jié)構(gòu)包括了磁浮組成的基本元件及其屬性參數(shù)、部件及其屬性參數(shù)、設(shè)備及其屬性參數(shù)；

所述的磁浮列車設(shè)備耦合關(guān)系模塊，用于按照子系統(tǒng)建模方法，將列車整車和設(shè)備分為不同層次的子系統(tǒng)和元器件，構(gòu)建磁浮列車分層結(jié)構(gòu)之間的鏈接方式；

磁浮列車設(shè)備狀態(tài)轉(zhuǎn)變點(diǎn)識別模塊，用于對導(dǎo)入信號做預(yù)處理，通過各種故障診斷模式實(shí)現(xiàn)導(dǎo)入信號的異常診斷；

磁浮列車關(guān)鍵部件診斷模塊，用于通過各種故障診斷模式利用統(tǒng)計(jì)分析模型、機(jī)器學(xué)習(xí)模型和深度學(xué)習(xí)模型對磁浮列車狀態(tài)進(jìn)行評估診斷，通過關(guān)鍵設(shè)備的狀態(tài)識別和故障診斷對磁浮列車的狀態(tài)做出綜合評估，對異常狀態(tài)進(jìn)行查詢和處理。

優(yōu)選地，所述的系統(tǒng)還包括：磁浮列車部件性能參數(shù)定義模塊、磁浮列車設(shè)備耦合邏輯關(guān)系表達(dá)和存儲模塊、磁浮列車設(shè)備狀態(tài)和模式表達(dá)模塊；

所述的磁浮列車部件性能參數(shù)定義模塊，用于定義磁浮列車結(jié)構(gòu)組件的性能參數(shù)，該性能參數(shù)包括機(jī)械性能、電氣性能和電子性能，并用圖形、表格、文字對性能參數(shù)進(jìn)行展示和說明；