[發(fā)明專利]一種基于圖形算法開發(fā)的軌道車輛實時在線PHM方法

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• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113204895A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曲濤;景寧;孫冰;黃飛
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇中車數(shù)字科技有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/04
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 羅運紅

本發(fā)明公開了一種基于圖形算法開發(fā)的軌道車輛實時在線PHM方法，包括：生成軌道車輛故障預(yù)測算法文件，將算法文件下載至實時快速芯片，并將芯片應(yīng)用于軌道車輛各系統(tǒng)，形成車輛實時在線分布式PHM系統(tǒng)；車輛實時在線分布式PHM系統(tǒng)采集所在軌道車輛系統(tǒng)模擬量和開關(guān)量數(shù)據(jù)，對車輛運行中瞬變信號進行分析，將分析結(jié)果發(fā)送給車載PHM主機和地面車輛健康管理決策系統(tǒng)；地面車輛健康管理決策系統(tǒng)將接收到的狀態(tài)信息進行顯示；地面車輛健康管理決策系統(tǒng)進行健康管理。本發(fā)明通過車輛實時在線分布式PHM技術(shù)快速、高頻率的采集車輛系統(tǒng)的模擬量和開關(guān)量數(shù)據(jù)，提高系統(tǒng)預(yù)測的準確性；縮短了提取故障數(shù)據(jù)、分析決策處置故障的時間，提高了運維的效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及軌道車輛智能運維領(lǐng)域，特別涉及一種基于圖形算法開發(fā)的軌道車輛實時在線PHM方法。

背景技術(shù)

智能運維技術(shù)是以診斷和預(yù)測為核心的故障預(yù)測與健康管理(PHM)技術(shù)，車輛PHM技術(shù)通過對系統(tǒng)及部件的狀態(tài)判斷來監(jiān)控車輛安全，進行故障預(yù)測和剩余壽命評價，并對車輛進行健康評價及健康管理。車輛PHM算法具有如下缺點：復(fù)雜、開發(fā)難度大、耗時較長以及無專用算法開發(fā)工具。目前的軌道車輛網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)具有以下不足：診斷模式固定，診斷項點較少以及故障診斷滯后；現(xiàn)有的PHM系統(tǒng)需要信息技術(shù)和軟件工程技術(shù)的支撐，對于車輛故障分析和預(yù)測大多由工程技術(shù)人員完成，導(dǎo)致PHM系統(tǒng)開發(fā)效率低、效果差。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對以上問題，本發(fā)明目的是提供一種基于圖形算法開發(fā)的軌道車輛實時在線PHM方法，利用實時在線分布式PHM技術(shù)實現(xiàn)車輛狀態(tài)信息的有效預(yù)測。

技術(shù)方案：本發(fā)明的一種基于圖形算法開發(fā)的軌道車輛實時在線PHM方法，包括：

(1)利用列車模型組態(tài)模塊生成軌道車輛故障預(yù)測算法文件，將算法文件下載至實時快速芯片，將含有算法的芯片應(yīng)用于軌道車輛各系統(tǒng)，形成車輛實時在線分布式PHM系統(tǒng)，系統(tǒng)包括多個PHM模塊；

(2)車輛實時在線分布式PHM系統(tǒng)利用含有算法的芯片采集所在軌道車輛系統(tǒng)模擬量和開關(guān)量數(shù)據(jù)，對車輛運行中瞬變信號進行分析，將分析結(jié)果發(fā)送給車載PHM主機和地面車輛健康管理決策系統(tǒng)；

(3)地面車輛健康管理決策系統(tǒng)將接收到的狀態(tài)信息進行顯示，包括車輛狀態(tài)、故障診斷信息、故障預(yù)測信息、剩余運行壽命預(yù)測信息和健康評估信息；

(4)地面車輛健康管理決策系統(tǒng)針對車輛全部狀態(tài)信息進行健康管理，實現(xiàn)軌道車輛的監(jiān)測和管理。

進一步，步驟1包括：

(101)列車模型組態(tài)模塊在開發(fā)平臺上搭建故障分析預(yù)測算法邏輯圖，所述邏輯圖包括函數(shù)與PHM算法框架，并完成參數(shù)配置；

(102)大數(shù)據(jù)服務(wù)器根據(jù)算法邏輯圖進行算法代碼轉(zhuǎn)化，生成源代碼，在軟件中進行編譯和綜合，利用軟件進行功能仿真和時序仿真，生成編程文件，下載到FPGA芯片；

(103)將FPGA芯片嵌入到在線分布式PHM系統(tǒng)，分布式應(yīng)用到車輛各系統(tǒng)和各部件中。

進一步，步驟101中搭建算法邏輯圖包括：獲取故障預(yù)測模塊的邏輯圖，利用網(wǎng)頁前端程序識別邏輯圖中各變量和函數(shù)，識別初始化段、序列段以及各元素之間的邏輯關(guān)系，自動生成圖形邏輯描述文件，由后端操作將圖形邏輯描述文件發(fā)送給大數(shù)據(jù)服務(wù)器。

進一步，步驟102代碼轉(zhuǎn)化包括：

(1021)讀取初始化段，將初始化段定義的變量存儲于數(shù)據(jù)庫中，并賦予默認值；

(1022)查看序列部分，按照序列段序號先后順序執(zhí)行程序；