本發(fā)明屬于軌道車(chē)輛，尤其涉及一種基于分布式phm的高頻電磁閥故障檢測(cè)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、高頻電磁閥是城軌車(chē)輛制動(dòng)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，用于控制列車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)中的氣流或液流，其開(kāi)關(guān)頻率高，能實(shí)現(xiàn)更平滑、更精確的壓力控制，從而提高列車(chē)制動(dòng)的響應(yīng)速度和控制精度。列車(chē)運(yùn)用過(guò)程中受到機(jī)械運(yùn)動(dòng)、疲勞磨損等影響，閥類(lèi)部件的性能會(huì)出現(xiàn)不同程度的衰退。若高頻電磁閥出現(xiàn)故障，如響應(yīng)延遲、壓力控制不準(zhǔn)確等，可能導(dǎo)致列車(chē)制動(dòng)距離延長(zhǎng)或制動(dòng)過(guò)猛，影響列車(chē)運(yùn)行安全。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用電流采集檢測(cè)法和壓力檢測(cè)法對(duì)高頻電磁閥進(jìn)行故障檢測(cè)。其中，電流采集檢測(cè)法通過(guò)采集電磁閥工作時(shí)的電流信號(hào)，分析其變化曲線來(lái)判斷電磁閥的工作狀態(tài)是否正常。如電磁閥開(kāi)啟和關(guān)斷時(shí)電流的變化情況，可以反映出電磁閥的響應(yīng)時(shí)間和工作性能；壓力檢測(cè)法利用壓力傳感器檢測(cè)電磁閥進(jìn)出口的壓力變化，通過(guò)比較多個(gè)被測(cè)高頻閥出口壓力的一致性，來(lái)判斷其性能是否一致。

3、現(xiàn)有的檢測(cè)方法雖然在特定工況下能夠?qū)崿F(xiàn)高頻電磁閥的故障檢測(cè)，但檢測(cè)點(diǎn)均較為單一，對(duì)于電磁閥故障類(lèi)型的檢測(cè)不夠全面，在實(shí)際使用過(guò)程中可能無(wú)法發(fā)現(xiàn)一些潛在的故障隱患，并且，現(xiàn)有的檢測(cè)方法無(wú)法判斷高頻電磁閥的具體故障類(lèi)型，不利于運(yùn)維人員對(duì)高頻電磁閥進(jìn)行針對(duì)性地檢修和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于解決上述技術(shù)問(wèn)題之一，提供一種基于分布式phm的高頻電磁閥故障檢測(cè)系統(tǒng)及方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

3、一種基于分布式phm的高頻電磁閥故障檢測(cè)系統(tǒng)，包括：預(yù)定數(shù)量的車(chē)輛級(jí)制動(dòng)phm系統(tǒng)；車(chē)輛級(jí)制動(dòng)phm系統(tǒng)分布式安裝于列車(chē)的各車(chē)輛中，包括采集模塊和邊緣計(jì)算模塊；

4、采集模塊用于通過(guò)車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)的內(nèi)網(wǎng)和/或車(chē)載傳感器采集制動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)；

5、邊緣計(jì)算模塊集成有高頻電磁閥故障預(yù)警模型，高頻電磁閥故障預(yù)警模型用于對(duì)采集模塊采集的制動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，獲得高頻電磁閥故障檢測(cè)結(jié)果，并對(duì)當(dāng)前車(chē)輛的高頻電磁閥故障進(jìn)行預(yù)警；

6、高頻電磁閥故障預(yù)警模型進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的過(guò)程具體包括：

7、在常用制動(dòng)工況且總風(fēng)壓力正常情況下，基于制動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)計(jì)算當(dāng)前車(chē)輛的制動(dòng)缸的預(yù)控壓力目標(biāo)值及預(yù)控壓力實(shí)際值；

8、判斷預(yù)控壓力目標(biāo)值在第一預(yù)定時(shí)長(zhǎng)內(nèi)是否保持穩(wěn)定；

9、若預(yù)控壓力目標(biāo)值保持穩(wěn)定，判斷預(yù)控壓力實(shí)際值在第二預(yù)定時(shí)長(zhǎng)內(nèi)是否保持在以預(yù)控壓力目標(biāo)值為中心的第一區(qū)間范圍內(nèi)；

10、若預(yù)控壓力實(shí)際值保持在第一區(qū)間范圍內(nèi)，判斷高頻電磁閥正常工作；

11、若預(yù)控壓力實(shí)際值在第二預(yù)定時(shí)長(zhǎng)內(nèi)出現(xiàn)預(yù)定次數(shù)間歇性低于第一區(qū)間范圍最小值或高于第一區(qū)間范圍最大值的情況，判斷高頻電磁閥輕微漏風(fēng)；

12、若預(yù)控壓力實(shí)際值在第二預(yù)定時(shí)長(zhǎng)內(nèi)出現(xiàn)持續(xù)性低于第一區(qū)間范圍最小值或高于第一區(qū)間范圍最大值的情況，判斷高頻電磁閥嚴(yán)重漏風(fēng)。

13、本發(fā)明一些實(shí)施例中，高頻電磁閥包括高頻充氣電磁閥和高頻排氣電磁閥，高頻電磁閥故障預(yù)警模型進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的過(guò)程進(jìn)一步包括：

14、在常用制動(dòng)施加狀態(tài)下，若預(yù)控壓力目標(biāo)值處于上升階段，判斷預(yù)控壓力實(shí)際值是否緊隨預(yù)控壓力目標(biāo)值；

15、若預(yù)控壓力實(shí)際值緊隨預(yù)控壓力目標(biāo)值，判斷高頻充氣電磁閥得電響應(yīng)正常、高頻排氣電磁閥得電響應(yīng)正常以及高頻充氣電磁閥失電響應(yīng)正常；

16、若預(yù)控壓力實(shí)際值未緊隨預(yù)控壓力目標(biāo)值，且當(dāng)前處于充氣初期階段，判斷高頻充氣電磁閥得電卡滯故障或高頻排氣電磁閥得電卡滯；

17、若預(yù)控壓力實(shí)際值未緊隨預(yù)控壓力目標(biāo)值，且當(dāng)前處于充氣末期階段，判斷高頻充氣電磁閥失電卡滯故障。

18、本發(fā)明一些實(shí)施例中，高頻電磁閥包括高頻排氣電磁閥；高頻電磁閥故障預(yù)警模型進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的過(guò)程進(jìn)一步包括：

19、在常用制動(dòng)施加狀態(tài)下，若預(yù)控壓力目標(biāo)值處于下降階段，判斷預(yù)控壓力實(shí)際值是否緊隨預(yù)控壓力目標(biāo)值；

20、若預(yù)控壓力實(shí)際值緊隨預(yù)控壓力目標(biāo)值，判斷高頻排氣電磁閥失電響應(yīng)正常；

21、若預(yù)控壓力實(shí)際值未緊隨預(yù)控壓力目標(biāo)值，判斷高頻排氣電磁閥失電卡滯故障。

22、本發(fā)明一些實(shí)施例中，預(yù)控壓力目標(biāo)值p的計(jì)算公式為：

23、p＝k*f；

24、其中，k為本車(chē)需求制動(dòng)力轉(zhuǎn)化為制動(dòng)缸壓力的系數(shù)；f為本車(chē)需求制動(dòng)力；

25、本車(chē)需求制動(dòng)力f的計(jì)算公式為：

26、f＝(waw0+q)×α；

27、其中，waw0為車(chē)輛空載載荷；q為乘客載荷；α為制動(dòng)指令對(duì)應(yīng)的等效減速度。

28、本發(fā)明一些實(shí)施例中，進(jìn)一步包括列車(chē)級(jí)phm系統(tǒng)；列車(chē)級(jí)phm系統(tǒng)安裝于列車(chē)上，包括數(shù)據(jù)接收模塊和數(shù)據(jù)分析模塊；

29、數(shù)據(jù)接收模塊與各車(chē)輛級(jí)制動(dòng)phm系統(tǒng)進(jìn)行通信連接，用于接收各車(chē)輛級(jí)制動(dòng)phm系統(tǒng)的高頻電磁閥故障檢測(cè)結(jié)果；

30、數(shù)據(jù)分析模塊用于對(duì)各車(chē)輛級(jí)制動(dòng)phm系統(tǒng)的高頻電磁閥故障檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行整合分析，并對(duì)全列車(chē)輛的高頻電磁閥故障進(jìn)行預(yù)警。

31、本發(fā)明一些實(shí)施例中，車(chē)輛級(jí)制動(dòng)phm系統(tǒng)進(jìn)一步包括主控模塊；

32、主控模塊用于控制車(chē)輛級(jí)制動(dòng)phm單元各功能模塊之間的調(diào)度，處理高頻數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)收發(fā)、解析和存儲(chǔ)；

33、主控模塊包括以太網(wǎng)接口和can/eth內(nèi)網(wǎng)接口；

34、主控模塊通過(guò)以太網(wǎng)接口與列車(chē)級(jí)phm系統(tǒng)通信連接，以向其發(fā)送高頻電磁閥故障檢測(cè)結(jié)果；

35、主控模塊通過(guò)can/eth內(nèi)網(wǎng)接口與制動(dòng)系統(tǒng)的內(nèi)網(wǎng)連接，以通過(guò)車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)的內(nèi)網(wǎng)獲取制動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)。

36、本發(fā)明一些實(shí)施例中，進(jìn)一步包括地面phm平臺(tái)；

37、地面phm平臺(tái)基于云數(shù)據(jù)服務(wù)器搭建，用于與車(chē)級(jí)phm系統(tǒng)進(jìn)行通信連接，接收列車(chē)級(jí)phm系統(tǒng)提供的高頻電磁閥故障檢測(cè)結(jié)果并進(jìn)行整合分析，以在地面端對(duì)不同車(chē)輛的高頻電磁閥故障進(jìn)行故障診斷和預(yù)測(cè)預(yù)警。

38、本發(fā)明一些實(shí)施例進(jìn)一步提供一種軌道車(chē)輛高頻電磁閥故障檢測(cè)方法，包括以下步驟：

39、通過(guò)車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)的內(nèi)網(wǎng)和/或車(chē)載傳感器采集制動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)；

40、在常用制動(dòng)工況且總風(fēng)壓力正常情況下，基于制動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)計(jì)算當(dāng)前車(chē)輛的制動(dòng)缸的預(yù)控壓力目標(biāo)值及預(yù)控壓力實(shí)際值；

41、判斷預(yù)控壓力目標(biāo)值在第一預(yù)定時(shí)長(zhǎng)內(nèi)是否保持穩(wěn)定；

42、若預(yù)控壓力目標(biāo)值保持穩(wěn)定，判斷預(yù)控壓力實(shí)際值在第二預(yù)定時(shí)長(zhǎng)內(nèi)是否保持在以預(yù)控壓力目標(biāo)值為中心的第一區(qū)間范圍內(nèi)；

43、若預(yù)控壓力實(shí)際值保持在第一區(qū)間范圍內(nèi)，判斷高頻電磁閥正常工作；

44、若預(yù)控壓力實(shí)際值在第二預(yù)定時(shí)長(zhǎng)內(nèi)出現(xiàn)預(yù)定次數(shù)間歇性低于第一區(qū)間范圍最小值或高于第一區(qū)間范圍最大值的情況，判斷高頻電磁閥輕微漏風(fēng)；

45、若預(yù)控壓力實(shí)際值在第二預(yù)定時(shí)長(zhǎng)內(nèi)出現(xiàn)持續(xù)性低于第一區(qū)間范圍最小值或高于第一區(qū)間范圍最大值的情況，判斷高頻電磁閥嚴(yán)重漏風(fēng)。

46、本發(fā)明一些實(shí)施例中，高頻電磁閥包括高頻充氣電磁閥和高頻排氣電磁閥，檢測(cè)方法進(jìn)一步包括以下步驟：

47、在常用制動(dòng)施加狀態(tài)下，若預(yù)控壓力目標(biāo)值處于上升階段，判斷預(yù)控壓力實(shí)際值是否緊隨預(yù)控壓力目標(biāo)值；

48、若預(yù)控壓力實(shí)際值緊隨預(yù)控壓力目標(biāo)值，判斷高頻充氣電磁閥得電響應(yīng)正常、高頻排氣電磁閥得電響應(yīng)正常以及高頻充氣電磁閥失電響應(yīng)正常；

49、若預(yù)控壓力實(shí)際值未緊隨預(yù)控壓力目標(biāo)值，且當(dāng)前處于充氣初期階段，判斷高頻充氣電磁閥得電卡滯故障或高頻排氣電磁閥得電卡滯；

50、若預(yù)控壓力實(shí)際值未緊隨預(yù)控壓力目標(biāo)值，且當(dāng)前處于充氣末期階段，判斷高頻充氣電磁閥失電卡滯故障。

51、本發(fā)明一些實(shí)施例中，高頻電磁閥包括高頻排氣電磁閥，檢測(cè)方法進(jìn)一步包括以下步驟：

52、若預(yù)控壓力目標(biāo)值處于下降階段，判斷預(yù)控壓力實(shí)際值是否緊隨預(yù)控壓力目標(biāo)值；

53、若預(yù)控壓力實(shí)際值緊隨預(yù)控壓力目標(biāo)值，判斷高頻排氣電磁閥失電響應(yīng)正常；

54、若預(yù)控壓力實(shí)際值未緊隨預(yù)控壓力目標(biāo)值，判斷高頻排氣電磁閥失電卡滯故障。

55、本發(fā)明的有益效果在于：

56、1、本發(fā)明構(gòu)建的高頻電磁閥故障預(yù)警模型建立了明確的故障判斷標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)對(duì)比預(yù)控壓力目標(biāo)值和預(yù)控壓力實(shí)際值的大小判斷高頻電磁閥的故障類(lèi)型，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確、及時(shí)的高頻電磁閥的故障預(yù)警，能夠有效避免由高頻電磁閥故障導(dǎo)致的列車(chē)制動(dòng)控制系統(tǒng)故障，提高了列車(chē)運(yùn)行的安全性；

57、2、本發(fā)明通過(guò)在列車(chē)中分布式的安裝車(chē)輛級(jí)制動(dòng)phm單元，實(shí)現(xiàn)了在車(chē)輛端完成高頻的列車(chē)運(yùn)行數(shù)據(jù)的處理分析，避免了列車(chē)運(yùn)行數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中發(fā)生數(shù)據(jù)泄露，降低了制動(dòng)系統(tǒng)中高頻數(shù)據(jù)的傳輸壓力及核心網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷。

58、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)以及附圖中所指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。