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

背景技術(shù)：

1、高頻電磁閥是城軌車輛制動控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，用于控制列車制動系統(tǒng)中的氣流或液流，其開關(guān)頻率高，能實現(xiàn)更平滑、更精確的壓力控制，從而提高列車制動的響應(yīng)速度和控制精度。列車運用過程中受到機械運動、疲勞磨損等影響，閥類部件的性能會出現(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)致列車制動距離延長或制動過猛，影響列車運行安全。

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

3、現(xiàn)有的檢測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，但檢測點均較為單一，對于電磁閥故障類型的檢測不夠全面，在實際使用過程中可能無法發(fā)現(xiàn)一些潛在的故障隱患，并且，現(xiàn)有的檢測方法無法判斷高頻電磁閥的具體故障類型，不利于運維人員對高頻電磁閥進行針對性地檢修和數(shù)據(jù)統(tǒng)計。

技術(shù)實現(xiàn)思路

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

2、為實現(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系統(tǒng)，包括：預(yù)定數(shù)量的車輛級制動phm系統(tǒng)；車輛級制動phm系統(tǒng)分布式安裝于列車的各車輛中，包括采集模塊和邊緣計算模塊；

4、采集模塊用于通過車輛制動系統(tǒng)的內(nèi)網(wǎng)和/或車載傳感器采集制動系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)；

5、邊緣計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)警模型用于對采集模塊采集的制動系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析，獲得高頻電磁閥故障檢測結(jié)果，并對當(dāng)前車輛的高頻電磁閥故障進行預(yù)警；

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

7、在常用制動工況且總風(fēng)壓力正常情況下，基于制動系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)計算當(dāng)前車輛的制動缸的預(yù)控壓力目標(biāo)值及預(yù)控壓力實際值；

8、判斷預(yù)控壓力目標(biāo)值在第一預(yù)定時長內(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)控壓力實際值在第二預(yù)定時長內(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)控壓力實際值在第二預(yù)定時長內(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)控壓力實際值在第二預(yù)定時長內(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)警模型進行數(shù)據(jù)分析的過程進一步包括：

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

15、若預(yù)控壓力實際值緊隨預(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)警模型進行數(shù)據(jù)分析的過程進一步包括：

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

20、若預(yù)控壓力實際值緊隨預(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)明一些實施例中，預(yù)控壓力目標(biāo)值p的計算公式為：

23、p＝k*f；

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

25、本車需求制動力f的計算公式為：

26、f＝(waw0+q)×α；

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

28、本發(fā)明一些實施例中，進一步包括列車級phm系統(tǒng)；列車級phm系統(tǒng)安裝于列車上，包括數(shù)據(jù)接收模塊和數(shù)據(jù)分析模塊；

29、數(shù)據(jù)接收模塊與各車輛級制動phm系統(tǒng)進行通信連接，用于接收各車輛級制動phm系統(tǒng)的高頻電磁閥故障檢測結(jié)果；

30、數(shù)據(jù)分析模塊用于對各車輛級制動phm系統(tǒng)的高頻電磁閥故障檢測結(jié)果進行整合分析，并對全列車輛的高頻電磁閥故障進行預(yù)警。

31、本發(fā)明一些實施例中，車輛級制動phm系統(tǒng)進一步包括主控模塊；

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

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

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

35、主控模塊通過can/eth內(nèi)網(wǎng)接口與制動系統(tǒng)的內(nèi)網(wǎng)連接，以通過車輛制動系統(tǒng)的內(nèi)網(wǎng)獲取制動系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)。

36、本發(fā)明一些實施例中，進一步包括地面phm平臺；

37、地面phm平臺基于云數(shù)據(jù)服務(wù)器搭建，用于與車級phm系統(tǒng)進行通信連接，接收列車級phm系統(tǒng)提供的高頻電磁閥故障檢測結(jié)果并進行整合分析，以在地面端對不同車輛的高頻電磁閥故障進行故障診斷和預(yù)測預(yù)警。

38、本發(fā)明一些實施例進一步提供一種軌道車輛高頻電磁閥故障檢測方法，包括以下步驟：

39、通過車輛制動系統(tǒng)的內(nèi)網(wǎng)和/或車載傳感器采集制動系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)；

40、在常用制動工況且總風(fēng)壓力正常情況下，基于制動系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)計算當(dāng)前車輛的制動缸的預(yù)控壓力目標(biāo)值及預(yù)控壓力實際值；

41、判斷預(yù)控壓力目標(biāo)值在第一預(yù)定時長內(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)控壓力實際值在第二預(yù)定時長內(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)控壓力實際值在第二預(yù)定時長內(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)控壓力實際值在第二預(yù)定時長內(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，檢測方法進一步包括以下步驟：

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

48、若預(yù)控壓力實際值緊隨預(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)明一些實施例中，高頻電磁閥包括高頻排氣電磁閥，檢測方法進一步包括以下步驟：

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

53、若預(yù)控壓力實際值緊隨預(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)，通過對比預(yù)控壓力目標(biāo)值和預(yù)控壓力實際值的大小判斷高頻電磁閥的故障類型，實現(xiàn)了準(zhǔn)確、及時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)致的列車制動控制系統(tǒng)故障，提高了列車運行的安全性；

57、2、本發(fā)明通過在列車中分布式的安裝車輛級制動phm單元，實現(xiàn)了在車輛端完成高頻的列車運行數(shù)據(jù)的處理分析，避免了列車運行數(shù)據(jù)傳輸過程中發(fā)生數(shù)據(jù)泄露，降低了制動系統(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)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。