本發(fā)明涉及軌道交通車輛部件檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種壓簧式到位開關(guān)組件的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

隨著城市規(guī)模的快速發(fā)展，軌道交通車輛的數(shù)量也越來越多。現(xiàn)有的軌道交通車輛門系統(tǒng)作為軌道交通車輛的重要組成部分，對其的性能要求越來越高。目前，軌道交通車輛門系統(tǒng)的自動化程度高，多采用到位開關(guān)確認門扇關(guān)鎖到位，到位開關(guān)大多數(shù)采用壓簧式到位開關(guān)組件。壓簧式到位開關(guān)組件主要包括擺臂、壓簧和微動開關(guān)，當(dāng)門扇關(guān)到位時通過撞擊擺臂觸發(fā)微動開關(guān)動作，而且，壓簧受擺臂擠壓產(chǎn)生壓縮形變，當(dāng)門扇打開時壓簧推動擺臂恢復(fù)初始位置，微動開關(guān)動作釋放。壓簧式到位開關(guān)組件在門系統(tǒng)運行中屬于動作頻率較高零部件，其壓簧每次壓縮量取決于壓簧式到位開關(guān)組件的安裝位置，并影響壓簧式到位開關(guān)組件的使用壽命，根據(jù)統(tǒng)計壓簧式到位開關(guān)組件故障在門系統(tǒng)所有故障中占比例達10.16％。目前，在現(xiàn)場的軌道交通車輛門系統(tǒng)維護為人工檢修，檢查周期較長且耗費大量工時，尤其針對到位開關(guān)的位置異常在短時間內(nèi)難以發(fā)現(xiàn)，但長時間運行后會突發(fā)性失效，并造成門扇關(guān)到位開關(guān)無法觸發(fā)或者無法釋放等門系統(tǒng)故障，影響乘客出入并延誤軌道交通車輛的運行。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的城市軌道交通車輛門系統(tǒng)維護為人工檢修，檢查周期較長且耗費大量工時，尤其針對到位開關(guān)的位置異常在短時間內(nèi)難以發(fā)現(xiàn)，若發(fā)故障會影響乘客出入并延誤城市軌道交通車輛的運行的問題。本發(fā)明的壓簧式到位開關(guān)組件的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及方法，能夠提前預(yù)測壓簧式到位開關(guān)組件故障，防止壓簧式到位開關(guān)組件長時間運行后會突發(fā)性失效，保證乘客的正常出入軌道交通車輛，具有良好的應(yīng)用前景。

為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種壓簧式到位開關(guān)組件的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包括智能門控器和上位機，

所述智能門控器包括信號處理模塊和網(wǎng)關(guān)模塊，所述信號處理模塊做為智能門控器的數(shù)據(jù)輸入端與壓簧式到位開關(guān)組件相連接，用于采集開關(guān)門過程中壓簧式到位開關(guān)組件內(nèi)的微動開關(guān)的到位開關(guān)信號和電機驅(qū)動轉(zhuǎn)角信號；所述信號處理模塊與網(wǎng)關(guān)模塊相連接，傳輸采集的到位開關(guān)信號和電機驅(qū)動轉(zhuǎn)角信號給網(wǎng)關(guān)模塊，所述網(wǎng)關(guān)模塊做為智能門控器的數(shù)據(jù)輸出端與上位機相連接，并傳輸接收到的到位開關(guān)信號和電機驅(qū)動轉(zhuǎn)角信號給上位機；

所述上位機，用于根據(jù)接收到的到位開關(guān)信號和電機驅(qū)動轉(zhuǎn)角信號，分別計算開門或關(guān)門對應(yīng)的電機轉(zhuǎn)角，并判斷是否超出開門或關(guān)門對應(yīng)的正常轉(zhuǎn)角閾值，若超出開門或關(guān)門對應(yīng)的正常轉(zhuǎn)角閾值，則輸出壓簧式到位開關(guān)組件位置異常預(yù)警。

前述的一種壓簧式到位開關(guān)組件的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，所述信號處理模塊通過spi總線與網(wǎng)關(guān)模塊相連接。

前述的一種壓簧式到位開關(guān)組件的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，所述開門或關(guān)門對應(yīng)的正常轉(zhuǎn)角閾值是將壓簧式到位開關(guān)組件內(nèi)的壓簧標(biāo)準(zhǔn)壓縮量范圍根據(jù)壓縮量與對應(yīng)轉(zhuǎn)角線性關(guān)系換算得到。

前述的一種壓簧式到位開關(guān)組件的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，所述壓簧標(biāo)準(zhǔn)壓縮量范圍在2mm-3mm。

前述的一種壓簧式到位開關(guān)組件的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，所述網(wǎng)關(guān)模塊做為智能門控器的數(shù)據(jù)輸出端通過無線網(wǎng)絡(luò)與上位機相連接，實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸。

前述的一種壓簧式到位開關(guān)組件的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，所述開門對應(yīng)的電機轉(zhuǎn)角為從開門電機啟動時到門扇打開至釋放壓簧式到位開關(guān)組件時電機轉(zhuǎn)總轉(zhuǎn)角；所述關(guān)門對應(yīng)的電機轉(zhuǎn)角為門開到位時對應(yīng)電機總轉(zhuǎn)角與關(guān)門觸發(fā)壓簧式到位開關(guān)組件時電機轉(zhuǎn)角的差值；所述關(guān)門觸發(fā)壓簧式到位開關(guān)組件時電機轉(zhuǎn)角為從關(guān)門電機啟動到關(guān)門觸發(fā)壓簧式到位開關(guān)組件時電機轉(zhuǎn)動總轉(zhuǎn)角。

一種壓簧式到位開關(guān)組件的狀態(tài)監(jiān)測方法，運行在上述的壓簧式到位開關(guān)組件的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)上，包括以下步驟，

步驟(a)，根據(jù)壓簧標(biāo)準(zhǔn)壓縮量范圍、壓縮量與對應(yīng)轉(zhuǎn)角線性關(guān)系，換算得到壓簧式到位開關(guān)組件開門或關(guān)門對應(yīng)的正常轉(zhuǎn)角閾值；

步驟(b)，通過智能門控器采集開關(guān)門過程中壓簧式到位開關(guān)組件內(nèi)的微動開關(guān)的到位開關(guān)信號和電機驅(qū)動轉(zhuǎn)角信號，并通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給上位機；

步驟(c)，上位機根據(jù)接收的到位開關(guān)信號和電機驅(qū)動轉(zhuǎn)角信號，分別計算開門或關(guān)門對應(yīng)的電機轉(zhuǎn)角；

步驟(d)，根據(jù)計算的開門或關(guān)門對應(yīng)的電機轉(zhuǎn)角，分別判斷是否超出正常轉(zhuǎn)角閾值，若超出正常轉(zhuǎn)角閾值，則輸出壓簧式到位開關(guān)組件位置異常預(yù)警。

前述的一種壓簧式到位開關(guān)組件的狀態(tài)監(jiān)測方法，步驟(a)，根據(jù)壓簧標(biāo)準(zhǔn)壓縮量范圍、壓縮量與對應(yīng)轉(zhuǎn)角線性關(guān)系，換算得到壓簧式到位開關(guān)組件開門或關(guān)門對應(yīng)的正常轉(zhuǎn)角閾值，包括以下步驟，

(a1)，在手動開關(guān)試驗臺架上安裝軌道交通車輛標(biāo)準(zhǔn)門系統(tǒng)，并在軌道交通車輛標(biāo)準(zhǔn)門系統(tǒng)的門扇撞塊連接處安裝墊片，墊片的總厚度為壓簧式到位開關(guān)組件內(nèi)壓簧的最大壓縮量9mm；

(a2)，調(diào)整壓簧式到位開關(guān)組件的位置，使其的微動開關(guān)處于臨界觸發(fā)狀態(tài)；

(a3)，手動開關(guān)試驗臺架上的軌道交通車輛標(biāo)準(zhǔn)門系統(tǒng)，通過上位機計算出開門或關(guān)門對應(yīng)的電機轉(zhuǎn)角，并經(jīng)過多次計算，取開門或關(guān)門對應(yīng)的電機轉(zhuǎn)角的加權(quán)均值；

(a4)，依次調(diào)整墊片的高度，實現(xiàn)逐漸減少墊片的總厚度，每次調(diào)節(jié)墊片的總厚度后，重復(fù)(a2)-(a3)，采集各個壓簧的壓縮量工況下開門或關(guān)門對應(yīng)的電機轉(zhuǎn)角的加權(quán)均值，直至墊片的總厚度為零，執(zhí)行(a5)；

(a5)統(tǒng)計壓簧的壓縮量與開門或關(guān)門對應(yīng)的電機轉(zhuǎn)角的加權(quán)均值的數(shù)據(jù)，采用最小二乘法擬合曲線，得到開門對應(yīng)的電機轉(zhuǎn)角y1、關(guān)門對應(yīng)的電機轉(zhuǎn)角y2與壓簧的壓縮量x關(guān)系，如公式(1)所示，

(a6)根據(jù)公式(1)和壓簧標(biāo)準(zhǔn)壓縮量范圍，得到壓簧式到位開關(guān)組件開門或關(guān)門對應(yīng)的正常轉(zhuǎn)角閾值，包括開門對應(yīng)的正常轉(zhuǎn)角閾值、關(guān)門對應(yīng)的正常轉(zhuǎn)角閾值。

前述的一種壓簧式到位開關(guān)組件的狀態(tài)監(jiān)測方法，所述微動開關(guān)處于臨界觸發(fā)狀態(tài)為壓簧式到位開關(guān)組件內(nèi)壓簧的壓縮量為最小，當(dāng)墊片的總厚度最大9mm時對應(yīng)的壓簧的壓縮量為最小0mm。

前述的一種壓簧式到位開關(guān)組件的狀態(tài)監(jiān)測方法，所述開門對應(yīng)的電機轉(zhuǎn)角為從開門電機啟動時到門扇打開至釋放壓簧式到位開關(guān)組件時電機轉(zhuǎn)總轉(zhuǎn)角；所述關(guān)門對應(yīng)的電機轉(zhuǎn)角為門開到位時對應(yīng)電機總轉(zhuǎn)角與關(guān)門觸發(fā)壓簧式到位開關(guān)組件時電機轉(zhuǎn)角的差值；所述關(guān)門觸發(fā)壓簧式到位開關(guān)組件時電機轉(zhuǎn)角為從關(guān)門電機啟動到關(guān)門觸發(fā)壓簧式到位開關(guān)組件時電機轉(zhuǎn)動總轉(zhuǎn)角。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的壓簧式到位開關(guān)組件的狀態(tài)監(jiān)測及方法，對軌道交通車輛門系統(tǒng)的壓簧式到位開關(guān)組件在每次開關(guān)門過程中到位開關(guān)信號和電機驅(qū)動轉(zhuǎn)角信號進行檢測，并根據(jù)壓簧的壓縮量與電機轉(zhuǎn)角的對應(yīng)關(guān)系確定開門或關(guān)門對應(yīng)的正常轉(zhuǎn)角閾值，最終通過對比開關(guān)門過程中的開門或關(guān)門的電機轉(zhuǎn)角值與開門或關(guān)門對應(yīng)的正常轉(zhuǎn)角閾值，得到壓簧式到位開關(guān)組件狀態(tài)是否異常，能夠提前預(yù)測，防止壓簧式到位開關(guān)組件長時間運行后會突發(fā)性失效，保證乘客的正常出入軌道交通車輛，具有良好的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的城市軌道交通車輛門系統(tǒng)的亞健康預(yù)測方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明的亞健康模型建模過程的流程圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明作進一步的說明。

如圖1所示，本發(fā)明的壓簧式到位開關(guān)組件的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包括智能門控器1和上位機2，

所述智能門控器1包括信號處理模塊101和網(wǎng)關(guān)模塊102，所述信號處理模塊101做為智能門控器的數(shù)據(jù)輸入端與壓簧式到位開關(guān)組件3相連接，用于采集開關(guān)門過程中壓簧式到位開關(guān)組件3內(nèi)的微動開關(guān)的到位開關(guān)信號和電機驅(qū)動轉(zhuǎn)角信號；所述信號處理模塊101與網(wǎng)關(guān)模塊102相連接，傳輸采集的到位開關(guān)信號和電機驅(qū)動轉(zhuǎn)角信號給網(wǎng)關(guān)模塊102，所述網(wǎng)關(guān)模塊102做為智能門控器2的數(shù)據(jù)輸出端與上位機2相連接，并傳輸接收到的到位開關(guān)信號和電機驅(qū)動轉(zhuǎn)角信號給上位機2；

所述上位機2，用于根據(jù)接收到的到位開關(guān)信號和電機驅(qū)動轉(zhuǎn)角信號，分別計算開門或關(guān)門對應(yīng)的電機轉(zhuǎn)角，并判斷是否超出開門或關(guān)門對應(yīng)的正常轉(zhuǎn)角閾值，若超出開門或關(guān)門對應(yīng)的正常轉(zhuǎn)角閾值，則輸出壓簧式到位開關(guān)組件位置異常預(yù)警。

所述信號處理模塊101通過spi總線與網(wǎng)關(guān)模塊102相連接。

所述開門或關(guān)門對應(yīng)的正常轉(zhuǎn)角閾值是將壓簧式到位開關(guān)組件內(nèi)的壓簧標(biāo)準(zhǔn)壓縮量范圍根據(jù)壓縮量與對應(yīng)轉(zhuǎn)角線性關(guān)系換算得到。

所述壓簧標(biāo)準(zhǔn)壓縮量范圍在2mm-3mm。

所述網(wǎng)關(guān)模塊102做為智能門控器1的數(shù)據(jù)輸出端通過無線網(wǎng)絡(luò)與上位機2相連接，實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸。

所述開門對應(yīng)的電機轉(zhuǎn)角為從開門電機啟動時到門扇打開至釋放壓簧式到位開關(guān)組件時電機轉(zhuǎn)總轉(zhuǎn)角；所述關(guān)門對應(yīng)的電機轉(zhuǎn)角為門開到位時對應(yīng)電機總轉(zhuǎn)角與關(guān)門觸發(fā)壓簧式到位開關(guān)組件時電機轉(zhuǎn)角的差值；所述關(guān)門觸發(fā)壓簧式到位開關(guān)組件時電機轉(zhuǎn)角為從關(guān)門電機啟動到關(guān)門觸發(fā)壓簧式到位開關(guān)組件時電機轉(zhuǎn)動總轉(zhuǎn)角。

根據(jù)本發(fā)明的壓簧式到位開關(guān)組件的狀態(tài)監(jiān)測方法，運行在上述的壓簧式到位開關(guān)組件的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)上，包括以下步驟，

步驟(a)，根據(jù)壓簧標(biāo)準(zhǔn)壓縮量范圍、壓縮量與對應(yīng)轉(zhuǎn)角線性關(guān)系，換算得到壓簧式到位開關(guān)組件開門或關(guān)門對應(yīng)的正常轉(zhuǎn)角閾值，所述壓縮量與對應(yīng)轉(zhuǎn)角線性關(guān)系是在手動開關(guān)試驗臺架臺架調(diào)整試驗得到，通過分析標(biāo)定不同壓縮量情況下開門對應(yīng)轉(zhuǎn)角與關(guān)門對應(yīng)轉(zhuǎn)角，線性擬合得出換算關(guān)系，下面結(jié)合圖2實例說明壓縮量與對應(yīng)轉(zhuǎn)角線性關(guān)系獲取，包括以下步驟，

(a1)，在手動開關(guān)試驗臺架上安裝軌道交通車輛標(biāo)準(zhǔn)門系統(tǒng)，并在軌道交通車輛標(biāo)準(zhǔn)門系統(tǒng)的門扇撞塊連接處安裝墊片，墊片的總厚度為壓簧式到位開關(guān)組件內(nèi)壓簧的最大壓縮量9mm；

(a2)，調(diào)整壓簧式到位開關(guān)組件的位置，使其的微動開關(guān)處于臨界觸發(fā)狀態(tài)，臨界觸發(fā)狀態(tài)為壓簧式到位開關(guān)組件內(nèi)壓簧的壓縮量為最小，當(dāng)墊片的總厚度最大9mm時對應(yīng)的壓簧的壓縮量為最小0mm；

(a3)，手動開關(guān)試驗臺架上的軌道交通車輛標(biāo)準(zhǔn)門系統(tǒng)，通過上位機計算出開門或關(guān)門對應(yīng)的電機轉(zhuǎn)角，并經(jīng)過多次計算，取開門或關(guān)門對應(yīng)的電機轉(zhuǎn)角的加權(quán)均值；

(a4)，依次調(diào)整墊片的高度，實現(xiàn)逐漸減少墊片的總厚度，每次調(diào)節(jié)墊片的總厚度后，重復(fù)(a2)-(a3)，采集各個壓簧的壓縮量工況下開門或關(guān)門對應(yīng)的電機轉(zhuǎn)角的加權(quán)均值，直至墊片的總厚度為零，執(zhí)行(a5)；

(a5)統(tǒng)計壓簧的壓縮量與開門或關(guān)門對應(yīng)的電機轉(zhuǎn)角的加權(quán)均值的數(shù)據(jù)，采用最小二乘法擬合曲線，得到開門對應(yīng)的電機轉(zhuǎn)角y1、關(guān)門對應(yīng)的電機轉(zhuǎn)角y2與壓簧的壓縮量x關(guān)系，如公式(1)所示，

(a6)根據(jù)公式(1)和壓簧標(biāo)準(zhǔn)壓縮量范圍，得到壓簧式到位開關(guān)組件開門或關(guān)門對應(yīng)的正常轉(zhuǎn)角閾值，包括開門對應(yīng)的正常轉(zhuǎn)角閾值、關(guān)門對應(yīng)的正常轉(zhuǎn)角閾值；

步驟(b)，通過智能門控器1采集開關(guān)門過程中壓簧式到位開關(guān)組件內(nèi)的微動開關(guān)的到位開關(guān)信號和電機驅(qū)動轉(zhuǎn)角信號，并通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給上位機2；

步驟(c)，上位機2根據(jù)接收的到位開關(guān)信號和電機驅(qū)動轉(zhuǎn)角信號，分別計算開門或關(guān)門對應(yīng)的電機轉(zhuǎn)角；

步驟(d)，根據(jù)計算的開門或關(guān)門對應(yīng)的電機轉(zhuǎn)角，分別判斷是否超出正常轉(zhuǎn)角閾值，若超出正常轉(zhuǎn)角閾值，則輸出壓簧式到位開關(guān)組件位置異常預(yù)警。

綜上所述，本發(fā)明的壓簧式到位開關(guān)組件的狀態(tài)監(jiān)測及方法，對軌道交通車輛門系統(tǒng)的壓簧式到位開關(guān)組件在每次開關(guān)門過程中到位開關(guān)信號和電機驅(qū)動轉(zhuǎn)角信號進行檢測，并根據(jù)壓簧的壓縮量與電機轉(zhuǎn)角的對應(yīng)關(guān)系確定開門或關(guān)門對應(yīng)的正常轉(zhuǎn)角閾值，最終通過對比開關(guān)門過程中的開門或關(guān)門的電機轉(zhuǎn)角值與開門或關(guān)門對應(yīng)的正常轉(zhuǎn)角閾值，得到壓簧式到位開關(guān)組件狀態(tài)是否異常，能夠提前預(yù)測壓簧式到位開關(guān)組件故障，防止壓簧式到位開關(guān)組件長時間運行后會突發(fā)性失效，保證乘客的正常出入軌道交通車輛，相比于傳統(tǒng)人工檢修方法更加高效、可靠，節(jié)省大量工時，同時利于延長開關(guān)組件使用壽命，節(jié)省軌道車輛門系統(tǒng)運營維護成本，本發(fā)明有利于促進實現(xiàn)城市軌道車輛門系統(tǒng)由基于時間的檢維修模式向基于狀態(tài)以及基于風(fēng)險的檢維修模式轉(zhuǎn)變，具有良好的應(yīng)用前景。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。