CN104742895A - 一种基于解析模型的客车气制动系统故障检测方法 - Google Patents

一种基于解析模型的客车气制动系统故障检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104742895A
CN104742895A CN201510066279.8A CN201510066279A CN104742895A CN 104742895 A CN104742895 A CN 104742895A CN 201510066279 A CN201510066279 A CN 201510066279A CN 104742895 A CN104742895 A CN 104742895A
Authority
CN
China
Prior art keywords
brake cylinder
compressed air
air brake
model
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510066279.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104742895B (zh
Inventor
陆艺
朱蔷
郭斌
徐博文
罗哉
薛剑
范伟军
王学影
夏文杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Jiliang University
Original Assignee
China Jiliang University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Jiliang University filed Critical China Jiliang University
Priority to CN201510066279.8A priority Critical patent/CN104742895B/zh
Publication of CN104742895A publication Critical patent/CN104742895A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104742895B publication Critical patent/CN104742895B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T17/00—Component parts, details, or accessories of power brake systems not covered by groups B60T8/00, B60T13/00 or B60T15/00, or presenting other characteristic features
    • B60T17/18—Safety devices; Monitoring
    • B60T17/22—Devices for monitoring or checking brake systems; Signal devices
    • B60T17/221—Procedure or apparatus for checking or keeping in a correct functioning condition of brake systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Valves And Accessory Devices For Braking Systems (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于解析模型的客车气制动系统故障检测方法，对于给定的客车气制动系统，对其气制动子系统的工作过程进行分析建立该系统的无故障模型。将系统可获得的测量值与系统数学模型所表示的相应变量值的先验信息比较，生成残差。通过对残差设置阈值来检测故障的出现。将多次模拟试验所得数据绘制有无泄漏的情况下稳态时制动气室压力值的归一化曲线，通过对比曲线来确定故障检测的阈值，得出初步的泄漏诊断结论。该方法通过对于给定的客车气制动系统建立无故障模型，利用该模型对气制动系统中存在的泄漏故障进行了检测。

Description

一种基于解析模型的客车气制动系统故障检测方法
 技术领域
    本发明属于气制动系统故障检测方法，特别涉及一种基于解析模型的客车气制动系统中泄漏故障的检测方法。
背景技术
所谓基于解析模型的故障诊断，就是通过将被诊断对象的可测信息和由模型表达的系统先验信息进行比较，从而产生残差，并对残差进行分析和处理而实现故障诊断的技术。所谓残差，就是与被诊断系统的正常运行状态无关的、由其输入输出信息构成的线性或非线性函数。在没有故障时，残差等于零或近似为零（在某种意义下）；而当系统中出现故障时，残差应显著偏离零点。一般而言，基于解析模型的故障检测方法包括两个阶段，即残差产生和残差处理。残差产生就是利用一个适当的算法对系统的输入输出处理获取残差信号的过程。残差处理就是利用适当的决策规则来确定故障发生的可能性的过程。泄漏是气制动系统中存在的两大突出缺陷，并且直接影响气制动系统性能的优劣。泄漏在气制动系统中的存在将通过减小可获得的最大制动力，增大制动获得的时间，增长刹车距离，来降低气制动系统的制动性能。若能对气制动系统的上述故障进行检测，那么对气制动系统性能的良好发挥及其日常维护将有着重大的现实意义。
现有技术中，目前，对气制动系统上述故障的检测仅仅局限于路检，并且消耗人力物力较大，无法实现气制动制动系统检测过程自动化。
发明内容
本发明的目的：本发明对给定的客车气制动系统建立一个无故障解析模型，利用该模型对该制动系统进行泄漏的初步检测。
本发明解决的技术问题所采用的技术方案如下：一种基于解析模型的客车气制动系统故障检测方法，具体步骤为：
步骤1：通过对气制动系统制动过程的分析，对气制动系统进行物理建模，包括对机械子系统与气动子系统分别建立物理模型；得到理想状态下气制动系统制动气室瞬时压力模型，（1）式即为该模型，此模型即为气制动系统的无故障控制模型；该模型的输入是制动总阀的输入位移x p ，输出是制动气室的气压P b ；
（1）
其中
上式中，k为比热容比，R为摩尔气体常熟，A为喷嘴出口处的横截面积，u为空气流速，P 0、P b、P th分别为气罐中的初始气压、制动气室当中的气压、制动发生时的阈值气压；V o1、V b、V o2分别为制动发生之前制动气室的初始体积、制动气室体积、制动发生后制动气室最大可以达到的体积；T 0为气罐初始温度；x b、x bmax分别为是制动气室鼓膜的位移，该位移大小等同于推杆伸出位移大小、推杆可以达到的最大位移； A b为制动气室的横截面积；K b为制动气室回位弹簧的弹簧常数；
步骤2：将系统可获得的测量值与制动气室瞬时压力模型(1)式所表示的相应变量值的先验信息比较，生成残差；利用气制动系统模拟试验台来获得稳态时制动气室气压的测量值；对于给定的制动应用中，可通过求解无故障模型的控制方程来获得稳态时制动气室的气压的先验信息，即就是稳态时制动气室气压的估计值；残差生成公式为（2）式
                      （2）
式中，P ssim、P smens分别为制动系统制动气室瞬时压力模型（1）式计算得出的稳态时制动气室气压、试验测得的制动系统稳态时制动气室的气压大小；
步骤3：通过对残差设置阈值来检测故障的出现；选取典型的供气压力值，分别在有无泄漏的情况下进行多次制动模拟试验，测得稳态时制动气室的压力值；模拟有泄露存在的情况下的制动过程时，泄漏是通过松动制动气室入口部分的软管来引入的；同时，通过求解无故障模型的控制方程来获得在相同的供气压力下稳态时制动气室的压力值的估计值；将多次模拟试验所得数据绘制有无泄漏的情况下稳态时制动气室压力值的归一化曲线，通过对比曲线来确定故障检测的阈值，得出初步的泄漏诊断结论。
进一步地，步骤3中的残差设置固定的或可变的阈值。
进一步地，步骤3中的供气压力值范围550-800kPa，选取的典型的供气压力值分别为：550 kPa、600 kPa、650 kPa、700 kPa、750 kPa、8000kPa。
本发明的有益效果：本发明通过对气制动系统建立无故障模型，利用该模型对气制动系统中存在的泄漏故障进行了检测。
附图说明
图1为客车气压制动系统1/4回路结构示意图；
图2为700kPa时有无泄漏存在的模拟试验对比示意图。
具体实施方式
以下通过实例对本发明内容做进一步解释。对图1所示的客车气制动系统的气动子系统中1/4回路进行分析建立解析模型。在550kPa-800kPa的供压范围，分别在有无泄漏存在的情况下进行多次制动模拟试验测量稳态时制动气室的压力值，同时在相同的条件下通过求解解析模型得到该值的估计值。利用步骤2所述的残差计算公式生成残差。测量数据见表1.由于所建立的系统解析模型是不考虑故障存在的情况下建立的，因此在有无泄露存在的情况下制动系统数学模型计算得出的稳态时制动气室气压一致。从表1可看出在有泄露存在的情况下误差百分比的值为明显增大的趋势。
表1 试验测得稳态时制动气室压力与模型估计值之间的误差
进一步的，分别在700kPa的供压下进行多次有无泄漏存在的制动模拟试验，将测得的稳态时制动气室压力值进行归一化处理对比得到图2。图2 中，纵坐标为该次试验所测得的稳态时制动气室气压除以该次试验的供压值所得。观察图2 可以发现，在无泄漏存在的情况下，该值大于0.98，在有泄漏存在的情况下该值小于0.94.因此，在700kPa的供压下，选择0.94作为故障检测的阈值来检测客车气制动系统当中是否存在泄漏这种故障。

Claims (3)

1.一种基于解析模型的客车气制动系统故障检测方法，其特征在于：
该方法具体步骤为：
步骤1：通过对气制动系统制动过程的分析，对气制动系统进行物理建模，包括对机械子系统与气动子系统分别建立物理模型；得到理想状态下气制动系统制动气室瞬时压力模型，（1）式即为该模型，此模型即为气制动系统的无故障控制模型；该模型的输入是制动总阀的输入位移x p ，输出是制动气室的气压P b ；
（1）
其中
上式中，k为比热容比，R为摩尔气体常熟，A为喷嘴出口处的横截面积，u为空气流速，P 0、P b、P th分别为气罐中的初始气压、制动气室当中的气压、制动发生时的阈值气压；V o1、V b、V o2分别为制动发生之前制动气室的初始体积、制动气室体积、制动发生后制动气室最大可以达到的体积；T 0为气罐初始温度；x b、x bmax分别为是制动气室鼓膜的位移，该位移大小等同于推杆伸出位移大小、推杆可以达到的最大位移； A b 为制动气室的横截面积；K b为制动气室回位弹簧的弹簧常数；
步骤2：将系统可获得的测量值与制动气室瞬时压力模型(1)式所表示的相应变量值的先验信息比较，生成残差；利用气制动系统模拟试验台来获得稳态时制动气室气压的测量值；对于给定的制动应用中，可通过求解无故障模型的控制方程来获得稳态时制动气室的气压的先验信息，即就是稳态时制动气室气压的估计值；残差生成公式为（2）式
                      （2）
其中式中，P ssim、P smens分别为制动系统制动气室瞬时压力模型（1）式计算得出的稳态时制动气室气压、试验测得的制动系统稳态时制动气室的气压大小；
步骤3：通过对残差设置阈值来检测故障的出现；选取典型的供气压力值，分别在有无泄漏的情况下进行多次制动模拟试验，测得稳态时制动气室的压力值；模拟有泄露存在的情况下的制动过程时，泄漏是通过松动制动气室入口部分的软管来引入的；同时，通过求解无故障模型的控制方程来获得在相同的供气压力下稳态时制动气室的压力值的估计值；将多次模拟试验所得数据绘制有无泄漏的情况下稳态时制动气室压力值的归一化曲线，通过对比曲线来确定故障检测的阈值，得出初步的泄漏诊断结论。
2.根据权利要求1所述的一种基于解析模型的客车气制动系统故障检测方法，其特征在于：步骤3中的残差设置固定的或可变的阈值。
3.根据权利要求1所述的一种基于解析模型的客车气制动系统故障检测方法，其特征在于：步骤3中的供气压力值范围550-800kPa，选取的典型的供气压力值分别为：550 kPa、600 kPa、650 kPa、700 kPa、750 kPa、800 kPa。
CN201510066279.8A 2015-02-09 2015-02-09 一种基于解析模型的客车气制动系统故障检测方法 Expired - Fee Related CN104742895B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510066279.8A CN104742895B (zh) 2015-02-09 2015-02-09 一种基于解析模型的客车气制动系统故障检测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510066279.8A CN104742895B (zh) 2015-02-09 2015-02-09 一种基于解析模型的客车气制动系统故障检测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104742895A true CN104742895A (zh) 2015-07-01
CN104742895B CN104742895B (zh) 2018-01-05

Family

ID=53583340

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510066279.8A Expired - Fee Related CN104742895B (zh) 2015-02-09 2015-02-09 一种基于解析模型的客车气制动系统故障检测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104742895B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109074529A (zh) * 2016-04-20 2018-12-21 Asml荷兰有限公司 匹配记录的方法、调度维护的方法和装置
CN114056313A (zh) * 2022-01-17 2022-02-18 万向钱潮股份有限公司 一种多轴商用车线控制动系统故障诊断方法
CN115320565A (zh) * 2022-09-13 2022-11-11 清华大学 车辆制动系统的控制方法、装置、车辆及存储介质

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103698699A (zh) * 2013-12-06 2014-04-02 西安交通大学 一种基于模型的异步电动机故障监测诊断方法
CN104102773A (zh) * 2014-07-05 2014-10-15 山东鲁能软件技术有限公司 一种设备故障预警及状态监测方法
CN104317778A (zh) * 2014-10-30 2015-01-28 国家电网公司 基于海量监测数据的变电设备故障诊断方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103698699A (zh) * 2013-12-06 2014-04-02 西安交通大学 一种基于模型的异步电动机故障监测诊断方法
CN104102773A (zh) * 2014-07-05 2014-10-15 山东鲁能软件技术有限公司 一种设备故障预警及状态监测方法
CN104317778A (zh) * 2014-10-30 2015-01-28 国家电网公司 基于海量监测数据的变电设备故障诊断方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHRISTOPHER LELAND BOWLIN等: "A Pressure Control Scheme for Air Brakes in Commercial Vehicles", 《TEXAS A & M UNIVERSITY》 *
SHANKAR C. SUBRAMANIAN等: "Modeling the Pneumatic Subsystem of a S-cam Air Brake System", 《IEEE CONFERENCE PUBLICATIONS》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109074529A (zh) * 2016-04-20 2018-12-21 Asml荷兰有限公司 匹配记录的方法、调度维护的方法和装置
US11204901B2 (en) 2016-04-20 2021-12-21 Asml Netherlands B.V. Method of matching records, method of scheduling maintenance and apparatus
CN109074529B (zh) * 2016-04-20 2022-04-29 Asml荷兰有限公司 匹配记录的方法、调度维护的方法和装置
CN114056313A (zh) * 2022-01-17 2022-02-18 万向钱潮股份有限公司 一种多轴商用车线控制动系统故障诊断方法
CN115320565A (zh) * 2022-09-13 2022-11-11 清华大学 车辆制动系统的控制方法、装置、车辆及存储介质
CN115320565B (zh) * 2022-09-13 2024-05-28 清华大学 车辆制动系统的控制方法、装置、车辆及存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN104742895B (zh) 2018-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220196513A1 (en) Test device and method for automatic pressure regulating valve of electronic braking system
CN203203767U (zh) 一种泄漏测试系统
CN206440441U (zh) 一种差压式空气泄漏测试仪
CN104742895A (zh) 一种基于解析模型的客车气制动系统故障检测方法
CN110926707B (zh) 储氢系统泄漏的检测方法、装置及设备
CN106246377A (zh) 用于曲轴箱通风系统的泄漏检测的方法
CN205879474U (zh) 一种直压测漏仪
CN105445031A (zh) 一种小型航空发动机试车台架推力校准系统
CN208239037U (zh) 一种阀体密封性能检测装置
CN104931213A (zh) 一种模拟气体阀门内漏的试验装置及试验方法
CN204788950U (zh) 减压器综合测试台
CN103048100A (zh) 全自动汽车发动机气缸盖气门密封性检测设备
CN101949772B (zh) 一种测量降压阀泄压速率的方法及降压阀的检测方法
CN204269384U (zh) 一种abs性能测试装置
CN1963436A (zh) 呼吸式安全阀性能的自动测试方法及其装置
CN212180235U (zh) 一种汽车电磁阀密封性、耐压及开启压力测试装置
CN202793682U (zh) 一种可模拟汽车管路末端真空度的检测回路
CN204594700U (zh) 一种气压调节器性能测试台
CN210036906U (zh) 一种负压源装置及燃气表检定气路系统
CN202002771U (zh) 爆发压力表检测装置
CN104742894A (zh) 一种基于解析模型的气制动系统故障检测方法
CN111076907A (zh) 一种汽车电磁阀密封性、耐压及开启压力测试装置
Nyberg et al. Model based diagnosis of the air path of an automotive diesel engine
DE102012211904A1 (de) Verfahren zur Diagnose eines in einem Luftkanal eines Verbrennungsmotors angeordneten Differenzdrucksensors
CN106124178A (zh) 一种电动汽车热管理管路的液体加注设备和方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180105

Termination date: 20200209