CN106596098A - 一种机车及其锁轴故障预警系统与方法 - Google Patents

一种机车及其锁轴故障预警系统与方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于机车的锁轴故障预警方法，包括如下步骤：建立机车在正常运行状态下的牵引电机功率以及机车牵引力之间的模型；通过所述牵引电机功率与所述机车牵引力之间的比例系数得到预设阈值范围；获取机车在实际工况下的实际牵引电机功率和实际机车牵引力；判断所述实际牵引电机功率与所述实际机车牵引力之间的实际比例系数是否在所述预设阈值范围之内，若否，进行报警。本发明还公开了一种用于机车的锁轴故障预警系统。本发明还公开了一种包括上述锁轴故障预警系统的机车。上述锁轴故障预警方法，能够快速判断机车的各轴是否发生锁轴现象，进而可以供司机采用快速应对措施，防止事故的发生。

Description

一种机车及其锁轴故障预警系统与方法
技术领域
本发明涉及机车技术领域，特别涉及一种用于机车的锁轴故障预警方法。本发明还涉及一种用于机车的锁轴故障预警系统。本发明还涉及一种具有该锁轴故障预警系统的机车。
背景技术
机车运用过程中发生牵引电机轴承故障造成机车“锁轴”保护，该故障可造成机车牵引轴故障、轮对擦伤等问题，严重影响机车的可用性。因此，需要具备检测或预警锁轴故障的技术。
对于发生锁轴故障的机车，一般通过检测其故障发生时刻及其之前牵引端的电压、电流，轴振动，电机轴速度或牵引轴速度等参数，或者通过轴承机油光谱分析等措施，进行故障定位和原因分析。
因此，需要选择合适的检测手段，实现锁轴故障预警，以便在故障发生之前对故障轴或潜在故障轴进行告警。同时，要求锁轴故障预警系统准确高效。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于机车的锁轴故障预警方法，该锁轴故障预警方法可以在锁轴故障发生之前，快速地实现对故障轴进行预警功能。本发明的另一目的是提供一种用于机车的锁轴故障预警系统。本发明的另一目的是提供一种包括上述锁轴故障预警系统的机车。
为实现上述目的，本发明提供一种用于机车的锁轴故障预警方法，包括如下步骤：
建立机车在正常运行状态下的牵引电机功率以及机车牵引力之间的模型；
通过所述牵引电机功率与所述机车牵引力之间的比例系数得到预设阈值范围；
获取机车在实际工况下的实际牵引电机功率和实际机车牵引力；
判断所述实际牵引电机功率与所述实际机车牵引力之间的实际比例系数是否在所述预设阈值范围之内，若否，进行报警。
相对于上述背景技术，本发明提供的用于机车的锁轴故障预警方法，建立关于牵引电机功率与机车牵引力的模型，牵引电机功率与机车牵引力是在机车未发生锁轴状态下的数据；机车牵引力与牵引电机的输入功率具备一定的比例关系，该比例关系与机车传动系统传动效率相关；本发明通过牵引电机功率与机车牵引力之间的比例系数得到预设阈值范围，将预设阈值范围作为基准；在机车实际运行时，获取机车的实际牵引电机功率和实际机车牵引力，并判断实际牵引电机功率和实际机车牵引力之间的实际比例系数是否在所述预设阈值范围之内，若实际比例系数不在预设阈值范围之内，则说明该轴发生锁轴现象，进行报警。如此设置，能够快速判断机车的各个牵引轴是否发生锁轴现象，进而可以供司机采用快速应对措施，防止因锁轴而导致相应事故的发生。
优选地，所述获取机车在实际工况下的实际牵引电机功率和实际机车牵引力的步骤包括：
监测机车在实际工况下的实际牵引电机电压和实际牵引电机电流；
通过所述实际牵引电机电压和所述实际牵引电机电流得到实际牵引电机功率；
检测机车牵引手柄给出的设定力；
通过所述设定力得到实际机车牵引力。
优选地，还包括：
将全部所述模型建立专家数据库；
将符合所述预设阈值范围所对应的所述实际牵引电机功率和所述实际机车牵引力添加至所述专家数据库中。
优选地，所述判断所述实际牵引电机功率与所述实际机车牵引力之间的实际比例系数是否在所述预设阈值范围之内，若否，进行报警的步骤具体包括：
在预设的时间范围内，判断所述实际牵引电机功率与所述实际机车牵引力之间的实际比例系数是否始终未在所述预设阈值范围之内。若是，进行报警。
本发明还提供一种用于机车的锁轴故障预警系统，包括：
建模模块：用于建立机车在正常运行状态下的牵引电机功率以及机车牵引力之间的模型；
预设阈值模块：用于通过所述牵引电机功率与所述机车牵引力之间的比例系数得到预设阈值范围；
获取模块：用于获取机车在实际工况下的实际牵引电机功率和实际机车牵引力；
判断模块：用于判断所述实际牵引电机功率与所述实际机车牵引力之间的实际比例系数是否在所述预设阈值范围之内；
报警模块：用于当所述实际牵引电机功率与所述实际机车牵引力之间的实际比例系数未在所述预设阈值范围之内时，进行报警。
优选地，所述获取模块还包括：
检测单元：用于监测机车在实际工况下的实际牵引电机电压和实际牵引电机电流；
实际牵引电机功率单元：用于通过所述实际牵引电机电压和所述实际牵引电机电流得到实际牵引电机功率；
设定力单元：用于检测机车牵引手柄给出的设定力；
牵引力单元：用于通过所述设定力得到实际机车牵引力。
本发明还提供一种机车，包括上述的锁轴故障预警系统。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的用于机车的锁轴故障预警方法的流程图；
图2为本发明实施例所提供的用于机车的锁轴故障预警系统的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1和图2，图1为本发明实施例所提供的用于机车的锁轴故障预警方法的流程图；图2为本发明实施例所提供的用于机车的锁轴故障预警系统的结构框图。
本发明提供的一种用于机车的锁轴故障预警方法，如说明书附图1所示，主要包括如下步骤：
S1、建立机车在正常运行状态下的牵引电机功率以及机车牵引力之间的模型；
S2、通过所述牵引电机功率与所述机车牵引力之间的比例系数得到预设阈值范围；
S3、获取机车在实际工况下的实际牵引电机功率和实际机车牵引力；
S4、判断所述实际牵引电机功率与所述实际机车牵引力之间的实际比例系数是否在所述预设阈值范围之内，若否，进行报警。
众所周知，机车在开始运行之后，依次经过启动工况、运行工况、加速工况和制动再生工况；针对每一种不同工况，均建立不同工况下的模型；对于不同工况下的模型的来说，牵引电机功率与机车牵引力之间的关系并不相同。
上述步骤S1，在机车的正常运行状态下，通过获取的机车的牵引电机功率以及机车牵引力，建立模型；模型中，应包括多组对应的牵引电机功率和机车牵引力；并且针对每一组牵引电机功率和机车牵引力，两者之间具备一定的比例关系，即比例系数；由于每一工况下具有多组牵引电机功率和机车牵引力，也就是每一工况下均具有多个比例系数；将每一工况下的比例系数进行归纳统计，得到预设阈值范围，即步骤S2。比例系数进行归纳统计可以参考现有技术中的归纳统计方式，而预设阈值范围的确定可以根据实际需要而定，本发明并不作出具体限制。
在机车运行之后，通过判断机车的速度确定机车处于上述哪一种工况之下，并对机车在实际工况下的实际牵引电机功率和实际机车牵引力进行获取，进行步骤S3。
步骤S4中，得到实际牵引电机功率与实际机车牵引力之间的实际比例系数，并判断该比例系数是否在预设阈值范围之内；若不在预设阈值范围之内，则说明该轴发生锁轴，进行报警。
需要说明的是，在步骤S3中，可以对机车中的全部牵引轴进行实际牵引电机功率和实际机车牵引力进行获取工作，也可以针对某些较为容易发生锁轴的牵引轴进行上述参数的获取。
上述步骤S3中，获取机车在实际工况下的实际牵引电机功率和实际机车牵引力的步骤包括：
监测机车在实际工况下的实际牵引电机电压和实际牵引电机电流；
通过所述实际牵引电机电压和所述实际牵引电机电流得到实际牵引电机功率；
检测机车牵引手柄给出的设定力；
通过所述设定力得到实际机车牵引力。
简单来说，为了方便实际牵引电机功率的获取，可以检测机车在实际工况下的实际牵引电机电压和实际牵引电机电流；实际牵引电机电压和实际牵引电机电流应为各轴牵引电机的输入值；实际牵引电机电压与实际牵引电机电流相乘即为实际牵引电机功率；而实际机车牵引力通过机车的牵引手柄得到；如现有技术可知，由机车牵引手柄给出设定力，该设定力被平均分配至各个牵引轴，通过被分配的设定力，各个牵引轴产生相应的牵引力，即为实际机车牵引力；通过上述方式获得的实际牵引电机功率和实际机车牵引力，即可得到两者的实际比例系数，并判断该实际比例系数是否处于当前工况下的预设阈值范围之内。当然，实际牵引电机功率和实际机车牵引力的获取方式还可以有多种，并不限于本文所述。
本发明的锁轴故障预警方法，还包括如下步骤：
将全部所述模型建立专家数据库；
将符合所述预设阈值范围所对应的所述实际牵引电机功率和所述实际机车牵引力添加至所述专家数据库中。
也就是说，采取建立专家数据库的方式存储全部模型；全部模型应包含机车在各个工况下的模型；当判断当前机车的实际牵引电机功率和实际机车牵引力之间的实际比例系数符合预设阈值范围内，则对专家数据库进行扩充，将当前机车的实际牵引电机功率、实际机车牵引力以及两者的实际比例系数添加至专家数据库中，用以完善专家数据库。
在上述步骤S4中，还可以在预设的时间范围内，判断所述实际牵引电机功率与所述实际机车牵引力之间的实际比例系数是否始终未在所述预设阈值范围之内。若是，进行报警。
也就是说，本发明可以根据实际情况给出预设的时间范围；倘若在预设的时间范围之内，实际牵引电机功率与实际机车牵引力之间的实际比例系数始终未在所述预设阈值范围之内，则说明机车发生了锁轴。
倘若在预设的时间范围之内，实际牵引电机功率与实际机车牵引力之间的实际比例系数在预设时间范围的前一段时间内未在预设阈值范围之内，而在预设时间范围的后一段时间内处于预设阈值范围之内，则说明机车的牵引轴未发生锁轴现象，无需报警提示。
本发明还提供一种用于机车的锁轴故障预警系统，如说明书附图2所示，主要包括：
建模模块100：用于建立机车在正常运行状态下的牵引电机功率以及机车牵引力之间的模型；
预设阈值模块200：用于通过所述牵引电机功率与所述机车牵引力之间的比例系数得到预设阈值范围；
获取模块300：用于获取机车在实际工况下的实际牵引电机功率和实际机车牵引力；
判断模块400：用于判断所述实际牵引电机功率与所述实际机车牵引力之间的实际比例系数是否在所述预设阈值范围之内；
报警模块500：用于当所述实际牵引电机功率与所述实际机车牵引力之间的实际比例系数未在所述预设阈值范围之内时，进行报警。
上述获取模块300还包括：
检测单元：用于监测机车在实际工况下的实际牵引电机电压和实际牵引电机电流；
实际牵引电机功率单元：用于通过所述实际牵引电机电压和所述实际牵引电机电流得到实际牵引电机功率；
设定力单元：用于检测机车牵引手柄给出的设定力；
牵引力单元：用于通过所述设定力得到实际机车牵引力。
本发明还提供一种具有锁轴故障预警系统的机车，包括上文所述的锁轴故障预警系统；机车的其他部分可以参照现有技术，本文不再展开。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述较为简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
以上对本发明所提供的机车及其锁轴故障预警系统与方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于机车的锁轴故障预警方法，其特征在于，包括如下步骤：
建立机车在正常运行状态下的牵引电机功率以及机车牵引力之间的模型；
通过所述牵引电机功率与所述机车牵引力之间的比例系数得到预设阈值范围；
获取机车在实际工况下的实际牵引电机功率和实际机车牵引力；
判断所述实际牵引电机功率与所述实际机车牵引力之间的实际比例系数是否在所述预设阈值范围之内，若否，进行报警。
2.根据权利要求1所述的锁轴故障预警方法，其特征在于，所述获取机车在实际工况下的实际牵引电机功率和实际机车牵引力的步骤包括：
监测机车在实际工况下的实际牵引电机电压和实际牵引电机电流；
通过所述实际牵引电机电压和所述实际牵引电机电流得到实际牵引电机功率；
检测机车牵引手柄给出的设定力；
通过所述设定力得到实际机车牵引力。
3.根据权利要求2所述的锁轴故障预警方法，其特征在于，还包括：
将全部所述模型建立专家数据库；
将符合所述预设阈值范围所对应的所述实际牵引电机功率和所述实际机车牵引力添加至所述专家数据库中。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的锁轴故障预警方法，其特征在于，所述判断所述实际牵引电机功率与所述实际机车牵引力之间的实际比例系数是否在所述预设阈值范围之内，若否，进行报警的步骤具体包括：
在预设的时间范围内，判断所述实际牵引电机功率与所述实际机车牵引力之间的实际比例系数是否始终未在所述预设阈值范围之内；若是，进行报警。
5.一种用于机车的锁轴故障预警系统，其特征在于，包括：
建模模块：用于建立机车在正常运行状态下的牵引电机功率以及机车牵引力之间的模型；
预设阈值模块：用于通过所述牵引电机功率与所述机车牵引力之间的比例系数得到预设阈值范围；
获取模块：用于获取机车在实际工况下的实际牵引电机功率和实际机车牵引力；
判断模块：用于判断所述实际牵引电机功率与所述实际机车牵引力之间的实际比例系数是否在所述预设阈值范围之内；
报警模块：用于当所述实际牵引电机功率与所述实际机车牵引力之间的实际比例系数未在所述预设阈值范围之内时，进行报警。
6.根据权利要求5所述的锁轴故障预警系统，其特征在于，所述获取模块还包括：
检测单元：用于监测机车在实际工况下的实际牵引电机电压和实际牵引电机电流；
实际牵引电机功率单元：用于通过所述实际牵引电机电压和所述实际牵引电机电流得到实际牵引电机功率；
设定力单元：用于检测机车牵引手柄给出的设定力；
牵引力单元：用于通过所述设定力得到实际机车牵引力。
7.一种机车，其特征在于，包括如权利要求5或6所述的锁轴故障预警系统。
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