CN107084836B - 一种压簧式到位开关组件的状态监测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压簧式到位开关组件的状态监测系统及方法，状态监测系统包括智能门控器和上位机，智能门控器包括信号处理模块和网关模块，信号处理模块与压簧式到位开关组件相连接，用于采集开关门过程中压簧式到位开关组件内的微动开关的到位开关信号和电机驱动转角信号；信号处理模块与网关模块相连接，传输采集的到位开关信号和电机驱动转角信号给网关模块，网关模块与上位机相连接，并传输接收到的到位开关信号和电机驱动转角信号给上位机；上位机分别计算开门或关门对应的电机转角，并判断是否超出开门或关门对应的正常转角阈值，输出位置异常预警。本发明能够提前预测压簧式到位开关组件故障，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通车辆部件检测技术领域，具体涉及一种压簧式到位开关组件的状态监测系统及方法。
背景技术
随着城市规模的快速发展，轨道交通车辆的数量也越来越多。现有的轨道交通车辆门系统作为轨道交通车辆的重要组成部分，对其的性能要求越来越高。目前，轨道交通车辆门系统的自动化程度高，多采用到位开关确认门扇关锁到位，到位开关大多数采用压簧式到位开关组件。压簧式到位开关组件主要包括摆臂、压簧和微动开关，当门扇关到位时通过撞击摆臂触发微动开关动作，而且，压簧受摆臂挤压产生压缩形变，当门扇打开时压簧推动摆臂恢复初始位置，微动开关动作释放。压簧式到位开关组件在门系统运行中属于动作频率较高零部件，其压簧每次压缩量取决于压簧式到位开关组件的安装位置，并影响压簧式到位开关组件的使用寿命，根据统计压簧式到位开关组件故障在门系统所有故障中占比例达10.16％。目前，在现场的轨道交通车辆门系统维护为人工检修，检查周期较长且耗费大量工时，尤其针对到位开关的位置异常在短时间内难以发现，但长时间运行后会突发性失效，并造成门扇关到位开关无法触发或者无法释放等门系统故障，影响乘客出入并延误轨道交通车辆的运行。
发明内容
本发明的目的是克服现有的城市轨道交通车辆门系统维护为人工检修，检查周期较长且耗费大量工时，尤其针对到位开关的位置异常在短时间内难以发现，若发故障会影响乘客出入并延误城市轨道交通车辆的运行的问题。本发明的压簧式到位开关组件的状态监测系统及方法，能够提前预测压簧式到位开关组件故障，防止压簧式到位开关组件长时间运行后会突发性失效，保证乘客的正常出入轨道交通车辆，具有良好的应用前景。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种压簧式到位开关组件的状态监测系统，包括智能门控器和上位机，
所述智能门控器包括信号处理模块和网关模块，所述信号处理模块做为智能门控器的数据输入端与压簧式到位开关组件相连接，用于采集开关门过程中压簧式到位开关组件内的微动开关的到位开关信号和电机驱动转角信号；所述信号处理模块与网关模块相连接，传输采集的到位开关信号和电机驱动转角信号给网关模块，所述网关模块做为智能门控器的数据输出端与上位机相连接，并传输接收到的到位开关信号和电机驱动转角信号给上位机；
所述上位机，用于根据接收到的到位开关信号和电机驱动转角信号，分别计算开门或关门对应的电机转角，并判断是否超出开门或关门对应的正常转角阈值，若超出开门或关门对应的正常转角阈值，则输出压簧式到位开关组件位置异常预警。
前述的一种压簧式到位开关组件的状态监测系统，所述信号处理模块通过SPI总线与网关模块相连接。
前述的一种压簧式到位开关组件的状态监测系统，所述开门或关门对应的正常转角阈值是将压簧式到位开关组件内的压簧标准压缩量范围根据压缩量与对应转角线性关系换算得到。
前述的一种压簧式到位开关组件的状态监测系统，所述压簧标准压缩量范围在2mm-3mm。
前述的一种压簧式到位开关组件的状态监测系统，所述网关模块做为智能门控器的数据输出端通过无线网络与上位机相连接，实现无线数据传输。
前述的一种压簧式到位开关组件的状态监测系统，所述开门对应的电机转角为从开门电机启动时到门扇打开至释放压簧式到位开关组件时电机转总转角；所述关门对应的电机转角为门开到位时对应电机总转角与关门触发压簧式到位开关组件时电机转角的差值；所述关门触发压簧式到位开关组件时电机转角为从关门电机启动到关门触发压簧式到位开关组件时电机转动总转角。
一种压簧式到位开关组件的状态监测方法，运行在上述的压簧式到位开关组件的状态监测系统上，包括以下步骤，
步骤(A)，根据压簧标准压缩量范围、压缩量与对应转角线性关系，换算得到压簧式到位开关组件开门或关门对应的正常转角阈值；
步骤(B)，通过智能门控器采集开关门过程中压簧式到位开关组件内的微动开关的到位开关信号和电机驱动转角信号，并通过无线网络发送给上位机；
步骤(C)，上位机根据接收的到位开关信号和电机驱动转角信号，分别计算开门或关门对应的电机转角；
步骤(D)，根据计算的开门或关门对应的电机转角，分别判断是否超出正常转角阈值，若超出正常转角阈值，则输出压簧式到位开关组件位置异常预警。
前述的一种压簧式到位开关组件的状态监测方法，步骤(A)，根据压簧标准压缩量范围、压缩量与对应转角线性关系，换算得到压簧式到位开关组件开门或关门对应的正常转角阈值，包括以下步骤，
(A1)，在手动开关试验台架上安装轨道交通车辆标准门系统，并在轨道交通车辆标准门系统的门扇撞块连接处安装垫片，垫片的总厚度为压簧式到位开关组件内压簧的最大压缩量9mm；
(A2)，调整压簧式到位开关组件的位置，使其的微动开关处于临界触发状态；
(A3)，手动开关试验台架上的轨道交通车辆标准门系统，通过上位机计算出开门或关门对应的电机转角，并经过多次计算，取开门或关门对应的电机转角的加权均值；
(A4)，依次调整垫片的高度，实现逐渐减少垫片的总厚度，每次调节垫片的总厚度后，重复(A2)-(A3)，采集各个压簧的压缩量工况下开门或关门对应的电机转角的加权均值，直至垫片的总厚度为零，执行(A5)；
(A5)统计压簧的压缩量与开门或关门对应的电机转角的加权均值的数据，采用最小二乘法拟合曲线，得到开门对应的电机转角y1、关门对应的电机转角y2与压簧的压缩量x关系，如公式(1)所示，
(A6)根据公式(1)和压簧标准压缩量范围，得到压簧式到位开关组件开门或关门对应的正常转角阈值，包括开门对应的正常转角阈值、关门对应的正常转角阈值。
前述的一种压簧式到位开关组件的状态监测方法，所述微动开关处于临界触发状态为压簧式到位开关组件内压簧的压缩量为最小，当垫片的总厚度最大9mm时对应的压簧的压缩量为最小0mm。
前述的一种压簧式到位开关组件的状态监测方法，所述开门对应的电机转角为从开门电机启动时到门扇打开至释放压簧式到位开关组件时电机转总转角；所述关门对应的电机转角为门开到位时对应电机总转角与关门触发压簧式到位开关组件时电机转角的差值；所述关门触发压簧式到位开关组件时电机转角为从关门电机启动到关门触发压簧式到位开关组件时电机转动总转角。
本发明的有益效果是：本发明的压簧式到位开关组件的状态监测及方法，对轨道交通车辆门系统的压簧式到位开关组件在每次开关门过程中到位开关信号和电机驱动转角信号进行检测，并根据压簧的压缩量与电机转角的对应关系确定开门或关门对应的正常转角阈值，最终通过对比开关门过程中的开门或关门的电机转角值与开门或关门对应的正常转角阈值，得到压簧式到位开关组件状态是否异常，能够提前预测，防止压簧式到位开关组件长时间运行后会突发性失效，保证乘客的正常出入轨道交通车辆，具有良好的应用前景。
附图说明
图1是本发明的城市轨道交通车辆门系统的亚健康预测方法的流程图；
图2是本发明的亚健康模型建模过程的流程图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明的压簧式到位开关组件的状态监测系统，包括智能门控器1和上位机2，
所述智能门控器1包括信号处理模块101和网关模块102，所述信号处理模块101做为智能门控器的数据输入端与压簧式到位开关组件3相连接，用于采集开关门过程中压簧式到位开关组件3内的微动开关的到位开关信号和电机驱动转角信号；所述信号处理模块101与网关模块102相连接，传输采集的到位开关信号和电机驱动转角信号给网关模块102，所述网关模块102做为智能门控器2的数据输出端与上位机2相连接，并传输接收到的到位开关信号和电机驱动转角信号给上位机2；
所述上位机2，用于根据接收到的到位开关信号和电机驱动转角信号，分别计算开门或关门对应的电机转角，并判断是否超出开门或关门对应的正常转角阈值，若超出开门或关门对应的正常转角阈值，则输出压簧式到位开关组件位置异常预警。
所述信号处理模块101通过SPI总线与网关模块102相连接。
所述开门或关门对应的正常转角阈值是将压簧式到位开关组件内的压簧标准压缩量范围根据压缩量与对应转角线性关系换算得到。
所述压簧标准压缩量范围在2mm-3mm。
所述网关模块102做为智能门控器1的数据输出端通过无线网络与上位机2相连接，实现无线数据传输。
所述开门对应的电机转角为从开门电机启动时到门扇打开至释放压簧式到位开关组件时电机转总转角；所述关门对应的电机转角为门开到位时对应电机总转角与关门触发压簧式到位开关组件时电机转角的差值；所述关门触发压簧式到位开关组件时电机转角为从关门电机启动到关门触发压簧式到位开关组件时电机转动总转角。
根据本发明的压簧式到位开关组件的状态监测方法，运行在上述的压簧式到位开关组件的状态监测系统上，包括以下步骤，
步骤(A)，根据压簧标准压缩量范围、压缩量与对应转角线性关系，换算得到压簧式到位开关组件开门或关门对应的正常转角阈值，所述压缩量与对应转角线性关系是在手动开关试验台架台架调整试验得到，通过分析标定不同压缩量情况下开门对应转角与关门对应转角，线性拟合得出换算关系，下面结合图2实例说明压缩量与对应转角线性关系获取，包括以下步骤，
(A1)，在手动开关试验台架上安装轨道交通车辆标准门系统，并在轨道交通车辆标准门系统的门扇撞块连接处安装垫片，垫片的总厚度为压簧式到位开关组件内压簧的最大压缩量9mm；
(A2)，调整压簧式到位开关组件的位置，使其的微动开关处于临界触发状态，临界触发状态为压簧式到位开关组件内压簧的压缩量为最小，当垫片的总厚度最大9mm时对应的压簧的压缩量为最小0mm；
(A3)，手动开关试验台架上的轨道交通车辆标准门系统，通过上位机计算出开门或关门对应的电机转角，并经过多次计算，取开门或关门对应的电机转角的加权均值；
(A4)，依次调整垫片的高度，实现逐渐减少垫片的总厚度，每次调节垫片的总厚度后，重复(A2)-(A3)，采集各个压簧的压缩量工况下开门或关门对应的电机转角的加权均值，直至垫片的总厚度为零，执行(A5)；
(A5)统计压簧的压缩量与开门或关门对应的电机转角的加权均值的数据，采用最小二乘法拟合曲线，得到开门对应的电机转角y1、关门对应的电机转角y2与压簧的压缩量x关系，如公式(1)所示，
(A6)根据公式(1)和压簧标准压缩量范围，得到压簧式到位开关组件开门或关门对应的正常转角阈值，包括开门对应的正常转角阈值、关门对应的正常转角阈值；
步骤(B)，通过智能门控器1采集开关门过程中压簧式到位开关组件内的微动开关的到位开关信号和电机驱动转角信号，并通过无线网络发送给上位机2；
步骤(C)，上位机2根据接收的到位开关信号和电机驱动转角信号，分别计算开门或关门对应的电机转角；
步骤(D)，根据计算的开门或关门对应的电机转角，分别判断是否超出正常转角阈值，若超出正常转角阈值，则输出压簧式到位开关组件位置异常预警。
综上所述，本发明的压簧式到位开关组件的状态监测及方法，对轨道交通车辆门系统的压簧式到位开关组件在每次开关门过程中到位开关信号和电机驱动转角信号进行检测，并根据压簧的压缩量与电机转角的对应关系确定开门或关门对应的正常转角阈值，最终通过对比开关门过程中的开门或关门的电机转角值与开门或关门对应的正常转角阈值，得到压簧式到位开关组件状态是否异常，能够提前预测压簧式到位开关组件故障，防止压簧式到位开关组件长时间运行后会突发性失效，保证乘客的正常出入轨道交通车辆，相比于传统人工检修方法更加高效、可靠，节省大量工时，同时利于延长开关组件使用寿命，节省轨道车辆门系统运营维护成本，本发明有利于促进实现城市轨道车辆门系统由基于时间的检维修模式向基于状态以及基于风险的检维修模式转变，具有良好的应用前景。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种压簧式到位开关组件的状态监测系统，其特征在于：包括智能门控器和上位机，
所述智能门控器包括信号处理模块和网关模块，所述信号处理模块作为智能门控器的数据输入端与压簧式到位开关组件相连接，用于采集开关门过程中压簧式到位开关组件内的微动开关的到位开关信号和电机驱动转角信号；所述信号处理模块与网关模块相连接，传输采集的到位开关信号和电机驱动转角信号给网关模块，所述网关模块做为智能门控器的数据输出端与上位机相连接，并传输接收到的到位开关信号和电机驱动转角信号给上位机；
所述上位机，用于根据接收到的到位开关信号和电机驱动转角信号，分别计算开门和关门对应的电机转角，并判断是否超出开门和关门对应的正常转角阈值，若超出开门或关门对应的正常转角阈值，则输出压簧式到位开关组件位置异常预警。
2.根据权利要求1所述的一种压簧式到位开关组件的状态监测系统，其特征在于：所述信号处理模块通过SPI总线与网关模块相连接。
3.根据权利要求1所述的一种压簧式到位开关组件的状态监测系统，其特征在于：所述开门或关门对应的正常转角阈值是根据压簧标准压缩量范围、压缩量与对应转角线性关系，换算得到。
4.根据权利要求3所述的一种压簧式到位开关组件的状态监测系统，其特征在于：所述压簧标准压缩量范围在2mm-3mm。
5.根据权利要求1所述的一种压簧式到位开关组件的状态监测系统，其特征在于：所述网关模块做为智能门控器的数据输出端通过无线网络与上位机相连接，实现无线数据传输。
6.根据权利要求1所述的一种压簧式到位开关组件的状态监测系统，其特征在于：所述开门对应的电机转角为从开门电机启动时到门扇打开至释放压簧式到位开关组件时电机的总转角；所述关门对应的电机转角为门开到位时对应电机总转角与关门触发压簧式到位开关组件时电机转角的差值；所述关门触发压簧式到位开关组件时电机转角为从关门电机启动到关门触发压簧式到位开关组件时电机转动总转角；所述门开到位时指的是门扇打开至释放压簧式到位开关组件时。
7.一种压簧式到位开关组件的状态监测方法，其特征在于：运行在如权利要求1-6任一项所述的压簧式到位开关组件的状态监测系统上，包括以下步骤，
步骤(A)，根据压簧标准压缩量范围、压缩量与对应转角线性关系，换算得到压簧式到位开关组件开门或关门对应的正常转角阈值；
步骤(B)，通过智能门控器采集开关门过程中压簧式到位开关组件内的微动开关的到位开关信号和电机驱动转角信号，并通过无线网络发送给上位机；
步骤(C)，上位机根据接收的到位开关信号和电机驱动转角信号，分别计算开门或关门对应的电机转角；
步骤(D)，根据计算的开门或关门对应的电机转角，分别判断是否超出对应的开门或关门对应的正常转角阈值，若超出开门或关门对应的正常转角阈值，则输出压簧式到位开关组件位置异常预警。
8.根据权利要求7所述的一种压簧式到位开关组件的状态监测方法，其特征在于：步骤(A)，根据压簧标准压缩量范围、压缩量与对应转角线性关系，换算得到压簧式到位开关组件开门或关门对应的正常转角阈值，包括以下步骤，
(A1)，在手动开关试验台架上安装轨道交通车辆标准门系统，并在轨道交通车辆标准门系统的门扇撞块连接处安装垫片，垫片的总厚度为压簧式到位开关组件内压簧的最大压缩量9mm；
(A2)，调整压簧式到位开关组件的位置，使其的微动开关处于临界触发状态；
(A3)，手动开关试验台架上的轨道交通车辆标准门系统，通过上位机计算出开门或关门对应的电机转角，并经过多次计算，取开门或关门对应的电机转角的加权均值；
(A4)，依次调整垫片的高度，实现逐渐减少垫片的总厚度，每次调节垫片的总厚度后，重复(A2)-(A3)，采集各个压簧的压缩量工况下开门或关门对应的电机转角的加权均值，直至垫片的总厚度为零，执行(A5)；
(A5)统计压簧的压缩量与开门或关门对应的电机转角的加权均值的数据，采用最小二乘法拟合曲线，得到开门对应的电机转角y1、关门对应的电机转角y2与压簧的压缩量x关系，如公式(1)所示，
(A6)根据公式(1)和压簧标准压缩量范围，得到压簧式到位开关组件开门或关门对应的正常转角阈值，包括开门对应的正常转角阈值、关门对应的正常转角阈值。
9.根据权利要求8所述的一种压簧式到位开关组件的状态监测方法，其特征在于：所述微动开关处于临界触发状态为压簧式到位开关组件内压簧的压缩量为最小，当垫片的总厚度最大9mm时对应的压簧的压缩量为最小0mm。
10.根据权利要求7所述的一种压簧式到位开关组件的状态监测方法，其特征在于：所述开门对应的电机转角为从开门电机启动时到门扇打开至释放压簧式到位开关组件时电机的总转角；所述关门对应的电机转角为门开到位时对应电机总转角与关门触发压簧式到位开关组件时电机转角的差值；所述关门触发压簧式到位开关组件时电机转角为从关门电机启动到关门触发压簧式到位开关组件时电机转动总转角；所述门开到位时指的是门扇打开至释放压簧式到位开关组件时。
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