CN109383483B - 一种检测电力机车制动缸压力异常的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种检测电力机车制动缸压力异常的方法，包括：设置在制动缸管路的制动缸压力传感器、设置在列车管路的列车管压力传感器，所述制动缸压力传感器用于采集各制动缸管路中压力信号，所述列车管压力传感器用于采集列车管路压力信号；信号处理模块采集所述列车管压力和制动缸压力信号、采集机车网络中传输的制动控制器的位置信号，并计算和分析列车管压力信号与制动缸压力信号以判断制动缸压力是否异常；从而实现机车作为附挂被牵引车的制动缸压力异常的实时监测。

Description

一种检测电力机车制动缸压力异常的方法
技术领域
本专利仅涉及铁路电力机车领域，尤其涉及一种检测电力机车制动缸压力异常的方法。
背景技术
电力机车制动缸是电力机车制动系统的基础制动单元，是空气制动系统的关键执行部件，对电力机车实现安全可靠的空气制动起着决定性作用。现阶段，当制动系统或相关部件发生故障时会导致各个轴位的制动缸实际压力值与制动系统要求的理论输出值不一致，对行车安全危害极大。若能够及时了解电力机车制动缸的实际情况，并采取相应措施，可以使故障影响降到最低，保证行车安全。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述存在的问题，提供一种检测电力机车制动缸压力异常的方法。信号处理模块对相关信息进行采集、计算和分析列车管压力信号和制动缸压力信号，进而判断制动缸压力是否出现异常；系统还包括存储、通信、报警、供电等模块及功能。技术方案具体包括：
数据采集：在制动缸管路设置制动缸压力传感器、在列车管设置列车管压力传感器，所述制动缸压力传感器用于采集各制动缸管路中压力信号，所述列车管压力传感器用于采集列车管压力信号；信号处理模块采集所述列车管压力和制动缸压力信号。
信号处理模块通过机车网络采集制动控制器的相关位置信号。
处理计算：信号处理模块计算和分析列车管压力信号和制动缸压力信号以判断，其中包括如下步骤。
A)根据如下表达式计算T时刻列车管理论计算压力值BP(T)：
BP(T)＝KP1*e(T)+KI1*∑e(T)+KD1*[e(T)-e(T-1)]
其中，e(T)，e(T-1)分别为T时刻及T-1时刻网络传输的制动控制器位置信号采样偏差值，KP1、KI1、KD1分别为比例系数、积分系数、微分系数。
根据如下表达式计算T时刻制动缸压力输出值BC(T)：
Figure BDA0001370376890000021
其中，K1、K2分别为调节系数1、调节系数2，BP(S)为列车管的初始值。
当机车正常模式运行时，BP(T)、BP(T-1)分别为T时刻及T-1时刻列车管理论计算数值的采样偏差值。
当机车作为附挂被牵引车运行时，BP(T)、BP(T-1)分别为T时刻及T-1时刻列车管传感器的实际采集数值的采样偏差值。
B)计算出T时刻制动缸压力计算值BC(T)与T时刻制动缸压力传感器实际采样数值BC(TI)的差值BC(TCI)。BC(TCI)与△BC(T)进行比较，当BC(TCI)≤△BC(T)时，认为制动缸压力属于正常范围；当BC(TCI)＞△BC(T)时，认为制动缸压力异常。其中BC(TI)、BC(TCI)中的I表示该取得值在电力机车上的轴位，△BC(T)为制动缸理论偏差值。
存储模块，用于收集并记录信号处理模块的信息。
报警装置，用于将压力异常的信息进行声光报警提示。
通信模块，用于将报警信息和当前电力机车压力情况发送到地面指挥中心。
电源模块，为系统中各类模块及各类传感器单独提供电源。
附图说明
图1为本发明一种检测电力机车制动缸压力异常的方法的制动缸结构示意图。
图2为本发明一种检测电力机车制动缸压力异常的方法的流程图。
图3为本发明一种检测电力机车制动缸压力异常的方法中流程步骤101的处理流程图。
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。
图1为为本发明一种检测电力机车制动缸压力异常的方法的制动缸结构示意图。如图1所示，本发明涉及的方法及系统具体包括：制动缸传感器1、列车管传感器2、信号处理模块3、存储模块4、报警装置5、通信模块6、电源模块7。
制动缸压力传感器1用于采集各制动缸管路中压力信号。
列车管压力传感器2用于采集列车管压力信号。
信号处理模块3采集列车管压力信号、制动缸压力信号与制动控制器的相关位置信号；信号处理模块3同时计算和分析列车管压力信号和制动缸压力信号并判断制动缸压力是否异常。
存储模块4收集并记录信号处理模块的信息。
报警装置5将压力异常的信息进行声光报警提示。
通信模块6将报警信息和当前电力机车压力情况发送到地面指挥中心。
电源模块7为系统中各类模块及各类传感器单独提供电源。
图2为为本发明一种检测电力机车制动缸压力异常的方法的流程图。具体包括如下步骤：
步骤101，信号处理模块采集相关的数据。
步骤102，信号处理模块对采集的数据进行计算、处理并判断制动缸的异常，计算及判断方法如下：
A)根据如下表达式计算T时刻列车管理论计算压力值BP(T)：
BP(T)＝KP1*e(T)+KI1*∑e(T)+KD1*[e(T)-e(T-1)]
其中，e(T)，e(T-1)分别为T时刻及T-1时刻网络传输的制动控制器位置信号采样偏差值，KP1、KI1、KD1分别为比例系数、积分系数、微分系数。
根据如下表达式计算T时刻制动缸压力输出值BC(T)：
Figure BDA0001370376890000051
其中，K1、K2分别为调节系数1、调节系数2，BP(S)为列车管的初始值。
当机车正常模式运行时，BP(T)、BP(T-1)分别为T时刻及T-1时刻列车管理论计算数值的采样偏差值。
当机车作为附挂被牵引车运行时，BP(T)、BP(T-1)分别为T时刻及T-1时刻列车管传感器的实际采集数值的采样偏差值。
B)计算出T时刻制动缸压力计算值BC(T)与T时刻制动缸压力传感器实际采样数值BC(TI)的差值BC(TCI)。BC(TCI)与△BC(T)进行比较，当BC(TCI)≤△BC(T)时，认为制动缸压力属于正常范围；当BC(TCI)＞△BC(T)时，认为制动缸压力异常。其中BC(TI)、BC(TCI)中的I表示该取得值在电力机车上的轴位，△BC(T)为制动缸理论偏差值。
步骤103，判断制动缸是够异常，如果为否，则执行步骤101；如果为是，则执行步骤104、105、106。
步骤104，将制动缸异常的信息进行存储、记录。
步骤105，将压力异常的信息进行声光报警提示。
步骤106，将报警信息和当前电力机车压力情况发送到地面指挥中心。
步骤107，判断该故障是否消除，如果是则结束；如果否，则执行步骤105。
图3为本发明一种检测电力机车制动缸压力异常的方法中流程步骤101的处理流程图，具体包括如下步骤：
步骤201，采集制动缸管路压力信号。
步骤202，采集列车管路压力信号。
步骤203，采集制动控制器位置信号。
以上对本发明所提供的一种检测电力机车制动缸压力异常的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的保护范围内。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (2)

1.一种检测电力机车制动缸压力异常的方法，其特征在于，该方法包括：设置在制动缸管路的制动缸压力传感器、设置在列车管路的列车管压力传感器，所述制动缸压力传感器用于采集各制动缸管路中压力信号，所述列车管压力传感器用于采集列车管路压力信号；信号处理模块采集所述列车管压力和制动缸压力信号、采集机车网络中传输的制动控制器的位置信号，并计算和分析列车管压力信号与制动缸压力信号以判断制动缸压力是否异常；存储模块收集并记录所述信号处理模块的信息；报警装置将压力异常信息进行声光报警提示，现场操作人员可采取适当措施保证行车安全；通信模块将报警信息和当前压力情况发送到地面指挥中心，地面指挥中心可通过无线对讲设备与现场操作人员进行通话，了解当前信息并在必要时进行安全防护；电源模块对上述设备提供电源，可实现机车作为附挂被牵引车的制动缸压力异常的实时监测；
所述信号处理模块计算和分析列车管压力信号与制动缸压力信号并判断制动缸压力是否异常，其中包括如下步骤；
A)根据如下表达式计算T时刻列车管理论计算压力值BP(T)：
BP(T)＝KP1*e(T)+KI1*∑e(T)+KD1*[e(T)-e(T-1)]
其中，e(T)，e(T-1)分别为T时刻及T-1时刻网络传输的制动控制器位置信号采样偏差值，KP1、KI1、KD1分别为比例系数、积分系数、微分系数；
根据如下表达式计算T时刻制动缸压力输出值BC(T)：
Figure FDA0002585172790000021
其中，K1、K2分别为调节系数1、调节系数2，BP(S)为列车管的初始值；
当机车正常模式运行时，BP(T)、BP(T-1)分别为T时刻及T-1时刻列车管理论计算数值的采样偏差值；
当机车作为附挂被牵引车运行时，BP(T)、BP(T-1)分别为T时刻及T-1时刻列车管传感器的实际采集数值的采样偏差值；
B)计算出T时刻制动缸压力计算值BC(T)与T时刻制动缸压力传感器实际采样数值BC(TI)的差值BC(TCI)，BC(TCI)与△BC(T)进行比较，当BC(TCI)≤△BC(T)时，认为制动缸压力属于正常范围；当BC(TCI)＞△BC(T)时，认为制动缸压力异常，其中BC(TI)、BC(TCI)中的I表示该取得值在电力机车上的轴位，△BC(T)为制动缸理论偏差值。
2.根据权利要求1所述的一种检测电力机车制动缸压力异常的方法，其特征在于，还包括，该方法中机车作为附挂被牵引车运行的计算要求有独立的供电电源来采集数据，电源模块能够为系统中所需供电的各类模块及各类传感器供电，可实现机车作为附挂被牵引车时制动缸压力异常的实时监测。
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