CN110031208B - 中继阀故障诊断的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种中继阀故障诊断的方法及装置，该方法包括：实时检测中继阀在运行过程中的特征参数，其中所述特征参数包括：所述中继阀的回滞环线上的充风线启动点的压力值、充风线斜率、排风线斜率及终点压差；判断所述特征参数是否超出所述中继阀在模拟状态下特征参数的范围；如果是，输出诊断结果。本发明能够提供一种简便且行之有效的中继阀故障诊断的方法及装置。

Description

中继阀故障诊断的方法及装置

技术领域

本发明涉及轨道列车领域，尤其是轨道列车制动系统中的关于中继阀的技术，具体涉及一中继阀故障诊断的方法及装置。

背景技术

目前轨道列车绝大部分采用空气制动系统，空气制动系统的工作原理为，使用压缩空气作为制动系统信号传递的介质，并利用阀体内运动部件两端空气压力变化造成的压差，使部件进行动作，完成列车管路的充风和排风，从而实现列车的制动和缓解。制动系统中阀类部件性能，直接影响着制动系统的正常工作，特别是制动系统中用于流量放大的中继阀，是影响制动系统可靠性和安全性的关键部件。中继阀结构比较复杂，早期对其的研究主要通过对时间和压力进行数学建模，进而反应列车空气管系的充气特性。从20世纪80年代开始，随着计算机仿真研究技术的发展，可以通过计算机仿真软件构建中继阀的仿真模型，得到故障曲线，从而可以确定中继阀阀体内部的重要零件，并能挖掘一些隐患。特别是AMEsim软件的广泛应用，使多个阀类部件组成一个系统一起仿真成为了可能，方便了阀类部件的结构设计和故障的模拟。但目前针对中继阀故障诊断的研究还主要集中在试验室内的数学建模、仿真建模、故障仿真和故障复现上，且诊断过程复杂、繁琐且实际应用差强人意。另外，中继阀故障以耗损型故障为主，数学模型或者仿真模型，只可以定性的研究阀类部件的性能，具体到每一个实际的中继阀，其性能受零件误差，组装误差，加工误差等随机因素的影响，而且与其安装的方式、角度等也有关系，可以说没有两个状态特性完全相同的中继阀。

因此，如何提供一种简便且行之有效的中继阀故障诊断的方法及装置，是亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明能够建立一种简便且行之有效的中继阀故障诊断的方法及装置。本发明将整个中继阀看做一个“黑盒”，仅考虑中继阀与外部连通的四个接口的压力值变化，采用大数据的基本思想，诊断中继阀故障，并预估其使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种中继阀故障诊断的方法，包括：

实时检测中继阀在运行过程中的特征参数，其中特征参数包括：中继阀的回滞环线上的充风线启动点的压力值、充风线斜率、排风线斜率及终点压差；

判断特征参数是否超出中继阀在模拟状态下特征参数的范围；

如果是，输出诊断结果。

一实施例中，中继阀故障诊断的方法还包括，在模拟状态下，测量中继阀在多次充风及排风过程中预控接口及被控接口的压力值；

根据每次充风及排风过程中预控接口及被控接口的压力值绘制中继阀的回滞环线；

获取回滞环线的特征参数的范围。

一实施例中，充风线启动点对应的压力为充风线开始上升时，所对应压力；

终点压差为充风及排风过程中，被控接口的最大压力与预控接口的最大压力的差值。

一实施例中，当充风线启动点超出其所对应的特征参数的范围时，诊断结果为阀体内弹簧损坏；

当充风线斜率超出其所对应的特征参数的范围时，或排风线斜率超出其所对应的特征参数的范围时，诊断结果为阀体内管路等效通径改变；

当终点压差超出其所对应的特征参数的范围时，诊断结果为阀体内橡胶部件损坏。

一实施例中，判断特征参数是否超出中继阀在模拟状态下特征参数的范围，包括：

在多次充风及排风过程中，判断特征参数是否连续多次超出中继阀在模拟状态下特征参数的范围。

第二方面，本发明提供利用中继阀故障诊断的方法的中继阀故障诊断的装置，该装置包括：

特征参数检测单元，用于实时检测中继阀在运行过程中的特征参数，其中特征参数包括：中继阀的回滞环线上的充风线启动点的压力值、充风线斜率、排风线斜率及终点压差；

特征参数判断单元，用于判断特征参数是否超出中继阀在模拟状态下特征参数的范围；

诊断结果输出单元，用于输出诊断结果。

一实施例中，中继阀故障诊断的装置还包括：

压力值测量单元，用于测量中继阀在多次充风及排风过程中预控接口及被控接口的压力值；

回滞环线拟合单元，用于根据每次充风及排风过程中预控接口及被控接口的压力值绘制中继阀的回滞环线；

范围获取单元，用于获取回滞环线的特征参数的范围。

一实施例中，特征参数判断单元，具体用于判断特征参数是否连续多次超出中继阀在模拟状态下特征参数的范围。

第三方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现中继阀故障诊断的方法的步骤。

第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现中继阀故障诊断的方法的步骤。

从上述描述可知，本发明提供中继阀故障诊断的方法及装置，首先在中继阀正常状态下构建中继阀的特征参数范围，并选取充风线启动点的压力值、充风线斜率、排风线斜率及终点压差作为其特征参数，然后实时检测运行过程中中继阀特征参数，并与特征参数范围做比较，从而输出中继阀故障的诊断结果，由上面可以看出本方法没有像传统的方法研究中继阀复杂的内部结构、中继阀的性能、创建模型，构建函数，进行理论上的仿真，而是将整个中继阀看做一个“黑盒”，仅考虑中继阀与外部连通的四个接口的压力值变化，采用大数据的基本思想，巧妙的发现并构建了中继阀的回滞环线，诊断中继阀发生的故障，并预估其使用寿命。本方法不仅应用于中继阀，还可以推广到其他类似气阀的故障诊断与预警，是一种气阀故障在线监测的有效手段。对轨道列车制动系统的健康管理有里程碑的意义。

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，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例中的中继阀故障诊断的方法的流程示意图；

图2为本发明的实施例中的中继阀故障诊断的方法中的中继阀黑盒模型示意图；

图3为本发明的实施例中的中继阀故障诊断的方法中的中继阀的回滞环线示意图；

图4为本发明的具体应用实例中中继阀故障诊断的方法的流程示意图；

图5为本发明的实施例中的中继阀故障诊断的装置的结构示意图；

图6为本申请实施例的一种中继阀故障诊断系统的结构示意图；

图7为本发明的实施例中的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整的描述，显然，所描述的实施例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作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。

本发明的实施例提供一种中继阀故障诊断的方法的具体实施方式，参见图1，该方法具体包括如下内容：

步骤100：实时检测中继阀在运行过程中的特征参数。

在列车实际运行过程中，中继阀处于工作状态，需要实时检测中继阀在每次的充风及排风的过程中的特征参数值，该特征参数值具体包括：中继阀的回滞环线上的充风线启动点的压力值、充风线斜率、排风线斜率及终点压差。

步骤200：判断特征参数是否超出中继阀在模拟状态下特征参数的范围。

判断处于运行过程中的中继阀，在每次的充风及排风过程中由步骤100所检测到的特征参数值是否超出在其在模拟状态下所生成的特征参数的范围，可以理解的是，所述模拟状态可以为在实验室条件下，也可以为在列车实际运行过程条件下，一个实施例中，特征参数的范围为预先在实验室中通过多次测量正常状态的中继阀的特征参数值所生成的。一个更为具体的实施例中，为了得到中继阀在模拟状态下特征参数的范围，在实验室中测量正常状态的中继阀的充风及排风的次数不低于100次。

步骤300：输出诊断结果。

在步骤200中，如果处于运行过程中的中继阀特征参数超在模拟状态下的特征参数的范围，则输出诊断结果，可以理解的是，充风线启动点改变与弹簧力的改变有关，充风线及排风线的斜率与管路状态有关，具体为，如果管路有异物或者阀口打开不全，充风线斜率及排风线斜率会发生变化，终点压差则与中继阀阀内橡胶部件的泄露有关。

从上述描述可知，本发明提供中继阀故障诊断的方法，首先在中继阀正常状态下构建中继阀的特征参数范围，并选取充风线启动点的压力值、充风线斜率、排风线斜率及终点压差作为其特征参数，然后实时检测运行过程中中继阀特征参数，并与特征参数范围做比较，从而输出中继阀故障的诊断结果，由上面可以看出本方法没有像传统的方法研究中继阀复杂的内部结构、中继阀的性能、创建模型，构建函数，进行理论上的仿真，而是将整个中继阀看做一个“黑盒”，仅考虑中继阀与外部连通的四个接口的压力值变化，采用大数据的基本思想，巧妙的发现并构建了中继阀的回滞环线，诊断中继阀发生的故障，并预估其使用寿命。本方法不仅应用于中继阀，还可以推广到其他类似气阀的故障诊断与预警，是一种气阀故障在线监测的有效手段。对轨道列车制动系统的健康管理有里程碑的意义。

一实施例中，中继阀故障诊断的方法还包括如下步骤：

步骤300：在模拟状态下，测量中继阀在多次充风及排风过程中预控接口及被控接口的压力值。

可以理解的是，中继阀包括四个接口：预控接口、被控接口、排风接口及充风接口，参见图2，其中，预控接口为控制压力的入口端，用于控制中继阀的出口压力；被控接口为中继阀经过控制之后的出口压力；排风接口与外界大气连通，用于排空中继阀内输出端的压缩空气；充风接口与总风缸连接，用于连接中继阀与风源。

中继阀工作时，当预控接口的压力改变时，被控接口的压力就会随之发生变化，而充风接口和排风接口分别连接总风源和开放的大气，认为其压力不变或变化很小，故选取预控接口和被控接口压力值，作为故障中继阀判断的依据。

可以理解的是，步骤300具体为，在实验室内或列车实际运行过程中，进行测量正常工作状态的中继阀在多次充风及排风过程中预控接口及被控接口的压力值。一种具体的实施例中，测量次数不低于100次。

步骤400：根据每次充风及排风过程中预控接口及被控接口的压力值绘制中继阀的回滞环线。

步骤400具体为，在中继阀每次充风过程中，可以连续测量多个预控接口及被控接口的压力值，将这些压力值投影到以预控接口压力值为横坐标，被控接口压力值为纵坐标的图中，可以获得多个数据点，将这些数据点拟合成线，即可获得图3中的充风线1，同理在中继阀每次排风过程中，可以获得图3中的排风线2，由充风线1和排风线2组成图3中的回滞环线，在图3中，回滞环线的左下部分(两个虚线之间)为充风线1，回滞环线的右上部分为排风线2。

步骤500：获取回滞环线的特征参数的范围。

每一个中继阀其性能受零件误差，组装误差，加工误差等随机因素的影响，且与安装的方式、角度等也有关系，故没有两个中继阀的充风及排风过程所获得的回滞环线是完全一致，通过测量正常工作状态下的中继阀多次充风及排风过程中的回滞环线，便可得到如图3所示的每个中继阀独有的回滞环线。对应的，每条回滞环线可以分别得到一个充风线启动点3所对应的压力值、一个充风线斜率、一个排风线斜率及一个终点压差(图3中点4所对应的预控接口压力与被扣接口压力的差值)，多条回滞环线便可得到特征参数的范围，可以理解的是，充风线启动点对应的压力为充风线开始上升的压力；终点压差为充风及排风过程中，被控接口的最大压力与预控接口的最大压力的差值。

一实施例中，当充风线启动点超出其所对应的特征参数的范围时，诊断结果为阀体内弹簧损坏。当充风线斜率超出其所对应的特征参数的范围时，或排风线斜率超出其所对应的特征参数的范围时，诊断结果为阀体内管路等效通径改变；当终点压差超出其所对应的特征参数的范围时，诊断结果为阀体内橡胶部件损坏。

在中继阀处于实际运行过程中，通过步骤100实时检测其特征参数值，判断其是否超出由步骤500所得出的特征参数的范围，如果超过，输出诊断结果，具体到每个特征参数时，有如下结果：

当处于实际运行过程中的中继阀的充风线启动点所对应的压力值超出充风线启动点压力值范围时，诊断结果为阀体内弹簧损坏。

同样的，当处于实际运行过程中的中继阀的充风线斜率超出充风线斜率范围时，或处于实际运行过程中的中继阀的排风线斜率超出排风线斜率范围时，诊断结果为阀体内管路等效通径改变；当处于实际运行过程中的中继阀的终点压差超出终点压差范围时，诊断结果为阀体内橡胶部件损坏。可以理解的是，在中继阀实际运行过程中，可输出一种诊断结果或同时输出多种诊断结果。

一实施例中，判断特征参数是否超出中继阀在模拟状态下特征参数的范围，包括：

在多次充风及排风过程中，判断特征参数是否连续多次超出中继阀在模拟状态下特征参数的范围。

在具体实施时，处于实际运行中的中继阀在多次充风及排风过程中，特征参数只有一次超出中继阀在模拟状态下特征参数的范围时，可以不输出诊断结果，此时认为中继阀仍为正常工作状态或观察状态，当超出次数为多次，且为连续超出时，此时认为中继阀为故障状态，并输出诊断结果，在一种具体实施例中，连续超出次数不低于5次。

从上述描述可知，本发明提供中继阀故障诊断的方法，首先在中继阀正常状态下构建中继阀的特征参数范围，并选取充风线启动点的压力值、充风线斜率、排风线斜率及终点压差作为其特征参数，然后实时检测运行过程中中继阀特征参数，并与特征参数范围做比较，从而输出中继阀故障的诊断结果，由上面可以看出本方法没有像传统的方法研究中继阀复杂的内部结构、中继阀的性能、创建模型，构建函数，进行理论上的仿真，而是将整个中继阀看做一个“黑盒”，仅考虑中继阀与外部连通的四个接口的压力值变化，采用大数据的基本思想，巧妙的发现并构建了中继阀的回滞环线，诊断中继阀发生的故障，并预估其使用寿命。本方法不仅应用于中继阀，还可以推广到其他类似气阀的故障诊断与预警，是一种气阀故障在线监测的有效手段。对轨道列车制动系统的健康管理有里程碑的意义。

为进一步地说明本方案，本发明以制动系统型号为CAB-A的中继阀为例，提供基中继阀故障诊断的方法的具体应用实例，该具体应用实例具体包括如下内容，参见图4。

S0：在中继阀的预控接口与被控接口分别安装气压传感器。

可以理解的是，气压传感器用于采集预控接口与被控接口的压力值。

S1：在中继阀的正常运行条件下，连续测量该中继阀在100次充风及排风过程中预控接口及被控接口的压力值。

在实验室条件下，模拟制动系统型号为CAB-A的中继阀的工作运行状况，连续测量该中继阀在100次充风及排风过程中预控接口及被控接口的压力值。

在S1步骤中，在单次的充风及排风过程中，设定测量预控接口及被控接口的压力值的时间采样间隔为0.5s。

S2：将S1步骤获取的预控接口及被控接口的压力值投影到图中。

可以理解的是，该图以预控接口压力值为横坐标，被控接口压力值为纵坐标。

S3：将每次充风及排风过程中预控接口及被控接口的压力值拟合成回滞环线。

可以理解的是，将单次的充风及排风过程中，S1所得到的数据点拟合呈线，便可的一个回滞环线，本实施例共测量充风及排风过程的次数为100次，故可得到100个回滞环线，如图3所示，100个回滞环线的重复性非常好，作为同一个中继阀，其性能完全可以由这个回滞环线表征出来，而不用考虑其内部结构。

S4：计算中继阀正常状态下的回滞环线的特征参数的变化范围。

一个回滞环线可以用该回滞环线中的充风线启动点的压力值、充风线斜率、排风线斜率及终点压差这四个参数来表征，故选取充风线启动点的压力值、充风线斜率、排风线斜率及终点压差作为S4中的特征参数。

分别计算100个回滞环线的特征参数值，再统计这些特征参数值的变化范围，便可分别得到充风线启动点的压力值的变化范围、充风线斜率的变化范围、排风线斜率的的变化范围及终点压差的变化范围。

可以理解的是，在中继阀实际运行状态下，并且其特征参数没有发生超出特征参数的范围的情况下，其动态特征参数的变化范围也可以标示中继阀的寿命，预估其性能变化的趋势，预报有可能发生的故障。

S5：实时检测中继阀在运行过程中的特征参数。

可以理解的是，步骤S0至S4是为了“建模”，即确定正常状态下允许中继阀的特征参数的变化范围，而步骤S5至S7是为了使用这个模型来诊断中继阀的故障。在一种具体的实施例下，步骤S5具体为实时检测列车在运行过程中，中继阀的特征参数值。

S6：判断S5中获得的特征参数是否连续5次超出S4中特征参数的变化范围。

可以理解的是，单次的中继阀的特征参数异常可不作为判断为中继阀故障的依据。

S7：输出诊断结果。

如果S4中获得的特征参数连续5次超出S4中特征参数的变化范围，则输出诊断结果，具体到每个特征参数时，诊断结果如下：

当充风线启动点所对应的压力值超出充风线启动点压力值范围时，诊断结果为阀体内弹簧损坏；当中继阀的充风线斜率超出充风线斜率范围时，或处于实际运行过程中的中继阀的排风线斜率超出排风线斜率范围时，诊断结果为阀体内管路等效通径发生改变；当处于实际运行过程中的中继阀的终点压差超出终点压差范围时，诊断结果为阀体内橡胶部件损坏。可以理解的是，在中继阀实际运行过程中，诊断结果可能为上述一种，也可能为上述多种。

从上述描述可知，本发明提供中继阀故障诊断的方法，首先在中继阀正常状态下构建中继阀的特征参数范围，并选取充风线启动点的压力值、充风线斜率、排风线斜率及终点压差作为其特征参数，然后实时检测运行过程中中继阀特征参数，并与特征参数范围做比较，从而输出中继阀故障的诊断结果，由上面可以看出本方法没有像传统的方法研究中继阀复杂的内部结构、中继阀的性能、创建模型，构建函数，进行理论上的仿真，而是将整个中继阀看做一个“黑盒”，仅考虑中继阀与外部连通的四个接口的压力值变化，采用大数据的基本思想，巧妙的发现并构建了中继阀的回滞环线，诊断中继阀发生的故障，并预估其使用寿命。本方法不仅应用于中继阀，还可以推广到其他类似气阀的故障诊断与预警，是一种气阀故障在线监测的有效手段。对轨道列车制动系统的健康管理有里程碑的意义。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供了中继阀故障诊断的装置，可以用于实现上述实施例所描述的方法，如下面的实施例所述。由于中继阀故障诊断的装置解决问题的原理与中继阀故障诊断的方法相似，因此中继阀故障诊断的装置的实施可以参见中继阀故障诊断的方法实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的系统较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

本发明的实施例提供一种能够实现中继阀故障诊断的方法的中继阀故障诊断的装置的具体实施方式，参见图5，中继阀故障诊断的装置具体包括如下内容：

特征参数检测单元10，用于实时检测中继阀在运行过程中的特征参数，其中特征参数包括：中继阀的回滞环线上的充风线启动点的压力值、充风线斜率、排风线斜率及终点压差；

特征参数判断单元20，用于判断特征参数是否超出中继阀在模拟状态下特征参数的范围；

诊断结果输出单元30，用于输出诊断结果。

一实施例中，中继阀故障诊断的装置还包括：

压力值测量单元，用于测量中继阀在多次充风及排风过程中预控接口及被控接口的压力值；

回滞环线拟合单元，用于根据每次充风及排风过程中预控接口及被控接口的压力值绘制中继阀的回滞环线；

范围获取单元，用于获取回滞环线的特征参数的范围。

一实施例中，特征参数判断单元，具体用于判断特征参数是否连续多次超出中继阀在模拟状态下特征参数的范围。

从上述描述可知，本发明提供中继阀故障诊断的装置，首先在中继阀正常状态下构建中继阀的特征参数范围，并选取充风线启动点的压力值、充风线斜率、排风线斜率及终点压差作为其特征参数，然后实时检测运行过程中中继阀特征参数，并与特征参数范围做比较，从而输出中继阀故障的诊断结果，由上面可以看出本方法没有像传统的方法研究中继阀复杂的内部结构、中继阀的性能、创建模型，构建函数，进行理论上的仿真，而是将整个中继阀看做一个“黑盒”，仅考虑中继阀与外部连通的四个接口的压力值变化，采用大数据的基本思想，巧妙的发现并构建了中继阀的回滞环线，诊断中继阀发生的故障，并预估其使用寿命。本方法不仅应用于中继阀，还可以推广到其他类似气阀的故障诊断与预警，是一种气阀故障在线监测的有效手段。对轨道列车制动系统的健康管理有里程碑的意义。

基于上述内容，本申请还提供一种中继阀故障诊断系统，该系统包含有一中继阀故障诊断装置，参见图6，该装置可以为一种服务器A1，该服务器A1可以与多个气压传感器B1通信连接，服务器A1还可以与数据库D1通信连接，服务器A1用于计算回滞环线的特征参数的范围、判断特征参数是否超出中继阀在模拟状态下特征参数的范围及输出诊断结果，数据库D1用于存储回滞环线的特征参数的范围及诊断结果。

本申请的实施例还提供能够实现上述实施例中的中继阀故障诊断的方法中全部步骤的一种电子设备的具体实施方式，参见图7，电子设备具体包括如下内容：

处理器(processor)1201、存储器(memory)1202、通信接口(CommunicationsInterface)1203和总线1204；

其中，处理器1201、存储器1202、通信接口1203通过总线1204完成相互间的通信；通信接口1203用于实现服务器端设备、检测设备以及用户端设备等相关设备之间的信息传输。

处理器1201用于调用存储器1202中的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述实施例中的中继阀故障诊断的方法中的全部步骤，例如，处理器执行计算机程序时实现下述步骤：

步骤100：实时检测中继阀在运行过程中的特征参数。

步骤200：判断特征参数是否超出中继阀在模拟状态下特征参数的范围。

步骤300：输出诊断结果。

从上述描述可知，本申请实施例中的电子设备，首先在模拟状态下构建中继阀的特征参数范围，并选取充风线启动点的压力值、充风线斜率、排风线斜率及终点压差作为其特征参数，然后实时检测运行过程中中继阀特征参数，并与特征参数范围做比较，从而输出中继阀的诊断结果，由上面可以看出本方法没有像传统的方法研究中继阀复杂的内部结构，研究中继阀的性能、创建模型，构建函数，进行理论上的仿真，而是将整个中继阀看做一个“黑盒”，仅考虑中继阀与外部连通的四个接口的压力值变化，采用大数据的基本思想，诊断中继阀发生的故障，并预估其使用寿命。本方法不仅应用于中继阀，还可以推广到其他类似气阀的故障诊断与预警，是一种气阀故障在线监测的有效手段。对轨道列车制动系统的健康管理有里程碑的意义。

本申请的实施例还提供能够实现上述实施例中的中继阀故障诊断的方法中全部步骤的一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的中继阀故障诊断的方法的全部步骤，例如，处理器执行计算机程序时实现下述步骤：

步骤100：实时检测中继阀在运行过程中的特征参数。

步骤200：判断特征参数是否超出中继阀在模拟状态下特征参数的范围。

步骤300：输出诊断结果。

从上述描述可知，本申请实施例中的计算机可读存储介质，首先在模拟状态下构建中继阀的特征参数范围，并选取充风线启动点的压力值、充风线斜率、排风线斜率及终点压差作为其特征参数，然后实时检测运行过程中中继阀特征参数，并与特征参数范围做比较，从而输出中继阀的诊断结果，由上面可以看出本方法没有像传统的方法研究中继阀复杂的内部结构，研究中继阀的性能、创建模型，构建函数，进行理论上的仿真，而是将整个中继阀看做一个“黑盒”，仅考虑中继阀与外部连通的四个接口的压力值变化，采用大数据的基本思想，诊断中继阀发生的故障，并预估其使用寿命。本方法不仅应用于中继阀，还可以推广到其他类似气阀的故障诊断与预警，是一种气阀故障在线监测的有效手段。对轨道列车制动系统的健康管理有里程碑的意义。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于硬件+程序类实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

虽然本申请提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或客户端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境)。

虽然本说明书实施例提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的手段可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或终端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境，甚至为分布式数据处理环境)。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、产品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、产品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，并不排除在包括所述要素的过程、方法、产品或者设备中还存在另外的相同或等同要素。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本说明书实施例时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现，也可以将实现同一功能的模块由多个子模块或子单元的组合实现等。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内部包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

本领域技术人员应明白，本说明书的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本说明书实施例可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书实施例，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本说明书实施例的实施例而已，并不用于限制本说明书实施例。对于本领域技术人员来说，本说明书实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书实施例的权利要求范围之内。

Claims (5)

1.一种中继阀故障诊断的方法，其特征在于，包括：

实时检测中继阀在运行过程中的特征参数，其中所述特征参数包括：所述中继阀的回滞环线上的充风线启动点的压力值、充风线斜率、排风线斜率及终点压差；

判断所述特征参数是否超出所述中继阀在模拟状态下特征参数的范围；

如果是，输出诊断结果；

所述判断特征参数是否超出中继阀在模拟状态下特征参数的范围，包括：

在多次充风及排风过程中，判断特征参数是否连续多次超出中继阀在模拟状态下特征参数的范围，包括：

处于实际运行中的中继阀在多次充风及排风过程中，特征参数只有一次超出中继阀在模拟状态下特征参数的范围时，不输出诊断结果，此时认为中继阀仍为正常工作状态或观察状态，当超出次数为多次，且为连续超出时，此时认为中继阀为故障状态，并输出诊断结果，所述连续超出次数不低于5次；

在模拟状态下，测量所述中继阀在多次充风及排风过程中预控接口及被控接口的压力值；

根据每次充风及排风过程中预控接口及被控接口的压力值绘制中继阀的回滞环线；

获取所述回滞环线的特征参数的范围；

所述充风线启动点对应的压力为所述充风线开始上升时，所对应的压力；

所述终点压差为充风及排风过程中，所述被控接口的最大压力与预控接口的最大压力的差值。

2.如权利要求1所述的中继阀故障诊断的方法，其特征在于，

当所述充风线启动点超出其所对应的所述特征参数的范围时，所述诊断结果为阀体内弹簧损坏；

当所述充风线斜率超出其所对应的所述特征参数的范围时，或所述排风线斜率超出其所对应的所述特征参数的范围时，所述诊断结果为阀体内管路等效通径改变；

当所述终点压差超出其所对应的所述特征参数的范围时，所述诊断结果为阀体内橡胶部件损坏。

3.一种利用权利要求1-2任一项所述中继阀故障诊断的方法的中继阀故障诊断的装置，其特征在于，包括：

特征参数检测单元，用于实时检测中继阀在运行过程中的特征参数，其中所述特征参数包括：所述中继阀的回滞环线上的充风线启动点的压力值、充风线斜率、排风线斜率及终点压差；

特征参数判断单元，用于判断所述特征参数是否超出所述中继阀在模拟状态下特征参数的范围；

诊断结果输出单元，用于输出诊断结果；

所述判断特征参数是否超出中继阀在模拟状态下特征参数的范围，包括：

在多次充风及排风过程中，判断特征参数是否连续多次超出中继阀在模拟状态下特征参数的范围，包括：

处于实际运行中的中继阀在多次充风及排风过程中，特征参数只有一次超出中继阀在模拟状态下特征参数的范围时，不输出诊断结果，此时认为中继阀仍为正常工作状态或观察状态，当超出次数为多次，且为连续超出时，此时认为中继阀为故障状态，并输出诊断结果，所述连续超出次数不低于5次；

压力值测量单元，用于测量所述中继阀在多次充风及排风过程中预控接口及被控接口的压力值；

回滞环线拟合单元，用于根据每次充风及排风过程中预控接口及被控接口的压力值绘制中继阀的回滞环线；

范围获取单元，用于获取所述回滞环线的特征参数的范围。

4.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至2任一项所述中继阀故障诊断的方法的步骤。

5.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至2任一项所述中继阀故障诊断的方法的步骤。

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