CN110501523B - 一种列车测速测距设备故障检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种列车测速测距设备故障检测系统及方法，相关方案能够将速度、脉冲数、通道电源工作电流作为检测的特征量，通过不同的检测逻辑对各特征量进行分析，从而实现速度传感器和车载测速测距处理板卡故障及服役性能参数的综合检测，从而确保行车安全性，提高运维效率。

Description

一种列车测速测距设备故障检测系统及方法

技术领域

本发明涉及铁道科学技术领域，尤其涉及一种列车测速测距设备故障检测系统及方法。

背景技术

车载测速测距设备主要包括轮轴速度传感器、测速雷达和测速测距处理单元，是列车运行控制系统的重要组成部分，主要用于实现车载ATP(Automatic TrainProtection，列车自动防护)和ATO(Automatic Train Operation，列车自动驾驶)系统在列车运行过程中的速度测量、距离测量及列车精确定位等功能，其服役性能状态直接关系到行车安全和运营效率。

在既有信号维护中，测速测距设备的故障诊断存在故障原因定位不准，故障工况复现困难，设备检测缺乏便利手段等弊端。

目前，在列车测速测距设备离线故障检测方面主要有如下方案：

1、一种速度传感器检测装置(CN201820072663.8)。该方案是一种速度传感器检测装置，但是，对于传感器的自动化检测部分却没有涉及，此外也缺乏对其他特征量的采集与分析。

2、一种速度传感器断线的检测方法(CN201711464232.2)。但是，该方案缺乏对于车载测速测距处理板卡的检测。

3、一种机车速度传感器检测处理系统(CN201020541819.6)。但是，该方案缺少对于车载测速测距处理板卡的检测，同时只将传感器的电压及温度作为诊断特征量并不能较好的对故障类型进行分类。同时该方案缺少速度工况的输入接口，也就缺少对于传感器稳定性检测这一功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种列车测速测距设备故障检测系统及方法，能够实现测速测距设备离线检测并，对于现场运维工作有重大意义。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种列车测速测距设备故障检测系统，包括：上位机控制单元、以及分别与其连接的标准车载测速测距处理板卡、电流采集单元、转速发生装置及标准速度传感器；其中：

所述转速发生装置，用于根据上位机控制单元的控制命令，完成标准速度传感器与待测速度传感器的速度驱动，并将理论方向及转速信息上传给所述上位机控制单元；

所述电流采集单元，用于采集待测速度传感器各通道的电源工作电流信息，并上传给所述上位机控制单元；

所述标准车载测速测距处理板卡与待测速度传感器连接，所述标准速度传感器与待测车载测速测距处理板卡连接，这两个车载测速测距处理板卡均各自采集与其连接的速度传感器的脉冲信息，并结合上位机控制单元下发的轮径值各自计算速度信息，再将相应的脉冲信息与速度信息上传给所述上位机控制单元；

所述上位机控制单元，用于实现控制命令的下发、以及测试工况、目标速度、测试模式与轮径值的设置；还用于根据转速发生装置反馈的信息计算理论速度信息，并结合标准车载测速测距处理板卡以及待测车载测速测距处理板卡反馈的脉冲信息与速度信息，对待测速度传感器与待测车载测速测距处理板卡进行故障检测，以及根据电流采集单元反馈的信息检测各通道的电源工作状态，从而实现对待测速度传感器和待测车载测速测距处理板卡服役状态的检测。

一种列车测速测距设备故障检测方法，该方法基于前述的系统实现，该方法包括：

将标准车载测速测距处理板卡与待测速度传感器连接，将标准速度传感器与待测车载测速测距处理板卡连接；

利用上位机控制单元，实现控制命令的下发、以及测试工况、目标速度、测试模式与轮径值的设置；

由转速发生装置，根据上位机控制单元的控制命令，完成标准速度传感器与待测速度传感器的速度驱动，并将理论方向及转速信息上传给所述上位机控制单元；

由电流采集单元，采集待测速度传感器各通道的电源工作电流信息，并上传给所述上位机控制单元；

由标准车载测速测距处理板卡与待测车载测速测距处理板卡，这两个车载测速测距处理板卡均各自采集与其连接的速度传感器的脉冲信息，并结合上位机控制单元下发的轮径值各自计算速度信息，再将相应的脉冲信息与速度信息上传给所述上位机控制单元；

由上位机控制单元根据转速发生装置反馈的信息计算理论速度信息，并结合标准车载测速测距处理板卡以及待测车载测速测距处理板卡反馈的脉冲信息与速度信息，对待测速度传感器与待测车载测速测距处理板卡进行故障检测，以及根据电流采集单元反馈的信息检测各通道的电源工作状态。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，能够将速度、脉冲数、通道电源工作电流作为检测的特征量，通过不同的检测逻辑对各特征量进行分析，从而实现速度传感器和车载测速测距处理板卡故障及服役性能参数的综合检测，从而确保行车安全性，提高运维效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。

图1为本发明实施例提供的一种列车测速测距设备故障检测系统的示意图；

图2为本发明实施例提供的上位机控制单元的软件程序工作流程图；

图3为本发明实施例提供的待测件连接架构示意图；

图4为本发明实施例提供的故障检测逻辑示意图；

图5为本发明实施例提供的人工可编程检测逻辑参数输入示意图。

具体实施方式

下面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，都属于本发明的保护范围。

既有的信号运维中难以将故障划分到具体部件，故障诊断手段主要依靠人工，存在效率低下、故障特征获取手段单一等缺点；同时缺乏有效的设备服役状态检测手段，设备故障的验证与复现主要依靠上线测试，操作较为繁琐。

因此，能够实现测速测距设备离线检测并对设备故障进行诊断的系统对于现场运维工作有重大意义。本发明实施例提供一种列车测速测距设备故障检测系统，根据运维人员需求利用预设的速度曲线和人工输入的速度序列对待测部件进行多种测试模式和多种测试工况的综合检测，通过系统软件的分析逻辑和预警策略对数据进行分析和故障模式辨别，以此实现对速度传感器和车载测速测距处理板卡服役性能参数的闭环检测，并自动生成检测报告。

如图1所示，为本发明实施例提供一种列车测速测距设备故障检测系统，其主要包括：上位机控制单元、以及分别与其连接的标准车载测速测距处理板卡、电流采集单元、转速发生装置及标准速度传感器；其中：

1)所述转速发生装置，用于根据上位机控制单元的控制命令，完成标准速度传感器与待测速度传感器的速度驱动，并将理论方向及转速信息上传给所述上位机控制单元；

2)所述电流采集单元，用于采集待测速度传感器各通道的电源工作电流信息，并上传给所述上位机控制单元；

3)所述标准车载测速测距处理板卡与待测速度传感器连接，所述标准速度传感器与待测车载测速测距处理板卡连接，这两个车载测速测距处理板卡均各自采集与其连接的速度传感器的脉冲信息，并结合上位机控制单元下发的轮径值各自计算速度信息，再将相应的脉冲信息与速度信息上传给所述上位机控制单元；

4)所述上位机控制单元，用于实现控制命令的下发、以及测试工况、目标速度、测试模式与轮径值的设置；还用于根据转速发生装置反馈的信息计算理论速度信息，并结合标准车载测速测距处理板卡以及待测车载测速测距处理板卡反馈的脉冲信息与速度信息，对待测速度传感器与待测车载测速测距处理板卡进行故障检测，以及根据电流采集单元反馈的信息检测各通道的电源工作状态，从而实现对待测速度传感器和待测车载测速测距处理板卡服役状态的检测。

本发明实施例中，上位机控制单元主要完成：1、测试过程和结果的显示；2、接收测试人员的控制命令和测试所需的运行参数；3、控制转速发生装置；4、与待测、标准车载测速测距处理板卡、电流采集单元通信；5、记录测试日志并输出检测结果。车载测速测距处理板卡主要完成对传感器通道信号的处理，并输出传感器转向、速度和脉冲信息。

上位机控制单元通常由测试人员操控，测试人员在上位机控制单元选择测试策略或者输入测试速度序列，上位机控制单元根据测试人员输入的这些信息会计算生成目标速度和转向；目标速度和转向生成后由上位机控制单元发送给转速发生装置；转速发生装置根据目标速度和转向驱动速度传感器；同时，转速发生装置会将理论方向及转速信息(即：转速发生装置的实际方向及转速)发送给上位机控制单元；上位机控制单元将理论方向和转速与速度传感器发送过来的方向和转速各自进行相关运算后进行比对，从而完成故障诊断。

如图1所示，示意性的给出了各单元的具体通信接口方式，即RS485串口与网口。转速发生装置通过RS485串口总线与上位机控制单元进行通信，接收来自上位机控制单元的控制命令并将实际的转速状态反馈给上位机。上位机控制单元通过RS485串口总线接收来自转速发生装置和待测、标准车载测速测距处理板卡的数据信息。电流采集单元利用电流采集卡实现对待测速度传感器所有通道电源工作电流的采集，并利用UDP通信将电流信息传输至上位机控制单元。

本发明实施例中，上位机控制单元内置软件程序，为用户提供了丰富的接口，可以对测速的最高速度、脉冲预警的阈值、列车轮径、测试时长等进行设置。自动模式下，软件按照预设速度进行自动检测；手动模式下，用户可以拖动手动测试的牵引制动滑块可以实现五个等级的牵引和制动。同时所有的测试数据会被上位机记录在表格中，并在测试完成后生成检测报告。上位机控制单元的软件程序工作流程如图2所示。

为了便于理解，下面针对系统内各个单元做详细的介绍。

一、转速发生装置。

转速发生装置是系统的主要部件，主要用于完成速度传感器的速度驱动，以此对列车的走行过程进行仿真。上位机控制单元通过RS485串口实现对转速发生装置的控制及信息传输。

还参见图1，转速发生装置主要包括：第一通信模块、第一主控模块与电机；其中：

所述第一通信模块，用于实现与所述上位机控制单元之间的信息交互，包括：在开始检测后，接收所述上位机控制单元下发的控制命令，以及向所述上位机上传控制单元理论方向及转速信息，供上位机完成速度信息的比较和分析等操作；所述控制命令中包含本次测试的目标速度；

所述第一主控模块，用于根据接收到的控制命令控制电机工作，进而驱动标准速度传感器与待测速度传感器，同时，第一主控模块还利用电机反馈信息和上位机的控制命令完成对电机转速的闭环控制；此外，还用于将理论方向及转速信息传输给所述第一通信模块。

二、速度传感器。

本发明实施例中，根据测试的需要设置了标准速度传感器，用于待测车载测速测距处理板卡的检测。

标准速度传感器与待测速度传感器具有相同结构与工作原理。标准速度传感器与待测车载测速测距中LED所产生的光源经过码盘上的光栅照射到光敏元件上从而产生脉冲信号。脉冲的频率反映当前速度传感器的转速，不同的转向所产生的脉冲信号之间的相位差不同，通过检测速度传感器所有通道的相位差可以判断传感器的转动方向。车载测速测距处理板卡通过检测速度传感器的脉冲个数并结合列车轮径值计算速度传感器速度大小及转动方向。

三、车载测速测距处理板卡。

本发明实施例中，根据测试的需要设置了标准车载测速测距处理板卡，用于待测速度传感器的检测。

标准车载测速测距处理板卡与待测速度传感器结构相同。还参见图1，所述标准车载测速测距处理板卡包括：第一脉冲检测单元、第二主控模块以及第二通信模块；所述待测车载测速测距处理板卡包括：第二脉冲检测单元、第三主控模块以及第三通信模块；其中：

第一脉冲检测单元、第二脉冲检测单元，用于对应的检测待测速度传感器、标准速度传感器的脉冲信号；

第二主控模块与第三主控模块，用于根据相应脉冲检测单元检测到的脉冲值以及上位机控制单元下发的轮径值各自计算速度信息；

第二通信模块与第三通信模块，用于将相应脉冲检测单元检测到的脉冲值以及相应主控模块计算到的速度信息上传给所述上位机控制单元。

本领域技术人员可以理解，文中所示的“第一、第二”等描述主要用于区分设于不同单元的相同模块。

四、电流采集单元。

还参见图1，所述电流采集单元包括：模数转换模块与第四通信模块；其中，所述模数转换模块，用于对各通道的电源工作电流进行模数转换，并经过第四通信模块上传给所述上位机控制单元。

五、上位机控制单元。

还参见图1，所述上位机控制单元包括：第五通信模块、逻辑分析处理模块以及人机界面；其中：

所述第五通信模块，用于向转速发生装置下发控制命令、接收电流采集单元上传的各通道的电源工作电流信息、标准车载测速测距处理板卡与待测速度传感器上传的速度信息、以及转速发生装置上传的理论方向及转速信息；

所述逻辑分析处理模块，用于根据转速发生装置反馈的信息计算理论速度信息，并结合标准车载测速测距处理板卡以及待测车载测速测距处理板卡反馈的脉冲信息与速度信息，对待测速度传感器与待测车载测速测距处理板卡进行故障检测，以及根据电流采集单元反馈的信息检测各通道的电源工作状态，从而实现对待测速度传感器和待测车载测速测距处理板卡服役状态的检测，并生成相应的检测报告与检测日志；

所述人机界面，用于根据用户的输入实现控制命令的下发、以及测试工况、目标速度、测试模式与轮径值的设置，以及显示检测报告与检测日志。

本发明实施例中，所述对待测速度传感器与待测车载测速测距处理板卡进行故障检测包括：

通过接收到的信息(转速、脉冲、转向、工作电流等)，计算两种信息的差值(速度差、脉冲差)并结合报警策略来判断被测传感器的性能状态。如果发现有超出判断阈值的结果，上位机将输出报警信号，告知测试人员预警故障。

对于待测速度传感器，结合标准车载测速测距处理板卡反馈的速度信息与理论速度信息，进行转速阈值检测，根据标准车载测速测距处理板卡反馈的脉冲信息进行脉冲阈值检测，根据电流采集单元反馈的信息进行各通道的电源工作状态检测；对于待测车载测速测距处理板卡，结合待测车载测速测距处理板卡反馈的速度信息与理论速度信息，进行转速阈值检测，根据待测车载测速测距处理板卡反馈的脉冲信息进行脉冲阈值检测。

如图3所示，为待测件连接架构示意图。如图4所示，为故障检测逻辑示意图，当对待测速度传感器进行故障检测时，图4中的速度传感器即为待测速度传感器，当对待测车载测速测距处理板卡进行故障检测时，图4中的速度传感器即为标准速度传感器。

1、转速阈值检测。

转速阈值检测分为：目标速度差检测与速度传感器各通道间速度差检测；其中：

1)目标速度差检测时，先计算目标速度差，再结合设定的第一阈值实现目标速度差检测；

计算目标速度差公式为：

上式中，v_target为理论速度；对待测速度传感器进行故障检测时，

为标准车载测速测距处理板卡反馈的待测速度传感器通道n的速度；对待测车载测速测距处理板卡进行故障检测时，

为待测车载测速测距处理板卡反馈的标准速度传感器通道n的速度；

阈值设置如下：

上式中，V_warning为第一预警阈值，V_fault为第一故障阈值；

2)速度传感器各通道间速度差检测时，先计算各通道间速度差，再结合设定的第二阈值实现速度传感器各通道间速度差检测；

计算各通道间速度差的公式为：

对待测速度传感器进行故障检测时，

与

为标准车载测速测距处理板卡反馈的待测速度传感器通道x与通道y的速度；对待测速度传感器进行故障检测时，

与

为待测车载测速测距处理板卡反馈的标准速度传感器通道x与通道y的速度；

第二阈值设置如下：

上式中，V′_warning为第二预警阈值，V′_fault为第二故障阈值；

2、脉冲阈值检测。

脉冲阈值检测时，先计算速度传感器各通道间脉冲差，再结合设定的第三阈值实现脉冲阈值检测；

计算通道间脉冲差的公式为：

对待测速度传感器进行故障检测时，

与

为标准车载测速测距处理板卡反馈的待测速度传感器通道x与通道y的脉冲值；对待测速度传感器进行故障检测时，

与

为待测车载测速测距处理板卡反馈的标准速度传感器通道x与通道y的脉冲值；

第三阈值设置如下：

上式中，N_warning为第三预警阈值，N_fault为第三故障阈值；

3、工作电流检测。

工作电流检测基于第四阈值实现：

上式中，

为待测速度传感器通道x的工作电流，I_warning为第四预警阈值，I_fault为第四故障阈值；

由于系统可以对待测速度传感器所有通道的电源工作电流进行采集，采集信息与传感器的速度脉冲信息等共同提交上位机进行组合分析处理。因此，在待测速度传感器工作异常，且待测传感器电源工作异常进行预警时，根据工作信息确认故障是否由待测速度传感器的电源模块故障导致，从而划分具体故障部件。

另一方面，本发明实施例上述系统还支持人工可编程检测逻辑与典型工况检测逻辑。

1)人工可编程检测逻辑。

所述上位机控制单元中预留了测试策略输入口，能够根据不同测试需求对测试的时长、最大速度、最大加速度以及惰行时间进行设置，如图5所示；利用故障注入原理，即测试人员输入故障工况下的速度时间序列，系统按照序列中的速度进行测试，这种测试逻辑能够离线复现故障工况，节省了运维时间，同时能够编辑引起待测车载测速测距处理板卡报警的速度序列。例如注入速度突变很大的速度时间序列，车载测速测距处理板卡应输出打滑信息，如未输出相关预警信息则可视为板卡故障，可据此对车载测速测距处理板卡的处理逻辑进行检测。此种逻辑下，用户可对时间序列进行自定义编辑，使得检测内容更加多元化。

2)典型工况检测逻辑。

所述上位机控制单元中的测试工况包括典型工况。由于行车数据中包含全部的行车信息，因此，可以从中可提取出典型工况速度曲线，通过典型工况速度曲线能够对正线行驶的典型工况进行仿真，从而检测在典型工况下待测速度传感器的和待测车载测速测距处理板卡的服役状态。这种检测方法的优点在于不用列车上线测试，通过离线仿真的形式即可对测速测距设备进行测试。此种检测逻辑使得检测过程更加符合实际工况，贴合设备实际运营场景。

本发明实施例上述方案，主要带来了如下有益效果：

1)对列车速度传感器和车载测速测距处理板卡进行离线自动检测，系统自动记录检测日志，并自动生成测试报告，降低运维人员劳动强度，提高运维效率。

2)系统有多种可自定义程度高的测试参数输入接口，可满足多种测试需求，利用可编辑真实工况数据进行检测，也使得检测结果更为可靠。

3)典型工况检测逻辑可以利用实际工况速度曲线进行仿真，从而达到检测新设备精度以及检测设备可靠性等目的。

本发明另一实施例还提供一种列车测速测距设备故障检测方法，该方法主要基于前述系统来实现，该方法主要包括：

将标准车载测速测距处理板卡与待测速度传感器连接，将标准速度传感器与待测车载测速测距处理板卡连接；

利用上位机控制单元，实现控制命令的下发、以及测试工况、目标速度、测试模式与轮径值的设置；

由转速发生装置，根据上位机控制单元的控制命令，完成标准速度传感器与待测速度传感器的速度驱动，并将理论方向及转速信息上传给所述上位机控制单元；

由电流采集单元，采集待测速度传感器各通道的电源工作电流信息，并上传给所述上位机控制单元；

由标准车载测速测距处理板卡与待测车载测速测距处理板卡，这两个车载测速测距处理板卡均各自采集与其连接的速度传感器的脉冲信息，并结合上位机控制单元下发的轮径值各自计算速度信息，再将相应的脉冲信息与速度信息上传给所述上位机控制单元；

由上位机控制单元根据转速发生装置反馈的信息计算理论速度信息，并结合标准车载测速测距处理板卡以及待测车载测速测距处理板卡反馈的脉冲信息与速度信息，对待测速度传感器与待测车载测速测距处理板卡进行故障检测，以及根据电流采集单元反馈的信息检测各通道的电源工作状态。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例可以通过软件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，上述实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将系统的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种列车测速测距设备故障检测系统，其特征在于，包括：上位机控制单元、以及分别与其连接的标准车载测速测距处理板卡、电流采集单元、转速发生装置及标准速度传感器；其中：

所述转速发生装置，用于根据上位机控制单元的控制命令，完成标准速度传感器与待测速度传感器的速度驱动，并将理论方向及转速信息上传给所述上位机控制单元；

所述电流采集单元，用于采集待测速度传感器各通道的电源工作电流信息，并上传给所述上位机控制单元；

所述标准车载测速测距处理板卡与待测速度传感器连接，所述标准速度传感器与待测车载测速测距处理板卡连接，这两个车载测速测距处理板卡均各自采集与其连接的速度传感器的脉冲信息，并结合上位机控制单元下发的轮径值各自计算速度信息，再将相应的脉冲信息与速度信息上传给所述上位机控制单元；

所述上位机控制单元，用于实现控制命令的下发、以及测试工况、目标速度、测试模式与轮径值的设置；还用于根据转速发生装置反馈的信息计算理论速度信息，并结合标准车载测速测距处理板卡以及待测车载测速测距处理板卡反馈的脉冲信息与速度信息，以及电流采集单元反馈的信息检测各通道的电源工作状态，对待测速度传感器与待测车载测速测距处理板卡进行故障检测，根据测试工况实现对待测速度传感器和待测车载测速测距处理板卡服役状态的检测；

所述对待测速度传感器与待测车载测速测距处理板卡进行故障检测包括：

对于待测速度传感器，结合标准车载测速测距处理板卡反馈的速度信息与理论速度信息，进行转速阈值检测，根据标准车载测速测距处理板卡反馈的脉冲信息进行脉冲阈值检测，根据电流采集单元反馈的信息进行各通道的电源工作状态检测；对于待测车载测速测距处理板卡，结合待测车载测速测距处理板卡反馈的速度信息与理论速度信息，进行转速阈值检测，根据待测车载测速测距处理板卡反馈的脉冲信息进行脉冲阈值检测；

转速阈值检测分为：目标速度差检测与速度传感器各通道间速度差检测；其中：

目标速度差检测时，先计算目标速度差，再结合设定的第一阈值实现目标速度差检测；

计算目标速度差公式为：

上式中，v_target为理论速度；对待测速度传感器进行故障检测时，

为标准车载测速测距处理板卡反馈的待测速度传感器通道n的速度；对待测车载测速测距处理板卡进行故障检测时，

为待测车载测速测距处理板卡反馈的标准速度传感器通道n的速度；

阈值设置如下：

上式中，V_warning为第一预警阈值，V_fault为第一故障阈值；

速度传感器各通道间速度差检测时，先计算各通道间速度差，再结合设定的第二阈值实现速度传感器各通道间速度差检测；

计算各通道间速度差的公式为：

对待测速度传感器进行故障检测时，

与

为标准车载测速测距处理板卡反馈的待测速度传感器通道x与通道y的速度；对待测速度传感器进行故障检测时，

与

为待测车载测速测距处理板卡反馈的标准速度传感器通道x与通道y的速度；

第二阈值设置如下：

上式中，V′_warning为第二预警阈值，V′_fault为第二故障阈值；

脉冲阈值检测时，先计算速度传感器各通道间脉冲差，再结合设定的第三阈值实现脉冲阈值检测；

计算通道间脉冲差的公式为：

对待测速度传感器进行故障检测时，

与

为标准车载测速测距处理板卡反馈的待测速度传感器通道x与通道y的脉冲值；对待测速度传感器进行故障检测时，

与

为待测车载测速测距处理板卡反馈的标准速度传感器通道x与通道y的脉冲值；

第三阈值设置如下：

上式中，N_warning为第三预警阈值，N_fault为第三故障阈值；

工作电流检测基于第四阈值实现：

上式中，

为待测速度传感器通道x的工作电流，I_warning为第四预警阈值，I_fault为第四故障阈值；

其中，在待测速度传感器工作异常，且待测传感器电源工作异常进行预警时，根据工作信息确认故障是否由待测速度传感器的电源模块故障导致，从而划分具体故障部件。

2.根据权利要求1所述的一种列车测速测距设备故障检测系统，其特征在于，所述转速发生装置包括：第一通信模块、第一主控模块与电机；其中：

所述第一通信模块，用于实现与所述上位机控制单元之间的信息交互，包括：接收所述上位机控制单元下发的控制命令，以及向所述上位机上传控制单元理论方向及转速信息；所述控制命令中包含本次测试的目标速度；

所述第一主控模块，用于根据接收到的控制命令控制电机工作，进而驱动标准速度传感器与待测速度传感器；还用于将理论方向及转速信息传输给所述第一通信模块。

3.根据权利要求1所述的一种列车测速测距设备故障检测系统，其特征在于，标准速度传感器与待测车载测速测距中LED所产生的光源经过码盘上的光栅照射到光敏元件上从而产生脉冲信号。

4.根据权利要求1所述的一种列车测速测距设备故障检测系统，其特征在于，所述标准车载测速测距处理板卡与待测速度传感器结构相同，所述标准车载测速测距处理板卡包括：第一脉冲检测单元、第二主控模块以及第二通信模块；所述待测车载测速测距处理板卡包括：第二脉冲检测单元、第三主控模块以及第三通信模块；其中：

第一脉冲检测单元、第二脉冲检测单元，用于对应的检测待测速度传感器、标准速度传感器的脉冲信号；

第二主控模块与第三主控模块，用于根据相应脉冲检测单元检测到的脉冲值以及上位机控制单元下发的轮径值各自计算速度信息；

第二通信模块与第三通信模块，用于将相应脉冲检测单元检测到的脉冲值以及相应主控模块计算到的速度信息上传给所述上位机控制单元。

5.根据权利要求1所述的一种列车测速测距设备故障检测系统，其特征在于，所述电流采集单元包括：模数转换模块与第四通信模块；其中，所述模数转换模块，用于对各通道的电源工作电流进行模数转换，并经过第四通信模块上传给所述上位机控制单元。

6.根据权利要求1所述的一种列车测速测距设备故障检测系统，其特征在于，所述上位机控制单元包括：第五通信模块、逻辑分析处理模块以及人机界面；其中：

所述第五通信模块，用于向转速发生装置下发控制命令、接收电流采集单元上传的各通道的电源工作电流信息、标准车载测速测距处理板卡与待测速度传感器上传的速度信息、以及转速发生装置上传的理论方向及转速信息；

所述逻辑分析处理模块，用于根据转速发生装置反馈的信息计算理论速度信息，并结合标准车载测速测距处理板卡以及待测车载测速测距处理板卡反馈的脉冲信息与速度信息，对待测速度传感器与待测车载测速测距处理板卡进行故障检测，以及根据电流采集单元反馈的信息检测各通道的电源工作状态，从而实现对待测速度传感器和待测车载测速测距处理板卡服役状态的检测，并生成相应的检测报告与检测日志；

所述人机界面，用于根据用户的输入实现控制命令的下发、以及测试工况、目标速度、测试模式与轮径值的设置，以及显示检测报告与检测日志。

7.根据权利要求1所述的一种列车测速测距设备故障检测系统，其特征在于，所述上位机控制单元中预留了测试策略输入口，能够根据不同测试需求对测试的时长、最大速度、最大加速度以及惰行时间进行设置；利用故障注入原理，即测试人员输入故障工况下的速度时间序列，系统按照序列中的速度进行测试，这种测试逻辑能够离线复现故障工况，同时能够编辑引起待测车载测速测距处理板卡报警的速度序列。

8.根据权利要求1所述的一种列车测速测距设备故障检测系统，其特征在于，所述上位机控制单元中的测试工况包括典型工况；通过典型工况速度曲线能够对正线行驶的典型工况进行仿真，从而检测在典型工况下待测速度传感器的和待测车载测速测距处理板卡的服役状态。

9.一种列车测速测距设备故障检测方法，其特征在于，该方法基于权利要求1-8任一项所述的系统实现，该方法包括：

将标准车载测速测距处理板卡与待测速度传感器连接，将标准速度传感器与待测车载测速测距处理板卡连接；

利用上位机控制单元，实现控制命令的下发、以及测试工况、目标速度、测试模式与轮径值的设置；

由转速发生装置，根据上位机控制单元的控制命令，完成标准速度传感器与待测速度传感器的速度驱动，并将理论方向及转速信息上传给所述上位机控制单元；

由电流采集单元，采集待测速度传感器各通道的电源工作电流信息，并上传给所述上位机控制单元；

由标准车载测速测距处理板卡与待测车载测速测距处理板卡，这两个车载测速测距处理板卡均各自采集与其连接的速度传感器的脉冲信息，并结合上位机控制单元下发的轮径值各自计算速度信息，再将相应的脉冲信息与速度信息上传给所述上位机控制单元；

由上位机控制单元根据转速发生装置反馈的信息计算理论速度信息，并结合标准车载测速测距处理板卡以及待测车载测速测距处理板卡反馈的脉冲信息与速度信息，对待测速度传感器与待测车载测速测距处理板卡进行故障检测，以及根据电流采集单元反馈的信息检测各通道的电源工作状态。

Images