CN110573402B - 检测推进子系统退化的监控系统 - Google Patents

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Abstract

系统检测参数并生成第一行程计划以根据第一行程计划自动地控制车辆。控制器连接到传感器并被配置为接收参数。控制器被配置为基于推进子系统部件的累积损坏和/或寿命终点来生成新行程计划或将第一行程计划修改为修改后行程计划。新行程计划或修改后行程计划被配置：在车辆根据新行程计划或修改后行程计划运行期间，相对于第一行程计划来调整车辆速度和/或避免车辆的一个或多个运行状况。

Description

检测推进子系统退化的监控系统
技术领域
本文公开的主题的实施例涉及检测和/或预测车辆推进子系统的退化。
背景技术
各种车辆系统包括推进子系统。推进子系统可以包括发动机、电动机、泵、涡轮增压器、油过滤器、交流发电机、散热器和/或其他运行以推进车辆系统的设备或机器。随着时间的流逝推进子系统的运行会使推进子系统的部件退化，这可能导致推进子系统的故障。可以检察推进子系统，以基于常规或固定的维护调度表来识别和/或维修损坏的部件。
然而，这些类型的维护调度表使用保守的或固定的时间表。保守的时间表可以基于关于车辆系统的使用和/或运行的假设组，以估计推进系统的部件何时可能故障。基于该组假设，常规的维护调度表可能不基于车辆系统的使用和/或运行，并且可能错误地将推进子系统的部件的生命周期预测得缩短。因此，这种常规的维护调度表可能会增加未到寿命终点和/或不需要更换的部件的检察成本。另外，由于频繁的检察，车辆系统可能会在本不需要检察时退出服务。这会降低车辆系统的运输网络运行的效率。另外，在检察部件期间，可能发生部件污染和/或部件损坏，从而降低了车辆系统的效率。
另一方面，大量使用部件和/或系统可能导致部件退化速度快于预期。这可能导致部件在下一次定期检察之前受到不可修复的损坏。
发明内容
在一个实施例中，提供了一种系统(例如，监控系统)。系统包括被配置为检测车辆的推进子系统的参数的传感器，以及一个或多个控制器。控制器中的至少一个被配置为生成第一行程计划并根据第一行程计划自动地控制车辆。控制器中的至少一个可操作地连接至传感器，并且被配置为接收推进子系统的参数。一个或多个控制器被配置为基于参数来计算推进子系统的部件的累积损坏，并且基于累积损坏来确定部件的寿命终点。控制器中的至少一个被配置为基于所确定的累积损坏和/或寿命终点，生成新行程计划或将第一行程计划修改为修改后行程计划。行程计划(例如，第一行程计划、新行程计划和/或修改后行程计划)规定了车辆在不同位置、沿路线的距离或时间处的运行设置。例如，行程计划可以规定车辆系统沿路线行驶要实施的油门设置、速度、制动力等。在一个实施例中，可以创建行程计划以相对于根据其他不同行程计划行驶的车辆来减少车辆系统消耗的燃料和/或生成的排放。新的或修改后的行程计划可以调整车辆系统的速度(相对于第一行程计划)和/或避免车辆的一个或多个运行状况，以使得与根据第一行程计划的车辆的运行相比，根据新的或修改后的行程计划的车辆的运行导致部件磨损或使用较少。
在一个实施例中，提供了一种方法。方法包括从一个或多个传感器接收从车辆的推进子系统测量的一个或多个参数。方法包括基于参数来计算推进子系统的部件的累积损坏。方法包括生成第一行程计划并根据第一行程计划自动地控制车辆。方法包括相对于(或基于)累积损坏来确定部件的寿命终点。方法包括基于累积损坏和/或寿命终点来生成新行程计划或将第一行程计划修改为修改后行程计划。新的或修改后的行程计划可以调整车辆系统的速度(相对于第一行程计划)和/或避免车辆的一个或多个运行状况，以使得与根据第一行程计划的车辆的运行相比，车辆根据新的或修改后的行程计划运行导致部件磨损或使用较少。
在一个实施例中，一种系统，包括配置为检测车辆的推进子系统的参数的传感器和一个或多个控制器。一个或多个控制器中的至少一个被配置为生成第一行程计划并根据第一行程计划自动地控制车辆。一个或多个控制器中的至少一个可操作地连接至传感器，并且被配置为接收推进子系统的参数，并基于参数来计算推进子系统的部件的累积损坏。一个或多个控制器中的至少一个被配置为基于第一行程计划，确定车辆在根据第一行程计划运行期间部件的预测损坏。一个或多个控制器中的至少一个被配置为基于累积损坏和预测损坏来确定部件的寿命终点。一个或多个控制器中的至少一个被配置为基于寿命终点来生成新行程计划或将第一行程计划修改为修改后的行程计划。在车辆根据新行程计划或修改后行程计划运行期间，新行程计划或修改后行程计划被配置为用于相对于第一行程计划来调整速度和/或避免车辆的一个或多个运行状况，这导致相对于车辆根据第一行程计划运行而言部件磨损或使用较少。
附图说明
通过参考附图阅读非限制性实施例的以下描述，将会更好地理解本发明的主题，其中：
图1示出了根据实施例的车辆系统。
图2是根据实施例的推进产生车辆内的监控系统的示意图。
图3是涡轮增压器的实施例的图。
图4是用于检测推进子系统的退化的方法的实施例的流程图。
图5是雨流循环计数矩阵的实施例。
图6是第一参数和第二参数的实施例的图示。
图7是油过滤器的行为的实施例的图示。
图8是推进子系统的至少一个部件的损坏概率的实施例的图示。
图9是推进子系统的至少一个部件的故障概率超过故障阈值限制的实施例的图示。
具体实施方式
本文描述的各种实施例涉及检测车辆推进子系统的退化。可以通过被配置成分析车辆系统的推进子系统的监控系统来检测退化。车辆系统可以包括单个或多个推进产生(propulsion-generating)车辆。每个推进产生车辆可以包括推进子系统。推进子系统可以包括诸如一个或多个发动机、电动机、交流发电机、发电机、制动器、电池、涡轮机、涡轮增压器、油过滤器(例如，离心过滤器)等的部件，其运行以推进车辆系统。车辆系统可以包括一种或多种机车或其他轨道车辆、汽车、海上船舶、采矿车辆或其他非公路车辆(例如，非设计用于在公共道路上行驶和/或法律上不允许在公共道路上行驶的车辆)、飞机等。
监控系统可以被配置为监控推进子系统的一个或多个部件，例如但不限于涡轮增压器。例如，监控系统可以被配置为从测量涡轮增压器的运行的各个方面的传感器重复地接收参数。监控系统基于传感器参数来确定涡轮增压器的高应力事件的数量和/或大小。例如，当车辆推进子系统的速度超过指定的非零阈值时，可以检测到高压力事件。在另一示例中，当车辆推进子系统的油门设置超过指定阈值—例如，油门超出车辆推进子系统的机械规格(例如，车辆推进子系统的油门设置红线)—时，可以检测到高应力事件。在另一示例中，当车辆推进子系统的运行温度超过阈值上限—例如，超过车辆推进子系统的机械规格—时，可以检测到高应力事件。监控系统可以基于部件的累积损坏来调整或请求调整行程计划。
监控系统识别高应力事件以确定涡轮增压器的部件的累积损坏、性能和/或剩余使用寿命。例如，监控系统可以检查从传感器接收的参数，以识别推进子系统的油门设置、温度、运行速度等。可以基于这些参数以及用于推进系统和推进系统的部件(例如，涡轮增压器)的设计和/或制造中的材料和工艺的先验信息来计算累积损坏。监控系统可以基于参数和/或先验信息来生成涡轮增压器的数字模型或数字孪生(digital twin)。
数字孪生可以是部件的当前状态的电子表示，该当前状态基于部件运行的先前占空比和/或条件。可以通过模拟部件在指定的或计划的运行设置下和/或在指定的或预测的条件下的未来操作来检查这种数字孪生。这种模拟可以无需使部件实际经受所模拟的未来操作就展示部件的进一步损坏或其他劣化。这可以允许待预测的部件的损坏和/或劣化增加。例如，基于数字孪生，监控系统可以被配置为预测涡轮增压器的部件何时可能发生故障、何时可能达到寿命终点(例如，在即将来临的计划的或调度的任务或行程期间)、何时需要维护或保养以避免故障等。响应于监控系统确定了涡轮增压器的部件可能发生故障或正接近寿命终点，监控系统可以在部件发生故障之前自动地在大修工厂预留时间和/或调度维修以维护、保养或维修该部件。
可选地，响应于监控系统确定了涡轮增压器的部件很可能发生故障或接近寿命终点，监控系统可以改变该部件(或包括该部件的系统)的运行计划或请求修改该运行计划。例如，可以根据行程计划来调度或预期车辆在即将到来的行程中沿着一条或多条路线行驶。行程计划可以指定或规定车辆在即将到来的行程期间在不同位置、沿路线的距离和/或时间上的运行设置。这些运行设置可以包括油门设置、制动器设置、速度等。监控系统可以响应于下述来改变行程计划或请求修改行程计划：检查了累积损坏或先前损坏；模拟了由于根据行程计划进行运行而对部件造成的潜在的额外损坏；并且确定了在行程结束前部件很可能发生故障(例如，具有大于50％的故障概率)、可能需要在行程结束之前进行保养、和/或剩余的服务或使用寿命将降低到阈值以下。
在检测到过应力事件期间或响应于检测到该事件，监控系统可以被配置为减轻或减少对部件的进一步损坏。例如，监控系统可以调整行程计划或请求调整行程计划，例如调整油门、到达时间、制动等。监控系统可以调整行程计划以将部件的寿命终点延长到行程计划结束。例如，监控系统可以通过减小行程计划的油门、减少制动、调度来修改和/或形成新行程计划。替代地，监控系统可以请求能量管理系统修改和/或形成新计划。可选地，监控系统自动识别部件的寿命终点，并在早于下一次定期维护或维修的时间启动部件的维护或保养。
基于传感器输出的参数，监控系统可以被配置为预测部件的剩余寿命和/或部件(例如，涡轮增压器)的运行。监控系统被配置为基于部件的剩余寿命来管理部件的运行，以在车辆的维护和/或定期大修之前充分用尽涡轮增压器的部件的寿命，或者否则延迟部件需要被保养、维修或维护的时间。
监控系统可以被配置为在车辆系统的运行期间自动地调整或请求调整车辆系统的调度表和/或移动速度，以延长部件的寿命。例如，在车辆系统的运行期间，监控系统可以确定部件可能发生故障、达到寿命终点和/或类似情况。监控系统可以响应于预测到部件可能达到寿命终点而自动调度部件的维护和/或保养。可选地，监控系统可以基于对部件可能达到寿命终点的预测来调整或请求调整行程计划的油门、制动、调度表等。
监控系统可以改变车辆系统内不同的推进产生车辆之间的负荷分布，以减少对部件的损坏或延长部件需要保养或更换的时间。例如，监控系统可以改变具有多个推进产生车辆的车辆系统中的一个或多个推进产生车辆的运行设置，以改变车辆推进系统的牵引力的分布、占空比等。运行设置的这种重新分布可以改变不同车辆上的运行负荷，并且可以减缓至少一个车辆中的一个或多个部件的劣化或损坏。这可以延迟车辆的一个或多个部件的需要维护或保养的时间，或者可以延长车辆的一个或多个部件的使用寿命。
监控系统的一个或多个实施例检查转子速度信息，以检测降解功能和/或保养推进产生车辆的离心润滑油过滤器的需要。降解功能可以表示例如烟灰饼、团块之类在油过滤器上的积聚、流经油过滤器的油的降解、油过滤器内的颗粒的降解等。离心润滑油过滤器安装在发动机中以清洁润滑油。可以从发动机控制系统获得转子速度信号，并且与其他收集的信息(例如，润滑油压力、润滑油温度、发动机速度)一起，监控系统可以根据在推进产生车辆中运行的特定的离心过滤器来评估保养和/或检察的需要。监控系统可以显示指示符，以通知操作者改变油过滤器、更换油过滤器、对油过滤器进行维护等。例如，显示器可以呈现诊断消息/代码，以警告操作者纠正措施(例如，需要保养油过滤器)。车辆系统的一个或多个控制器可响应于检测到严重问题(例如，油过滤器停止运行)来限制发动机运行。
监控系统可以关停(例如，停用)或以其他方式控制(例如，控制为发动机运行在怠速下的工作模式)推进子系统，以减小油过滤器上的油压。推进子系统的关停还可以停止推进子系统的转子速度，例如，关停可以导致与油过滤器(例如，其一部分)相关联的转子或其他旋转部件变慢并最终停止。监控系统可以测量转子速度信号并记录从关停到转子的速度降低—例如降低了指定的量(例如完全停止)—为止所经过的时间量。该时间量可以表示油过滤器的状况。例如，转子速度降低到指定速度(或变得静止)的时间较长，可以表示过滤器已堵塞需要更换，而时间较短可以表示该过滤器的堵塞较少。替代地，转子速度降低到指定速度的时间较长可以表示堵塞较少，而时间较短可以表示过滤器被堵塞。监控系统可以解决诸如确定油过滤器何时充满碎屑(例如，烟灰饼)的问题。监控系统可以向油过滤器的车辆系统的操作者通知诸如碎屑(例如，烟灰饼)。转子速度信息可以表示转子速度可能需要采取纠正措施的运行捕获问题。例如，如果转子不旋转或旋转更慢，那么这种速度缺失或速度降低可以表示油过滤器堵塞或否则损坏。
监控系统的一个或多个实施例可以检测离心油过滤器中的故障，而无需打开过滤器进行检察、无需打开其中设置有油过滤器的壳体进行检察、和/或无需停止包括油过滤器的推进系统的运行。监控系统可以基于监控的转子速度来检测何时需要保养过滤器，转子速度受气缸壁中堆积的碎屑的量影响。例如，监控系统可以计算不同的曲线，这些曲线代表从推进系统的关停或停用到转子速度降低到指定速度(例如零速度或另一速度)的时间延迟。监控系统可以比较这些曲线以识别油过滤器的状态，如下所述。
监控系统可以经由显示器来建议操作者和/或维护者，该显示器呈现诸如诊断消息、代码等的信息。可以呈现此信息以警告操作者和/或维护者所需的纠正措施。在检测到严重问题的情况下，监控系统可以限制发动机的运行。例如，响应于检测到油过滤器的第二曲线和/或第三曲线，监控系统可以自动调整行程计划。在另一示例中，响应于检测到第二曲线和/或第三曲线，监控系统可以自动调度油过滤器的检察、维护或更换。
本文描述的实施例的至少一个技术效果包括通过识别累积损坏模型来实时跟踪推进子系统的部件的剩余使用寿命或服务寿命。至少另一技术效果包括跟踪推进子系统的各个部件的累积损坏和剩余使用寿命的能力。至少另一技术效果包括当部件接近部件使用寿命终点时调度更换推进子系统内的部件的能力。至少另一技术效果包括减少计划外的维护、收入损失或与部件的意外故障相关的服务中断。至少另一技术效果包括在保养和/或大修事件期间更换已达到完全使用寿命的部件的能力。至少另一技术效果包括在维护或大修事件期间将具有相似剩余使用寿命的部件进行匹配以最小化所需的保养事件的数量的能力。至少另一技术效果包括通过延长推进子系统的部件的使用寿命来降低生命周期成本。至少另一技术效果包括避免在现场的推进子系统的不必要的服务中断。至少另一技术效果包括提高了推进子系统的可靠性。至少另一技术效果包括降低了车辆系统的操作人员的风险。至少另一技术效果包括通过节省燃料和适当处理来减少燃料消耗并改善车辆系统的运行。至少另一技术效果包括通过优化油过滤器的维护来提高推进子系统的冷却和润滑系统。至少另一技术效果包括无需打开过滤器而识别何时需要清洁油过滤器。
将通过参考在附图中示出的本发明的具体实施例来提供对以上简要描述的本发明主题的更详细描述。将解释和描述本发明主题，并且应理解，这些附图仅描绘了本发明主题的典型实施例，并且因此不应被认为是对本发明主题范围的限制。在所有附图中，尽可能使用相同的附图标记来指代相同或相似的零件。各种实施例不限于附图中所示的布置和手段。
图1示出了车辆系统102的一个实施例。所示的车辆系统102包括一个或多个推进产生车辆104、106(例如，车辆104、106A、106B、106C)和/或沿着路线110一起行驶的一个或多个非推进产生车辆108(例如，车辆108A、108B)。尽管车辆104、106、108被示为彼此机械地耦接，但是可选地，车辆104、106、108可以彼此不机械地耦接。例如，车辆104、106、108可以彼此不机械地耦接，而是通过车辆彼此通信以协调车辆的移动彼此逻辑地耦接，使得车辆104、106、108沿着路线110一起行驶。车辆系统102可以由单个车辆或多个车辆形成。
在所示的实施例中，将推进产生车辆104、106示为机车，将非推进产生车辆108示为轨道车，并且将车辆系统102示为列车。可选地，车辆系统102可以表示其他车辆。例如，车辆系统102可以表示一个或多个汽车(例如，小汽车、半挂车)、一个或多个飞机、一个或多个海上船舶、一个或多个采矿车辆、一个或多个其他非公路车辆(例如，未指定用于和/或法律上不允许在公共道路上行驶的车辆)等。车辆系统102中的车辆104、106、108的数量和布置被提供为一个示例，并且不意图作为对本文所述主题的所有实施例的限制。
可选地，一个或多个邻近或相邻的推进产生车辆104和/或106的组可被称为车辆编组。例如，车辆104、106A、106B可以被称为车辆系统102的第一车辆编组，而车辆106C被称为车辆系统102的第二车辆编组。替代地，车辆编组可以被定义为彼此邻近或相邻的车辆，例如由车辆104、106A、106B、108A、108B、106C定义的车辆编组。
图2是根据一个实施例的推进产生车辆200的示意图。车辆200可以表示图1所示的车辆104、106中的一个或多个。车辆200包括监控系统250，该监控系统250监控车辆200的部件的运行。控制器电路202被配置为控制车辆200的运行。监控系统250和/或控制器电路202可以包括或表示一个或多个硬件电路(hardware circuits)或电路(circuitry)，这些硬件电路或电路包括、连接至、或既包括又连接至一个或多个处理器201、一个或多个控制器或其他基于硬件逻辑的设备。
控制器电路202可以与通信电路210连接。通信电路210可以表示用于与车辆系统102中的其他车辆(例如，车辆104-108)、调度站、远程系统、维护系统等进行通信的硬件和/或软件。例如，通信电路210可以包括收发器和/或相关电路(例如天线214)，用于无线地通信(例如，通信和/或接收)链接消息、命令消息、链接确认消息、回复消息、重试消息、重复消息、状态消息等。可选地，通信电路210包括用于通过有线连接216来传递通信消息的电路，该有线连接216诸如为车辆系统102的多单元(Multiple Unit，MU)线、电动车辆的悬链或第三轨道、或在车辆系统102中的推进产生车辆104、106之间或之中的另一导电路径。
存储器212可以用于存储与一个或多个传感器222相关联的数据(例如，一个或多个参数)(例如，运行阈值，位置信息)、部件规格信息、与例如推进产生车辆200中的一个或多个部件(例如，控制器电路202、推进子系统208、能量管理系统220、车辆控制子系统218等)的编程指令对应的固件或软件。例如，存储器212可以存储从一个或多个传感器222获取的参数，例如从推进子系统208接收的转子速度信息。存储器212可以是有形且非暂态的计算机可读介质，例如闪存、RAM、ROM、EEPROM等。
控制器电路202连接到用户接口204和显示器206。控制器电路202可以通过诸如键盘、触摸屏、电子鼠标、麦克风等的用户接口204从推进产生车辆200的操作者接收手动输入。例如，控制器电路202可以从用户接口204接收对牵引力(例如，档位设置)、制动力、速度、输出功率等的手动输入变化。可选地，档位设置可以指推进产生车辆200的油门。
显示器206可以包括一个或多个液晶显示器(例如，发光二极管(LED)背光灯)、有机发光二极管(OLED)显示器、等离子显示器、CRT显示器等。例如，控制器电路202可以呈现车辆系统102的状态和/或细节、由控制器电路202产生的故障/警报(例如，诊断消息/代码)、沿着路线110行驶的远程车辆系统的标识和状态、一个或多个命令消息的内容等。可选地，显示器204可以是触摸屏显示器，其包括用户接口204的至少一部分。
车辆控制系统(VCS)218可以包括硬件电路或电路，该硬件电路或电路包括和/或连接至到控制器电路202的一个或多个处理器。VCS218可以基于一个或多个限制，来控制和/或限制推进产生车辆200和/或包括车辆200的车辆系统102的移动。例如，VCS 218可以防止车辆200和/或车辆系统102进入限制区域、可以防止车辆200和/或车辆系统102离开指定区域、可以防止车辆200和/或车辆系统102以超过上限速度的速度行驶、可以防止车辆200和/或车辆系统102以低于下限速度的速度行驶，等等。在一个实施例中，VCS 218包括和/或表示主动式列车控制系统(positive train control system)。VCS 218可以被编程和/或以其他方式访问存储在存储器212中的车辆系统102中包括的车辆的车辆标识符。例如，VCS 218可以存储对车辆标识符的正确访问，使得VCS 218可以确定如何控制或限制控制车辆200和/或包括车辆200的车辆系统102，以防止车辆200和/或车辆系统102违反一个或多个限制。
能量管理系统220可以包括硬件电路或电路，该硬件电路或电路包括和/或连接至到控制器电路202的一个或多个处理器。能量管理系统220可以创建和/或更新本文所述的行程计划。在行程期间，控制器电路202从传感器222接收参数。基于从传感器222接收的参数，控制器电路202可以指示能量管理系统220修正和/或修改行程计划。
能量管理系统220被配置为生成车辆200和/或车辆系统102的行程计划。例如，行程计划可以表示车辆系统102到达终点位置的档位设置(例如，油门)、制动、调度表等。行程计划可以将车辆200和/或车辆系统102的运行设置(例如，档位设置和/或油门)指定为沿着行程的路线的时间、位置和/或距离的函数。相对于车辆200和/或车辆系统102根据其他未由行程计划指定的运行设置行驶，根据由行程计划指定的运行设置行驶可以减少车辆200和/或车辆系统102消耗的燃料和/或产生的排放。能量管理系统220可以被编程有车辆系统102中包括的车辆104-108的车辆标识符或以其他方式访问该车辆标志符。车辆管理系统102中的车辆104-108的标识对于能量管理系统220可以是已知的，以便能量管理系统220可以确定要为行程计划指定哪些运行设置，以达到减少行程期间由车辆/编组生成的排放物和/或消耗的燃料的目的。
控制器电路202可操作地和/或可导电地耦接至推进子系统208。推进子系统208为推进产生车辆200提供牵引力和/或制动力。控制器电路202可以自主地(例如，来自能量管理系统220)和/或基于用于指导推进子系统208的运行的手动输入来产生控制信号。推进子系统208可以包括或表示一个或多个发动机230、电动机、交流发电机、发电机、涡轮增压器、制动器、电池、涡轮机等，其在由控制器电路202实施的手动或自主的控制下运行以推进推进产生车辆200。
能量管理系统可以通过调整车辆系统102的制动和/或油门来调整行程计划。例如，一个或多个传感器222可以识别推进子系统208的累积损坏。基于推进子系统208的累积损坏，控制器电路202可以调整行程计划的档位设置(例如，油门)和/或调度表，以减少部件的累积损坏。控制器电路202可以基于油门和/或制动的调整来调整到达时间、燃料使用和/或部件维修成本。控制器电路202可以调整油门、制动、到达调度表等，以减少对部件的损坏。例如，控制器电路202可以减小油门、减少制动和/或到达调度以减少对部件的损坏。可选地，控制器电路202可以减少对推进产生车辆200的制动。例如，控制器电路202在路线110沿线的陡坡、弯道等期间减少对推进产生车辆200的制动量。
推进子系统208被示出为具有涡轮增压器224。涡轮增压器224耦接至排气通道228和进气通道226。例如，进气通道226从车辆200的外部接收环境空气，并由发动机230经由介于涡轮增压器224与发动机230之间的进气通道232接收。由发动机230中的燃烧产生的废气被供应到排气通道231，并由涡轮增压器224沿着排气通道228排出。涡轮增压器224被配置为增加被吸入进气通道226的环境空气的充气量，以在燃烧期间提供更大的充气密度来提高发动机230的动力输出和/或发动机工作效率。
图3是涡轮增压器224的实施例的示意图。涡轮增压器224可以被机械地耦接(例如固定)到推进子系统208的发动机230。在另一示例中，涡轮增压器224可以被耦接在发动机230的排气通道与进气通道之间。在另一示例中，涡轮增压器可以通过任何其他合适的方式耦接至发动机230。
涡轮增压器224包括涡轮机级302和压缩机304。来自发动机的废气流过涡轮机级302，来自废气的能量被转换成旋转动能，从而旋转轴306，轴306随后驱动压缩机304。环境的进气空气经压缩(例如，空气的压力增加)被吸入通过旋转的压缩机304，使得更大量的空气可以被输送到发动机的气缸。
涡轮增压器224包括壳体310。可选地，涡轮机级302和压缩机304可以具有例如被螺栓连接在一起的分离的壳体，从而形成单个单元(例如，涡轮增压器224)。作为示例，涡轮增压器224可具有由铸铁制成的壳体310，并且压缩机304可具有由铝合金、灰铸铁等制成的壳体。
涡轮增压器224还可包括涡轮机轴承308和压缩机轴承309，以支撑轴306，使得轴306能够以减小的摩擦力高速旋转。涡轮增压器224可进一步包括两个非接触式密封件(例如，迷宫式密封件)：位于油腔312与涡轮机盘328之间的涡轮机迷宫式密封件314，以及位于油腔312与压缩机304之间的压缩机密封件316。油腔312包括位于油腔312附近的一个或多个油过滤器311。
废气可通过诸如进气口过渡区域(gas inlet transition region)320之类的入口进入，并经过鼻架(nosepiece)322。喷嘴环324可包括沿周向布置以形成完整的360°组件的翼型叶轮。喷嘴环324可用于将废气最佳地引导至涡轮机盘/叶片组件，该涡轮机盘/叶片组件耦接至轴306并包括叶片326和涡轮机盘328。附加地或替代地，涡轮机盘328和叶片326可为集成部件，称为涡轮机整体叶盘。包括涡轮机盘328、叶片326和轴306的涡轮机的旋转组件可以统称为涡轮机转子。
叶片326可以是从涡轮机盘328向外延伸的翼型叶片，该涡轮机盘328围绕涡轮增压器224的中心轴线旋转。环形罩330在罩安装法兰332处耦接至壳体，并布置成紧密地围绕叶片326，从而定义了流经涡轮机级302的废气流的流路边界。
返回图2的描述，推进子系统208可以包括一个或多个传感器222。一个或多个传感器222被配置为测量推进子系统208的一个或多个参数。例如，一个或多个传感器222可以包括磁传感器(例如，霍尔效应(Hall Effect)传感器)、速度传感器、压力传感器、超声传感器、温度传感器、振动传感器、距离传感器等。一个或多个传感器222被配置为检测推进子系统208的转子速度和/或叶片326。一个或多个参数可以表示车辆200的推进子系统208的特征数据(例如，档位设置、油门、速度数据、温度数据、压力数据、振荡等)。可选地，如图2所示，一个或多个传感器222可以是推进子系统208的一部分。例如，至少一个传感器222可被用于测量发动机转子的速度。
在另一示例中，结合图3，传感器222中的至少一个可被定位在涡轮增压器224内。传感器222可被配置为基于传感器222与涡轮增压器224的凹口或齿轮之间的相互作用来确定涡轮机转子的速度。例如，传感器222被定位成邻近涡轮机止推环336。涡轮机止推环336可以是环形的并且基本上围绕轴306的一部分。因此，止推环336可以与轴306一起旋转。止推环336可以包括多个凹口，当与传感器222的中心轴线对准时，这些凹口导致传感器222输出的电压增加。基于输出电压的频率，可以确定涡轮增压器224的速度。
一个或多个传感器222中的每一个可以生成传感器测量信号，该传感器测量信号由控制器电路202接收和/或获取。传感器测量信号包括一个或多个电特征，其表示由一个或多个传感器222获取的参数。基于传感器测量信号的一个或多个电特征(例如，幅值、电压、电流、频率、二进制序列等)，控制器电路202可以确定推进子系统208的参数。
图4是用于检测推进子系统的退化的方法400的实施例的流程图。例如，方法400可以由本文所述的监控系统的各个实施例的结构或方面来执行。在各种实施例中，可以省略或添加某些操作，可以组合某些操作，可以同时执行某些操作，可以并行执行某些操作，可以将某些操作划分为多个操作，可以以不同的顺序执行某些操作，或者可以以迭代方式再次执行某些操作或一系列操作。在各种实施例中，方法400的部分、方面和/或变型可以被用作一种或多种算法，以指导硬件执行本文所述的一个或多个种操作。
方法400可以由离线的和/或远离车辆系统102和/或车辆200的远程系统来执行。例如，一个或多个参数可以沿着由通信电路210建立的单向和/或双向通信链路被发送到远程系统(例如，调度站、远程系统、维护系统等)。远程系统可以包括与控制器电路202类似的和/或相同的控制器电路以执行方法400中描述的操作。
在402，监控系统250可以被配置为接收推进子系统208的一个或多个参数。例如，控制器电路202可以可操作地连接到传感器222并接收推进子系统208的参数。控制器电路202被配置为基于参数来计算推进子系统208的部件的累积损坏，并相对于累积损坏确定部件寿命终点。一个或多个参数可以表示一段时间内推进子系统208的运行特征。一个或多个参数可以表示车辆200的推进子系统208的特征数据(例如，档位设置、速度数据、温度数据、压力数据、振荡等)。例如，至少一个参数可以表示推进子系统208的发动机的转子速度、叶片326的速度和/或涡轮增压器224的轴306的旋转速度等。
一个或多个参数可以表示由一个或多个传感器222生成的传感器测量信号。测量信号包括表示一个或多个参数的电特征。电特征可以是幅值、电压、电流、频率、二进制序列等。基于传感器测量信号的电特征，控制器电路202可以被配置为确定一个或多个参数。
可以基于先前测量的相同或其他部件的损坏量，根据参数计算累积损坏。例如，对其他过滤器、转子、汽缸等的不同损坏量可能与以下有关：其他涡轮增压器运行的占空比的不同数量、其他涡轮增压器运行所用的不同的油门设置、具有其他涡轮增压器的车辆以不同的速度移动、从其他涡轮增压器排出的不同的废气温度。监控系统可以将当前检查的涡轮增压器的测量参数与它们先前测量的参数进行比较，以估计或近似估计当前检查的涡轮增压器的损坏。换句话说，监控系统可以基于具有相同传感器参数的第一涡轮增压器和第二涡轮增压器，假设第一涡轮增压器损坏、退化或如同第二涡轮增压器一样剩余服务寿命减少，其中先前测量过第二涡轮增压器的剩余服务寿命。
附加地或替代地，监控系统可以基于由能量管理系统220生成的行程计划来预计和/或预报累积损坏。能量管理系统被配置为基于累积损坏和/或寿命终点将行程计划修改为修改后行程计划和/或生成新行程计划。监控系统从传感器222接收参数，该参数可以表示迄今为止对部件的损坏。监控系统可以检查行程计划规定的运行设置，并预计对部件的额外损坏。例如，与当行程计划规定较低的油门设置时相比，当行程计划规定推进系统运行在较高的油门设置下时，监控系统可以预测油过滤器将变得更加堵塞。预计的损坏可以基于相同或其他车辆系统的先前行程，其中行程计划规定的运行设置与先前行程中车辆系统所使用的运行设置相同(或类似，例如在10％之内)。基于先前行程期间车辆的先前运行设置与由用于即将到来的行程的行程计划规定的运行设置相同或相似，预期由先前行程对部件造成的额外损坏或劣化可能会在即将到来的行程中发生于部件上。监控系统可以将先前测得的额外损坏或劣化用作对即将到来的行程预期会发生的额外损坏的基准或估算。
监控系统可以基于行程计划检查预期在即将到来的行程中发生于部件上的额外损坏，并确定是否改变行程计划(或请求改变行程计划)。例如，如果由于根据行程计划的运行而导致的额外的预期或预测的损坏将超过指定的阈值(例如，过滤器堵塞的百分比、废气温度等)，则监控系统可以请求新的或不同的行程计划。作为另一示例，如果监控系统确定由于根据行程计划的运行而造成的额外的预期或预测的损坏将使部件的剩余服务寿命减少到指定阈值以下(例如，发生在行程结束之前的时间)，那么监控系统可以请求新的或不同的行程计划。
响应于从监控系统接收到请求(例如，经由数据信号)，能量管理系统可以修改行程计划或可以创建新行程计划。能源管理系统可以通过减小行程中一个或多个位置或时间处的运行设置来修改或创建行程计划。例如，修改后的或新行程计划在环境温度较高的位置可以具有较低的油门设置或速度，以减少对涡轮增压器的损坏。作为另一示例，修改后的或新行程计划可以使车辆沿另一条不同的路线行驶，以避免行驶通过污染更严重的区域或通过气流受限的区域(例如，在隧道中)，从而避免过滤器的进一步堵塞。
相对于车辆系统102根据先前行程计划的运行，被修改的或创建的行程计划可以导致部件磨损或使用较少。
在404，监控系统可以被配置成针对推进子系统208的至少一个部件分析一个或多个参数。例如，至少一个部件可以是一个或多个发动机、电动机、交流发电机、发电机、涡轮增压器224、制动器、油过滤器311、电池、涡轮机、转子速度等的一部分。例如，至少一个部件可以是涡轮增压器224的轴306、轴承308-309、压缩机304、密封件314、涡轮机盘328、叶片326等。在另一示例中，至少一个部件可以是推进子系统208的一个或多个发动机的转子、轴承、油过滤器311(例如，离心润滑油过滤器)等。
可选地，监控系统可以被配置为基于一个或多个参数(例如，图6中所示的第一参数606和第二参数607)来分析该一个或多个参数，以确定推进子系统208的使用占空比(usage duty cycle)。使用占空比可以表示在推进子系统208的至少一个部件上表现出的应力和/或疲劳水平或大小。使用占空比表示在行程计划的运行期间车辆系统102的使用量。基于使用占空比，控制器电路202可以测量车辆系统102的至少一个部件的累积损坏。例如，控制器电路202从传感器222接收参数，并基于所接收的参数确定在至少一个部件上表现出的疲劳和/或应力的量。可以由控制器电路202基于存储在存储器212中的至少一个部件的机械规格集来计算压力和/或疲劳。机械规格可以包括在一段时间内用一个或多个参数的相应级别施加在至少一个部件上的多个应力和/或疲劳水平。例如，参数之一可以表示涡轮增压器224的涡轮机转子(例如，包括涡轮机盘328、叶片326和轴306)的转速、转子速度等。控制器电路202可以针对存储在存储器212中的机械规格中的一个或多个参数，基于一段时间内的转速(例如，一个或多个参数、油门、档位设置)，来识别疲劳和/或累积的损坏量。
在406，控制器电路202可以被配置为计算推进子系统208的部件的累积损坏。累积损坏可以表示对于至少一个部件的寿命，在推进子系统208的运行期间对该部件的损坏总量。疲劳可能会导致对部件的损坏、应力或材料堆积(例如，碎屑、烟灰饼等)。累积损坏也可能是多个服务寿命事件的组合，其中一些事件可能发生在至少一个部件的替代推进子系统上。例如，该部件可能已经在另一推进子系统和/或车辆中经历了累积损坏，该累积损坏已被大修或维修。推进子系统的至少一个部件的累积损坏可以被跟踪、记录和/或计算并存储在存储器212中，其可以被用于计算累积损坏。例如，可以基于等式1(以下)来跟踪、记录和/或计算对推进子系统内的部件施加的累积损坏。控制器电路202可以基于等式1，利用存储在存储器212中的累积损坏模型，基于一个或多个参数来确定至少一个部件的累积损坏。
例如，累积损坏模型可以基于迈内尔(Miner)规则，如以下等式1所示。
Figure BDA0002250588060000181
变量k表示在至少一个部件上表现出的多个应力和/或疲劳水平。例如，变量k可以对应于施加到至少一个部件上的疲劳和/或应力的水平，该水平基于与档位设置之间的转换数量相对应的、图5中所示的雨流循环计数矩阵500的单元格524。变量ni表示在应力和/或疲劳水平下累积的循环数。变量Ni是在恒定应力和/或疲劳水平(例如，在k)下故障的循环数。可选地，变量Ni可以由存储在存储器212中的机械规格来定义。变量C表示在推进子系统208的运行期间所消耗的可运行寿命相对于至少一个部件的寿命终点的占比。例如，当变量C等于1时，该部件发生故障和/或已达到寿命终点。附加地或替代地，对于至少一个部件发生的故障，变量C可能不为1。例如，基于制造商的测试和/或推进子系统208的部件的运行历史，变量C可以大于和/或小于一。例如，响应于看到其小于一，该部件可能未达到寿命终点。
基于等式1，监控系统250可以在每个应力和/或疲劳水平下计算至少一个部件消耗的可运行寿命的比例。监控系统250可以将一个或多个参数加在一起以相对于累积损坏来确定至少一个部件的剩余寿命的占比。监控系统可以将部件的累积损坏存储在存储器212中。附加地或替代地，监控系统250可以基于累积损坏来调整推进子系统208的数字模型。例如，可以修改数字模型以反映对部件造成的额外损坏。
可选地，监控系统250可以计算至少一个部件的预计寿命。部件的预计寿命可以表示在推进子系统208的运行期间未消耗的可运行寿命的占比。部件的可运行寿命可以基于由一个或多个传感器222测量的一个或多个参数。例如，预计寿命可表示在部件寿命终点前的可运行寿命的量。可选地，部件的预计寿命可以是等式1的变量C的差(例如，C值的变化)。
在一个或多个实施例中，监控系统可以基于一个或多个参数来生成推进子系统208的模型。例如，控制器电路202可以基于一个或多个参数来生成涡轮增压器224的数字模型。数字模型可以被存储在存储器212中，并且基于由传感器222获取的一个或多个参数来表示状态。基于使用占空比，控制器电路202根据在至少一个部件上表现出的应力和/或疲劳的水平或大小来确定累积损坏。在部件的附加使用占空比期间，可以使用附加资源数据来更新模型。
附加地或替代地，控制器电路202可以被配置为利用雨流循环计数矩阵500来确定在至少一个部件上表现出的疲劳和/或应力的量。结合图5，雨流循环计数矩阵500可以表示一段时间期间一个或多个参数的变化。例如，一个或多个参数可以表示不同的档位设置(例如，油门)。档位设置可以对应于由用户接口204和/或执行车辆200的行程计划的能量管理系统220选择的速度和/或油门。
图5是雨流循环计数矩阵500的实施例。矩阵500包括行502-510和列511-521的组。行502-510和列511-521中的每一个可以表示不同的档位设置(例如，油门)。例如，车辆200可以具有表示推进子系统208的不同速度和/或油门的9个或更多个不同的档位设置。矩阵500包括多个单元格524，每个单元格524表示一段时间内档位设置的变化的大小。例如，行502-510中的每一个可以是参考档位，并且列511-521可以表示转换档位。参考档位可以表示行程计划期间的初始油门和/或档位设置。转换档位可以表示行程计划期间油门和/或档位设置相对于参考档位的移动。例如，参考档位可以将油门和/或档位设置定位2，而转换档位可以将油门和/或档位设置调整到17。转换档位相对于参考档位的调整可以表示部件上表现出的疲劳和/或应力。例如，控制器电路202可以接收油门和/或档位设置的调整，这可以表示部件上的附加应力。矩阵500示出了从参考档位到转换档位的变化。时间段可以对应于完成由能量管理系统220执行的行程计划所用的时间量、时长(例如，一星期、一个月、一年等)等。多个单元格524可以表示一段时间内档位设置的转换数量(例如，从行502-510到列511-521)。例如，单元格524a可以表示从由行502表示的档位1到由列521表示的档位9的3个转换。在另一示例中，单元格524b可以表示从由行510表示的档位9到由列516表示的档位4的23个转换。
基于档位设置(例如，油门)之间的转换，控制器电路202可以确定一段时间内在至少一个部件上表现出的疲劳和/或应力水平。例如，基于不同的档位设置(例如，油门)，每个档位转换可以对应于至少一个部件的不同量的疲劳和/或应力。控制器电路202可以基于存储在存储器212中的至少一个部件的机械规格集来确定至少一个部件的累积损坏的量。例如，控制器电路202基于相对于机械规格集所显示的疲劳和/或应力水平来确定累积损坏。可选地，控制器电路202可以将不同的疲劳和/或应力值加在一起以确定至少一个部件的寿命终点。
图6是第一参数606和第二参数607的一个示例的图示600。第一参数606在时间上不同于第二参数607。例如，第一参数606可能是在行程计划中的相对于第二参数607不同的期间获取的。例如，第一参数606和第二参数607都可以表示在车辆的不同行程中或在车辆的同一行程的不同段中测量的转子的速度。替代地，参数606、607可以表示在车辆的不同行程期间或在车辆的同一行程的不同段期间的车辆200的移动速度。沿表示时间的水平轴602和表示速度的垂直轴604示出了第一参数606和第二参数607。可以缩放参数606和/或607，以便显示在同一垂直轴604旁边。可以通过一个或多个传感器222测量参数606、607。
监控系统250可以比较表示第一参数606和第二参数607的曲线的形态(例如，形状)。例如，形态可以表示参数606、607的斜率、幅度、波峰数量、形状等。监控系统250可以使用第一参数606和第二参数607来确定例如油过滤器311的部件的累积损坏、性能等。第一参数606和第二参数607之间的形态变化可以表示至少一个部件的累积损坏。例如，部件可以是推进子系统208的发动机的润滑剂和/或油过滤器(例如，离心过滤器)。在推进子系统208的运行期间，碎屑(例如，烟灰饼)会干扰穿过油过滤器的润滑剂和/或油的流动。润滑剂和/或油的流动的障碍影响第一参数606和第二参数607的形态(例如，调整斜率的大小)和推进子系统208的性能。推进子系统208性能受影响可以反映在由一个或多个传感器222测量的一个或多个参数的形态变化中。
作为另一示例，第一参数606和第二参数607可以表示涡轮增压器224的在给定的运行点旋转的转子速度。运行点可以基于转子速度、油门、档位设置等。响应于涡轮增压器224的关停，通过油过滤器311的油压可以降低。涡轮增压器224的关停可以防止转子速度停止和/或阻止油通过油过滤器311。监控系统200可以通过存储在存储器212中的一个或多个传感器222来检测转子速度，并记录直到第一参数606和第二参数607停止时所经过的时间量。第一参数606和第二参数607的变化可以创建可以与转子速度行为相关并且可以识别油过滤器311的差异和/或问题的曲线。例如，油过滤器311的差异可以表示清洁的过滤器、有问题的过滤器、烟灰饼、堆积在油过滤器311上的团块等。
监控系统250可以基于第一参数606和第二参数607的形态差异来识别参数606、607中的偏移608。基于形态的变化(例如，表示为偏移608)，监控系统可以计算或估计部件的累积损坏或附加损坏。例如，较大的偏移608可以与较大量的增加的损坏相关联，而较小的偏移608可以与较小量的增加的损坏相关联。附加地或替代地，可以由监控系统250基于参数606和/或607的变化率来确定累积或附加损坏。例如，加速度可以被表示为第一参数606和第二参数607的斜率。控制器电路202可以基于偏移608计算第一参数606和第二参数607之间的斜率(例如，加速度)的变化，以确定至少一个部件的累积损坏。例如，偏移608可以表示至少一个部件的基于第一参数606和第二参数607的累积损坏和/或部件的寿命终点。
图7是油过滤器311的行为的实施例的图示700。沿表示转子速度的垂直轴702和表示时间的水平轴704显示了图示700。图示700包括转子速度的三条不同曲线(例如，基于来自一个或多个传感器222的一个或多个参数)。
每条曲线706、708、710表示在车辆上的车载发动机或涡轮增压器停用之后，涡轮增压器的转子旋转的速度的衰减。监控系统可以基于随时间测量的传感器参数来创建曲线。例如，在具有相同涡轮增压器的同一车辆的第一行程、第二行程和第三行程的每一个期间，涡轮增压器的转子可以以恒定或基本恒定的速度703(例如，变化不超过5％)旋转。一旦停用发动机或涡轮增压器，转子的速度就可能开始降低。在第一行程期间，转子速度在第一时间段712内从停用时间701处的速度703降低到时间T2处的恒定速度。该第一行程内转子速度相对于时间的降低由第一曲线706表示。在随后的第二行程期间，转子速度在较短的第二时间段714内从停用时间701处的速度703降低到时间T1处的固定速度。该第二行程内转子速度相对于时间的降低由第二曲线708表示。在随后的第三行程期间，转子速度在甚至更长的第三时间段716内从停用时间701处的速度703降低到时间T3处的固定速度。该第三行程内转子速度相对于时间的降低由第三曲线710表示。
转子速度降低到零所需的时间减少可能是由于堆积在油过滤器311上的团块(例如，烟灰饼)和/或积聚在油过滤器311上的碎屑所致。例如，团块堆积在油过滤器311上并可能阻塞和/或阻止油和/或润滑剂流经油过滤器311。这可能导致转子在停用后继续旋转更长的时间。在一个示例中，第一曲线706表示当油过滤器311是新的或清洁的并且运行正常时，转子的行为。第二曲线708可以表示当油过滤器311充满碎屑或团块并且不能适当地过滤油时，转子的行为。第三曲线710可以表示当由于对油过滤器311的其他损坏导致油过滤器311不能正确运行时，转子的行为。
对油过滤器311的损坏可能会影响油过滤器311适当地允许油和/或润滑剂通过油过滤器311的能力。基于对曲线706、708、710的检查，监控系统250可以指示显示器206呈现诊断消息以警告需要对油过滤器311进行保养。例如，监控系统200基于曲线710显示诊断消息以警告油过滤器311可能的故障和/或缺陷。附加地或替代地，监控系统可以可选地指示能量管理系统220基于对曲线708和/或710的检测来调整行程计划。例如，监控系统250可以识别曲线710并确定油过滤器311已损坏。然后，监控系统可以指示能量管理系统220基于对油过滤器311的损坏来调整行程计划。例如，能量管理系统220可以基于来自监控系统的指示来表示新的和/或修改后的行程计划。相对于先前的行程计划，修改后的和/或新的行程计划可以减小油门、减少制动、调度等。相对于根据先前的行程计划运行将可能发生的损坏，基于新的和/或修改后的行程计划可以减少对油过滤器311的额外损坏。新的或调整的行程计划可以将过滤器的寿命终点延长和/或延续至比修改后的或新的行程计划的整个持续时间更长。例如，相对于车辆系统102根据先前的行程计划的运行，新的和/或修改后的行程计划中的修改可以导致部件磨损或使用较少。
可选地，监控系统可以基于曲线708、710指示显示器206表示油过滤器311可能已损坏。例如，监控系统可通过显示器206，经由诊断消息、代码(例如，表示需要检察油过滤器311)等，向操作者建议以警告操作者所需的纠正措施。可选地，在检测到严重问题的情况下(例如，曲线710)，监控系统可以指导控制器电路202限制发动机运行。在另一示例中，响应于识别了曲线708，监控系统可以自动与调度系统通信以调度油过滤器的维护或更换。
在408，监控系统可以被配置为确定至少一个部件的非零阈值。非零阈值可以基于相对于已消耗寿命的占比(例如，变量C)和/或图5中所示的雨流循环计数矩阵500的累积损坏。可选地，非零阈值可以是在大约为1的、已消耗寿命的占比C(例如，如等式1所示)之前的大小、百分比等。例如，监控系统可以基于非零阈值来确定部件的寿命终点，其中对于累积损坏与阈值之间的较大差异则寿命终点更远(例如更长)，以及对于累积损坏与阈值之间的较小差异则寿命终点更近(例如，更短)。
附加地或替代地，非零阈值可以基于将由能量管理系统220执行的行程计划。例如，监控系统可以被配置为基于在行程计划期间分配给推进子系统208的油门来分析行程计划。附加地或替代地，控制器电路202可以被配置为利用由能量管理系统220生成的行程计划来预测至少一个部件的累积损坏量。结合图7，控制器电路202可以基于沿着行程计划的油门来计算损坏概率706。较高的油门设置可与增加的损坏概率相关联，而较低的油门设置可能与减少的损坏概率相关联。阈值可以基于损坏的概率来确定，其中对于较大的损坏概率，阈值较小；而对于较小的损坏概率，阈值较大。监控系统可以指示能量管理系统220基于累积损坏来调整推进子系统208的油门。例如，监控系统可以指示能量管理系统，对于较大的累积损坏将行程计划所规定的油门设置减少得较大，而对于较小的累积损坏则减少得较小。
图8是推进子系统208的部件的损坏概率806的实施例的图示800。沿表示部件损坏的水平轴802和表示对部件的额外损坏的概率的垂直轴804示出了损坏概率806。监控系统250可以基于油门和存储在存储器212中的部件的机械规格(例如，如操作404中所述)来确定损坏量。损坏概率806可以基于一个或多个行程计划的运行。例如，规定设置对推进系统的部件施加更大负荷的行程计划可以与增加的损坏概率806相关联，而规定设置对推进系统的部件施加较小负荷的行程计划可以与降低的损坏概率806相关联。
可以通过识别沿水平轴802的位置并确定该位置处的损坏概率806，来确定部件在即将到来的行程中损坏或故障的可能性。沿着水平轴802的位置可以基于推进子系统208的使用占空比。例如，具有很多涉及极端的油门设置之间的转换(例如，从档位1到9)的占空比的涡轮增压器224，可以定位得更接近水平轴802的中心(例如，损坏概率806的峰值位置)，而涡轮增压器具有较小的占空比和/或油门设置的变化较小。
附加地或替代地，控制器电路202可以基于一个或多个参数的形态来设置非零阈值。例如，控制器电路202可以相对于第一参数606和第二参数607(图6)的形态之间的差异设置非零阈值。非零阈值可以是第一参数606和第二参数607的形态之间的差异的百分比、大小等。例如，非零阈值可以表示第一参数606和第二参数607的偏移大小、加速度等。参数606、607之间的较大的偏移608可以与较小的阈值相关联，而参数606、607之间的较小的偏移608可以与较大的阈值相关联。
在410，监控系统可以确定是否达到寿命终点和/或是否需要对部件进行维护或保养。例如，监控系统可以将部件的累积损坏(例如，C的值)与非零阈值808进行比较，以确定是否达到寿命终点或者确定是否需要维护或保养部件。至少一个部件的维护或保养可表示在大修事件、定期维护等期间对至少一个部件的清洁、更换、维修等。
图9是由监控系统确定的推进子系统208的部件的不同故障概率912、913、914的图示900。监控系统可以基于部件的预测累积损坏，在多次行程中计算出故障概率912、913、914。随着部件继续使用，故障概率912、913、914从初始时间907开始随时间而增加。
非零阈值906表示故障的阈值限制。阈值906可以表示当故障概率912、913、914表示部件已经达到部件寿命终点时的点。例如，响应于故障概率912、913或914超过阈值906，部件可以达到寿命终点。
沿着表示时间和/或运行时间的水平轴902和表示部件故障可能性增加的垂直轴904(例如，沿着垂直轴904向上)示出故障概率912、913、914。沿着水平轴902示出了发生不同的大修或保养事件908、909、910的时间。大修事件908、909、910表示当车辆104、106、200达到定期维护周期时的预定时段。在大修事件908、909、910期间，可以维修或更换部件。
基于不同的故障概率912、913、914，监控系统250可以被配置为调整车辆104、106、200的运行。例如，监控系统250可以指示能量管理系统220调整行程计划，以允许部件在寿命终点之前和/或故障概率超过阈值906之前达到大修事件908、909、910。在车辆系统102的运行期间，监控系统可以指示控制器电路减少牵引力，以将故障概率914减少到914a。作为另一示例，在另一车辆系统102的运行期间，监控系统可以指示控制器电路增加牵引力，这可以将故障概率912增加至912a。
附加地或替代地，控制器电路202可以被配置为计算对推进子系统208的部件的累积损坏的概率。例如，累积损坏的概率是由控制器电路202在多次连续行程计划、运行时间(例如，天、月、年等)等中计算出的。累积损坏的概率可以表示车辆系统102的不同的推进产生车辆104、106、200的部件的不同轨迹。例如，损坏概率可以由控制器电路202从已基于先前的使用占空比计算出累积损坏(例如，与累积损坏915-917类似和/或相同)的当前时间(例如，类似于907处的时间)来计算。控制器电路202可以基于累积损坏和当前时间来计算累积损坏的概率。控制器电路202可以将累积损坏的概率的轨迹与阈值进行比较。阈值可以表示部件的故障概率和/或寿命终点。例如，当部件的累积损坏的概率超过阈值时，部件可具有很高的概率达到寿命终点。基于累积损坏的概率，类似于上面结合图9所描述的调整，控制器电路202可以例如在一个或多个行程计划期间调整车辆104、106、200的运行，以允许部件在寿命终点和/或故障概率之前达到维护和/或大修。
监控系统250可以指示能量管理系统220基于部件损坏概率的轨迹来调整车辆系统102的行程计划。例如，如果部件与损坏的概率914相关联，则监控系统可以请求能量管理系统减小油门设置、增加制动设置等，以将损坏的概率914减小到914a。
附加地或替代地，控制器电路202可以被配置为用特征参数来验证部件的寿命终点。例如，控制器电路202可以可操作地耦合到附接到部件的第二传感器。第二传感器可以被配置为生成特征参数。该特征参数可以表示在车辆200的运行期间推进子系统208内的部件的振荡和/或振动。例如，第二传感器可以是机械地固定至油过滤器的加速度计。在推进子系统208的运行期间，油过滤器内的烟灰和/或碎屑可导致油过滤器振动和/或振荡。当控制器电路202在410确定部件已经达到寿命终点时，控制器电路202可以验证特征参数中存在振荡和/或振动。
如果达到部件的寿命终点，则在412，监控系统和/或控制器电路202可以生成警报。警报可以是被配置为警告车辆系统102的操作者的视觉和/或听觉警报。例如，控制器电路202可以生成显示在显示器206上的图形图标、弹出窗口、动画图标等。在另一示例中，控制器电路202可以生成听觉警报。可以注意到，警报可以由离线的和/或远离车辆系统102的远程系统来管理。例如，远程系统可以通过通信电路210经由双向通信链路发送由控制器电路202接收的指示以生成警报。
在414，监控系统和/或控制器电路202可以被配置为实施一个或多个响应动作。可以注意到，一个或多个响应动作可以由离线的和/或远离车辆系统102的远程系统管理。当在412生成警报时，一个或多个响应动作可以由控制器电路202同时和/或自动地执行。响应动作可以包括自动调度部件的维护或更换、改变包括部件(如本文所述)的车辆的行程计划、和/或限制车辆的运行。例如，控制器电路可以对速度、油门设置等施加一个或多个限制，以防止部件的进一步损坏或故障。
在一个实施例中，一种系统，包括：传感器，被配置为检测车辆的推进子系统的参数；以及一个或多个控制器，被配置为生成第一行程计划，并根据第一行程计划自动控制车辆。控制器中的至少一个被可操作地连接至传感器，并且被配置为接收推进子系统的参数，基于该参数计算推进子系统的部件的累积损坏，并相对于累积损坏来确定该部件寿命终点。一个或多个控制器中的至少一个被配置为基于累积损坏和/或寿命终点来生成新行程计划或将第一行程计划修改为修改后行程计划，新行程计划或修改后行程计划被配置为：在车辆根据新行程计划或修改后行程计划运行期间，相对于第一行程计划调整车辆的速度和/或避免车辆的一个或多个运行状况，这导致相对于车辆根据第一行程计划运行部件磨损或使用较少。
可选地，推进子系统包括油过滤器，并且一个或多个控制器被配置为识别推进子系统的关停和与油过滤器相关联的旋转部件(例如，转子)的速度的指定降低之间的时间量(例如，直到旋转部件停止的时间，或减少油通过油过滤器的时间)。该时间量可以被用于确定以下中的至少一项：油过滤器清洁(即，油过滤器在指定限制内是清洁的)、油过滤器上具有团块(即，油过滤器装载过滤的污染物的程度)和/或对油过滤器的损坏。
可选地，一个或多个控制器被配置为基于时间量显示诊断消息，以警告油过滤器的可能损坏，并且一个或多个控制器被配置为基于油过滤器的损坏在沿行程行驶期间调整应用于车辆的第一行程计划的控制设置和/或车辆的油门。
可选地，一个或多个控制器还被配置为基于部件的累积损坏来调整在第一行程计划中指定的用以在行程中控制车辆的一个或多个油门设置。
可选地，一个或多个控制器被配置为基于部件的部件维修成本来调整车辆的一个或多个油门设置或调度表。
可选地，一个或多个控制器还被配置为确定推进子系统的使用占空比，并基于使用占空比来确定累积损坏。
可选地，一个或多个控制器还被配置为基于非零阈值来确定寿命终点。一个或多个控制器可以被配置为基于累积损坏来调整推进子系统的牵引力。
可选地，一个或多个控制器被配置为基于车辆的油门计算雨流循环计数矩阵，以确定推进子系统表现出的疲劳或应力水平，并且一个或多个控制器可以被配置为基于雨流循环计数矩阵来确定累积损坏。
可选地，一个或多个控制器被配置为基于雨流循环计数矩阵来确定非零阈值，并且一个或多个控制器可以被配置为基于非零阈值来确定寿命终点。
可选地，一个或多个控制器被配置为调整推进子系统的油门、制动器或行程计划的调度表中的至少一项，以减少累积损坏的部件的损坏。
可选地，一个或多个控制器被配置为基于由传感器或另一传感器检测到的参数和另一参数的形态来确定寿命终点。
可选地，传感器被配置为获取推进子系统的转子速度、压力或温度中的至少一项作为参数。
可选地，一个或多个控制器被配置为基于车辆的连续行程计划来计算推进子系统的部件的预测累积损坏，并且一个或多个控制器可以被配置为基于确定部件的不同故障轨迹，以基于故障轨迹识别部件的寿命终点，从而确定部件的寿命终点。
可选地，一个或多个控制器被配置为当达到寿命终点时在显示器上生成警报。
可选地，警报是视觉警报和/或听觉警报，并且警报自动地调度部件的维护。
在一个实施例中，一种方法，包括：从一个或多个传感器接收从车辆的推进子系统测量的参数，基于参数计算推进子系统的部件的累积损坏，生成第一行程计划(其中，第一行程计划包括控制设置，以在行程计划期间自动地控制车辆)，相对于累积损坏来确定部件寿命终点，以及响应于并基于累积损坏和/或寿命终点，生成新行程计划以在行程计划期间控制车辆或将第一行程计划修改成修改后行程计划。
可选地，推进子系统包括油过滤器，并且该方法还包括识别在推进子系统的关停和与油过滤器相关联的旋转部件(例如，转子)的速度的指定降低之间的时间量(例如，直到旋转部件停止的时间，或减少油通过油过滤器的时间)。该时间量可以被用于确定以下中的至少一项：油过滤器清洁(即，油过滤器在指定限制内是清洁的)、油过滤器上具有团块(即，油过滤器装载过滤的污染物的程度)和/或对油过滤器的损坏。
可选地，该方法还包括基于部件的累积损坏，调整在第一行程计划中指定的用以在行程期间控制车辆的一个或多个油门设置。
可选地，该方法还包括基于车辆的连续行程计划来计算推进子系统的部件的预测累积损坏，以及基于表示寿命终点的故障概率来确定部件的不同轨迹以识别部件的寿命终点。预计寿命可以表示所述部件在寿命终点之前的可运行寿命量。
关于生成行程计划并将行程计划修改为修改后行程计划的细节可以在以下专利中找到：2017年8月15日公布的9733625号美国专利；2013年2月5日发布的8370006号美国专利；2012年2月28日公布的8126601号美国专利；2012年10月16日公布的8290645号美国专利和2014年12月30日公布的8924049号美国专利，其全部内容通过引用并入本文。
“一个或多个处理器”的多个实例并不意味着系统体现在不同的处理器中，尽管这是可能的。而是，本文描述的系统的一个或多个处理器可以与相同或不同的系统的一个或多个处理器相同，使得在一个实施例中，不同的系统可以体现在相同的处理器中或相同的多个处理器中。
本文描述的系统的部件可以包括或表示硬件电路或电路，该硬件电路或电路包括一个或多个处理器(例如一个或多个计算机微处理器)和/或与一个或多个处理器连接。本文描述的方法和系统的操作可能足够复杂，以使得普通人或本领域普通技术人员无法在商业上合理的时间段内在智力上执行该操作。例如，速度信号的生成和/或分析可能考虑到许多因素、可能依赖于相对复杂的计算等，使得这种人无法在商业上合理的时间段内完成速度信号的分析。
如本文所使用的，术语“计算机”、“子系统”、“电路”、“控制器电路”或“模块”可以包括任何基于处理器或基于微处理器的系统，该系统包括使用微控制器、精简指令集计算机(RISC)、ASIC、逻辑电路以及能够执行本文所述功能的任何其他电路或处理器的系统。以上示例仅是示例性的，并且因此无意于以任何方式限制术语“计算机”、“子系统”、“电路”、“控制器电路”或“模块”的定义和/或含义。
“计算机”、“子系统”、“电路”、“控制器电路”或“模块”执行存储在一个或多个存储元件中的指令集以处理输入数据。存储元件还可根据期望或需要存储数据或其他信息。该存储元件可以是处理机器内的信息源或物理存储元件的形式。
指令集可包含指示“计算机”、“子系统”、“电路”、“控制器电路”或“模块”执行例如各种实施例的方法和处理的指定操作的各种命令。指令集可以是软件程序的形式。软件可以具有各种形式，例如系统软件或应用软件，并且可以被体现为有形且非暂态的计算机可读介质。此外，软件可以是单独程序或模块的集合、大程序内的程序模块或程序模块的一部分的形式。软件还可以包括面向对象编程形式的模块化编程。处理机器对输入数据的处理可以响应于操作者的命令、或者响应于先前的处理结果、或者响应于另一处理机器做出的请求。
如本文所使用的，“配置为”执行任务或操作的结构、限制或元件特别地以与任务或操作相对应的方式在结构上被形成、构造、编程或适配。为了清楚和避免疑问的目的，仅能够被修改以执行任务或操作的对象未被“配置为”执行本文所使用的任务或操作。取而代之的是，如本文所使用的“配置为”的使用表示结构上的适配或特征、对结构或元件编程以按照不同于未被编程以执行任务或操作的“现成”的结构或元件的方式执行相应的任务或操作，和/或表示被描述为“配置为”执行任务或操作的任何结构、限制或元件的结构要求。
应当理解，以上描述意图是说明性的，而不是限制性的。例如，上述实施例(和/或其方面)可以彼此组合使用。另外，在不脱离本发明范围的情况下，可以做出许多修改以使特定情况或材料适应本发明主题的教导。尽管本文描述的材料的尺寸和类型旨在限定本发明主题的参数，但是它们绝不是限制性的，而是示例性实施例。在回顾以上描述之后，许多其他实施例对于本领域的普通技术人员将是显而易见的。因此，应当参考所附条款以及这些条款所享有的等同物的全部范围来确定本发明主题的范围。在所附条款中，术语“包括”和“其中”用作相应术语的白话文的等同词语。此外，在以下条款中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标签，并且不旨在对其对象施加序号要求。此外，以下条款的限制不是以“功能性限定”的格式编写的，也无意被基于美国专利法35U.S.C.§112(f)进行解释，除非且直到表述上使用“用于……的装置”的短语并后附功能陈述而无进一步结构的此类条款限定。
本说明书使用示例来公开本发明主题的几个实施例，并且还使本领域普通技术人员能够实践本发明主题的实施例，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何结合的方法。本发明主题的可授予专利的范围由条款限定，并且可以包括本领域普通技术人员想到的其他示例。如果这样的其他示例具有与条款的字面语言无区别的结构元素，或者如果它们包括与条款的字面语言没有实质性差异的等效结构元素，则它们旨在落入条款的范围。
当结合附图阅读时，将更好地理解本发明主题的特定实施例的前述描述。在附图示出各种实施例的功能块的程度上，功能块不一定指示硬件电路之间的划分。因此，例如，一个或多个功能块(例如，处理器或存储器)可以在单个或多个硬件(例如，电子电路和/或电路，其包括一个或多个处理器、微控制器、随机存取存储器、硬盘等和/或与其连接)中实施。类似地，程序可以是独立程序、可以作为子例程并入操作系统中、可以是已安装软件包中的函数等。各种实施例不限于附图中所示的布置和手段。
如本文所使用的，以单数形式叙述并且以“一”或“一个”开头的元素或步骤应理解为不排除多个所述元素或步骤，除非明确地指出了这种排除。此外，对本发明主题的“一个实施例”的引用不旨在被解释为排除也包含所述特征的附加实施例的存在。而且，除非明确相反地指出，否则“包括”、“包含”或“具有”具有特定特性的一个或多个元素的实施例可以包括不具有该特性的其他这样的元素。

Claims (20)

1.一种检测推进子系统退化的系统，包括：
传感器，被配置为检测车辆的推进子系统的参数；以及
一个或多个控制器，
其中，所述一个或多个控制器中的至少一个被配置为生成第一行程计划并根据所述第一行程计划自动地控制所述车辆；
其中，所述一个或多个控制器中的至少一个能够被操作地连接至所述传感器，并被配置为：接收所述推进子系统的所述参数；基于所述参数计算所述推进子系统的部件的累积损坏；以及相对于所述累积损坏来确定所述部件的寿命终点；
其中，所述一个或多个控制器中的至少一个被配置为：基于所述累积损坏和/或所述寿命终点来生成新行程计划或将所述第一行程计划修改为修改后行程计划，所述新行程计划或所述修改后行程计划被配置为：在所述车辆根据所述新行程计划或所述修改后行程计划运行期间，相对于所述第一行程计划来调整所述车辆的速度和/或避免所述车辆的一个或多个运行状况，这导致了相对于所述车辆根据所述第一行程计划运行而言所述部件磨损或使用较少；
其中，所述推进子系统包括油过滤器，所述一个或多个控制器被配置为识别用以减少油通过所述油过滤器的时间量，并且
其中，所述一个或多个控制器被配置为基于所述时间量来确定以下中的至少一项：油过滤器清洁、油过滤器上具有团块、或对油过滤器的损坏。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，
所述一个或多个控制器被配置为基于所述时间量来显示诊断消息以警告所述油过滤器的可能损坏，并且
所述一个或多个控制器被配置为基于所述油过滤器的损坏，在沿行程计划行驶期间调整应用于所述车辆的所述第一行程计划的控制设置和/或所述车辆的油门。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个控制器还被配置为：基于所述部件的所述累积损坏，调整所述第一行程计划指定的用以在行程计划期间控制所述车辆的一个或多个油门设置。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述一个或多个控制器被配置为：基于所述部件的部件维修成本来调整所述车辆的调度表或所述一个或多个油门设置。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个控制器还被配置为：确定所述推进子系统的使用占空比，并且基于所述使用占空比来确定所述累积损坏。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个控制器还被配置为：基于非零阈值来确定所述寿命终点，并且所述一个或多个控制器被配置为基于所述累积损坏来调整所述推进子系统的牵引力。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，
所述一个或多个控制器被配置为：基于所述车辆的油门，计算雨流循环计数矩阵，以确定由所述推进子系统表现出的疲劳或应力水平，并且
所述一个或多个控制器被配置为：基于所述雨流循环计数矩阵来确定所述累积损坏。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，
所述一个或多个控制器被配置为：基于雨流循环计数矩阵来确定非零阈值，并且
所述一个或多个控制器被配置为：基于所述非零阈值来确定所述寿命终点。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个控制器被配置为：调整所述推进子系统的油门、制动器或行程计划的调度中的至少一个，以减小所述部件的所述累积损坏。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个控制器被配置为：基于所述参数和由所述传感器或另一传感器检测到的另一参数的形态来确定所述寿命终点。
11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述传感器被配置为：获取所述推进子系统的转子速度、压力或温度中的至少一项作为所述参数。
12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个控制器被配置为：
基于所述推进子系统的部件的预计寿命来生成所述新行程计划或修改所述第一行程计划；以及
基于所述部件的所述预计寿命设置非零阈值，其中，所述预计寿命表示所述部件在所述寿命终点之前的可运行寿命的量。
13.根据权利要求1所述的系统，其中，
所述一个或多个控制器被配置为基于所述车辆的连续行程计划来计算所述推进子系统的所述部件的预测累积损坏，并且
所述一个或多个控制器被配置为确定所述部件的不同故障轨迹，并基于所述故障轨迹来识别所述部件的所述寿命终点。
14.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个控制器被配置为在达到所述寿命终点时在显示器上生成警报。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述警报是视觉警报和/或听觉警报，并且所述警报自动地调度所述部件的维护。
16.一种检测推进子系统退化的方法，包括：
从一个或多个传感器接收从车辆的推进子系统测得的参数，所述推进子系统包括油过滤器；
基于所述参数计算所述推进子系统的部件的累积损坏；
生成第一行程计划，其中，所述第一行程计划包括控制设置以在行程计划期间自动地控制所述车辆；
相对于所述累积损坏来确定所述部件的寿命终点；
响应于并基于所述累积损坏和/或所述寿命终点，生成新行程计划以在所述行程计划期间控制所述车辆，或将所述第一行程计划修改为修改后行程计划；
识别用以减少油通过所述油过滤器的时间量；以及
基于所述时间量，确定油过滤器清洁、油过滤器上具有团块或对油过滤器的损坏中的至少一种。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括：
基于所述部件的所述累积损坏，调整所述第一行程计划指定的用以在行程计划期间控制所述车辆的一个或多个油门设置。
18.如权利要求16所述的方法，还包括：
基于所述车辆的连续行程计划来计算所述推进子系统的所述部件的预测累积损坏；以及
基于表示所述寿命终点的故障概率，确定所述部件的不同轨迹以识别所述部件的所述寿命终点，其中，所述寿命终点表示所述部件在所述寿命终点之前的可运行寿命的量。
19.一种检测推进子系统退化的系统，包括：
传感器，被配置为检测车辆的推进子系统的参数；以及
一个或多个控制器，
其中，所述一个或多个控制器中的至少一个被配置为生成第一行程计划并根据所述第一行程计划自动地控制所述车辆；
其中，所述一个或多个控制器中的至少一个能够被操作地连接至所述传感器，并被配置为：接收所述推进子系统的所述参数；基于所述参数计算所述推进子系统的部件的累积损坏；相对于所述累积损坏确定所述部件的寿命终点；
其中，所述一个或多个控制器中的至少一个被配置为基于所述累积损坏或所述寿命终点中的至少一个来生成新行程计划或将所述第一行程计划修改为修改后行程计划，所述新行程计划或所述修改后行程计划被配置为：在所述车辆根据所述新行程计划或所述修改后行程计划运行期间，相对于所述第一行程计划来调整速度和/或避免所述车辆的一个或多个运行状况，这导致了相对于所述车辆根据所述第一行程计划运行而言所述部件磨损或使用较少；并且
其中，所述一个或多个控制器被配置为基于所述车辆的连续行程计划来计算所述推进子系统的所述部件的预测累积损坏，并且所述一个或多个控制器被配置为确定所述部件的不同故障轨迹，以基于所述故障轨迹来识别所述部件的所述寿命终点，从而确定所述寿命终点。
20.如权利要求19所述的系统，其中，所述推进子系统包括油过滤器，
所述一个或多个控制器被配置为识别用以减少油通过油过滤器的时间量；
其中，所述一个或多个控制器被配置为基于所述时间量来确定以下中的至少一项：油过滤器清洁、油过滤器上具有团块、或对油过滤器的损坏。
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