CN110658798A - 轨道交通车辆传动控制单元的同步测试系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种轨道交通车辆传动控制单元的同步测试系统及方法,涉及轨道交通车辆传动控制单元的测试领域。该同步测试系统包括:车载传动控制单元和地面传动控制单元;第一数据采集单元,连接车载传动控制单元,用于采集与车载传动控制单元相关的数据流;通讯单元,连接第一数据采集单元,用于接收并传递数据流;第二数据采集单元,连接通讯单元,用于接收数据流;测试上位机,连接第二数据采集单元和地面传动控制单元,用于接收数据流,并基于数据流,测试地面传动控制单元是否存在故障,当测试到地面传动控制单元发生故障时,定位并输出导致地面传动控制单元发生故障的数据。以解决现有技术中存在的检测效率不够高的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通车辆传动控制单元的测试领域,尤其是涉及一种轨道交通车辆传动控制单元的同步测试系统及方法。
背景技术
传动控制单元(Traction Control Unit,简称TCU)作为轨道交通车辆的牵引核心控制部件,采用成熟的控制方式和控制策略,主要实现变流器逻辑控制、数据交换及故障记录、故障诊断和保护等功能,用以控制实现车辆的牵引加速和再生电制动减速等功能,是轨道交通车辆的“心脏”。
当轨道交通车辆在运行过程中出现故障时,需要及时分析并定位故障,从而解决问题,使得轨道交通车辆可以迅速恢复正常。目前常用的故障检测、分析方法主要包括依靠人工进行的故障分析方法,以及依靠大数据结合远程专家诊断故障分析方法。
依靠人工进行的故障分析,一般都是在轨道交通车辆出现故障之后,才能够进行相应诊断分析,因此现场问题处理的效率较低;而依靠大数据结合远程专家诊断的故障分析方法,则需要基于产品故障模型或专家经验模型,检测效率不够高,并且严重依赖专家的诊断,专家诊断系统的准确性和上述模型的准确性强相关,而且依靠的是真实环境的故障数据的特征分析,接近真实故障数据但并不完全一致,这在某种程度上也会增加故障排查、分析解决的难度。故障诊断方面也不够全面。
以上两种检测方法均具有检测效率不够高的问题,就会使得故障解决时间延长,影响轨道交通的正常运行。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种轨道交通车辆传动控制单元的同步测试系统及方法,以解决现有技术中存在的故障诊断不够全面、检测效率不够高的技术问题。
本发明实施例第一方面提供了一种轨道交通车辆传动控制单元的同步测试系统,该同步测试系统包括:
车载传动控制单元和地面传动控制单元;
第一数据采集单元,连接所述车载传动控制单元,用于采集与所述车载传动控制单元相关的数据流;
通讯单元,连接所述第一数据采集单元,用于接收并传递所述数据流;
第二数据采集单元,连接所述通讯单元,用于接收所述数据流;
测试上位机,连接所述第二数据采集单元和所述地面传动控制单元,用于接收所述数据流,并基于所述数据流,测试所述地面传动控制单元是否存在故障,当测试到所述地面传动控制单元发生故障时,定位并输出导致所述地面传动控制单元发生故障的数据。
进一步的,所述测试上位机具体用于:
当测试到所述地面传动控制单元发生故障时,获取故障发生时间点前后一定时间段内的数据,作为待测数据组;
获取理想数据组,所述理想数据组与所述待测数据组中的元素一一对应;
针对所述待测数据组中的每个元素,执行以下步骤:
提取所述元素,并利用该元素替换所述理想数据组中与该元素对应的元素;
将替换该元素后的理想数据组进行回放模拟,判断所述地面传动控制单元是否在替换该元素后产生故障。
进一步的,所述测试上位机还用于:当测试到所述地面传动控制单元发生故障时,输出所述地面传动控制单元的故障情况。
进一步的,所述数据流包括来自所述车载传动控制单元的内部数据流,以及来自所述车载传动控制单元的外部环境的外部数据流。
进一步的,所述车载传动控制单元与所述地面传动控制单元的软件配置和硬件配置都是相同的。
进一步的,所述通讯单元通过无线模式,接收并传递所述数据流。
进一步的,所述第一数据采集单元具体用于将所述内部数据流和所述外部数据流整理打包,形成数据包,并实时传输所述数据包;所述第二数据采集单元用于将所述数据包解压缩为所述内部数据流和所述外部数据流。
综上所述,本发明提供的该轨道交通车辆传动控制单元的同步测试系统包括车载传动控制单元、第一数据采集单元、通讯单元、第二数据采集单元、测试上位机和地面传动控制单元。通过这些部件的相互配合,采集来自车载传动控制单元数据流,传送给测试上位机,测试上位机利用这些数据作用于地面传动控制单元,通过对地面传动控制单元进行测试,可以实时检测出车载传动控制单元的故障,确定故障发生的时间点,并定位、输出导致地面传动控制单元发生故障的数据,便于对车载传动控制单元进行定位、维护,保障轨道交通的正常运行。
本发明实施例第二方面提供了一种轨道交通车辆传动控制单元的同步测试方法,该同步测试方法包括:
由第一数据采集单元采集与所述车载传动控制单元相关的数据流;
由通讯单元将所述数据流传递给第二数据单元;
由所述第二数据单元将所述数据流传递给地面传动控制单元;
由测试上位机接收所述数据流,并基于所述数据流,测试所述地面传动控制单元是否存在故障;
当所述测试上位机测试到所述地面传动控制单元发生故障时,定位并输出导致所述地面传动控制单元发生故障的数据。
进一步的,由测试上位机基于所述数据流,测试所述地面传动控制单元是否存在故障包括:
当测试到所述地面传动控制单元发生故障时,获取故障发生时间点前后一定时间段内的数据,作为待测数据组;
获取与待测数据组对应的理想数据组,所述理想数据组与所述待测数据组中的元素一一对应;
针对所述待测数据组中的每个元素,执行以下步骤:
提取所述元素,并利用该元素替换所述理想数据组中与该元素对应的元素;
将替换该元素后的理想数据组进行回放模拟,判断所述地面传动控制单元是否在替换该元素后产生故障。
进一步的,当所述测试上位机测试到所述地面传动控制单元发生故障时,还包括:
所述测试上位机输出所述地面传动控制单元的故障情况。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要的附图做简单的介绍:
图1为本发明实施例提供的轨道交通车辆传动控制单元的同步测试系统的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的轨道交通车辆传动控制单元的同步测试方法的流程示意图。
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,下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,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,都属于本发明保护的范围。
为便于对本实施例进行理解,对本发明实施例所公开的轨道交通车辆传动控制单元的同步测试系统进行详细介绍。
如图1所示,该轨道交通车辆传动控制单元的同步测试系统由右向左包括车载系统、通讯单元和地面测试系统。车载系统和地面测试系统全天候同步运行,实时数据传输。
具体的,车载系统包括车载传动控制单元和第一数据采集单元。地面测试系统包括第二数据采集单元、测试上位机和地面传动控制单元。
其中,车载传动控制单元与地面传动控制单元的软硬件配置完全相同。为了使得可以通过测试地面传动控制单元,实现对车载传动控制单元的同步测试,本发明实施例中的各部件的作用分别是:
第一数据采集单元,连接车载传动控制单元,用于采集与车载传动控制单元相关的数据流。
本发明实施例中的数据流不仅包括来自车载传动控制单元的内部数据流,还包括来自车载传动控制单元的外部环境的外部数据流。内部数据流主要包括涉及车载传动控制单元的内部的控制或记录存储的数据,而外部数据流的范围比较广泛,比如,电机运动参数、电网网压参数、列车轮轨运动参数,接触器参数、制动系统参数、电压电流参数、温度压力参数、数字量输入输出参数等,凡是与车载传动控制单元相关的且来自车载传动控制单元外部的数据,都可以归入外部数据流中,在此不再赘述。
该第一数据采集单元具体用于将被测试的车载传动控制单元的数据流进行整理打包,实时传输。具体的,在对数据流进行整理打包时,需要区分是外部数据流还是内部数据流,并且根据外部数据流和内部数据流的各类别进行具体细分、打包,便于对各种数据分别进行测试,有利于迅速定位车载传动控制单元的故障和故障数据。
通讯单元,连接第一数据采集单元,用于接收并传递数据流。
本发明实施例中,通讯单元的作用用于构建车载系统和地面测试系统的通讯桥梁,为了保障车载系统和地面测试系统的便捷有效通讯,本发明实施例中的通讯单元优选通过无线模式,接收并传递数据流。通讯单元采用基于3G/4G的无线通讯技术,实现实时数据流的加密、实时传输,速度快且稳定可靠。
第二数据采集单元,连接通讯单元,用于接收数据流。第二数据采集单元具体用于将接收到的压缩数据包解压缩为内部数据流和外部数据流,相当于将第一数据采集单元打包压缩的数据流给恢复为原状。
测试上位机,连接第二数据采集单元和地面传动控制单元,用于接收数据流,并基于数据流,测试地面传动控制单元是否存在故障,当测试到地面传动控制单元发生故障时,定位并输出导致地面传动控制单元发生故障的数据。
另外,测试上位机除了输出导致地面传动控制单元发生故障的数据之外,还应当输出故障的具体情况。也即测试上位机可以即时捕获产品现场发生故障时刻的故障现象,同时,将发生故障前后的实时数据完整的记录下来,作为后续故障诊断分析的依据。技术人员在做故障分析时,能够将故障数据与故障现象相结合,能显著提高故障分析的有效性。
本发明提供的该轨道交通车辆传动控制单元的同步测试系统包括车载传动控制单元、第一数据采集单元、通讯单元、第二数据采集单元、测试上位机和地面传动控制单元。通过这些部件的相互配合,采集来自车载传动控制单元数据流,传送给测试上位机,测试上位机利用这些数据作用于地面传动控制单元,通过对地面传动控制单元进行测试,可以实时检测出车载传动控制单元的故障,确定故障发生的时间点,并定位、输出导致地面传动控制单元发生故障的数据,便于对车载传动控制单元进行定位、维护,保障轨道交通的正常运行。
进一步的,在本发明实施例中,由于需要通过测试地面传动控制单元来了解车载传动控制单元是否存在故障,为了保证测试效果的有效性、真实性,车载传动控制单元与地面传动控制单元是相同的。
下面,对测试上位机的具体工作流程进行一个较为详细的介绍:
步骤S101、当测试到所述地面传动控制单元发生故障时,获取故障发生时间点前后一定时间段内的数据,作为待测数据组。
为了能够详细说明,以下举一个具体的例子:
将获取到的能够导致故障发生的数据定义为集合SF(i1、i2、i3、…、ij),其中的ik(k取整数,且1≤k≤j)代表可能导致故障触发的每个输入的数据,其中集合SF中的元素个数为输入的数据的个数。
步骤S102、获取理想数据组,且理想数据组与待测数据组中的元素一一对应。
获取地面传动控制单元的正常运行阶段的一组数据,定义为理想数据组SN(i1、i2、i3、…、ij),其中的ik(k取整数,且1≤k≤j)代表传动控制单元能正常运行时的每个输入信号,在正常数据中已经记录了正常运行时该种数据的变化趋势,其中集合SN中的元素个数为输入的数据的个数,且与SF的维度相同。
将与某一故障强相关的数据集合定义为S强(i1、i2、i3、…、im),将与该故障弱相关的数据集合定义为S弱(i1、i2、i3、…、in),其中S强、S弱初始化为空集。
接下来,针对待测数据组中的每个元素,执行以下步骤:
步骤S103、提取元素,并利用该元素替换理想数据组中与该元素对应的元素。
在SF(i1、i2、i3、…、ij)中选取一个信号ik(k取整数,且1≤k≤j),替换SN(i1、i2、i3、…、ij)中的对应信号,更新SN(i1、i2、i3、…、ij)。
需要说明的是,可以按照顺序依次提取待测数据组中的每一个元素,来与理想数据组中的对应元素进行替换;也可以乱序提取待测数据组中的每一个元素来进行处理,只要能保证待测数据组中的每一个元素都进行过替换测试即可。
步骤S104、将替换该元素后的理想数据组进行回放模拟,判断地面传动控制单元是否在替换该元素后产生故障。
在地面传动控制单元内,对SN(i1、i2、i3、…、ij)描述的输入信号组合进行数据回放模拟,判定地面传动控制单元是否产生故障。
步骤S105、当判断到地面传动控制单元在替换一元素后产生故障时,将该元素输出。
如果地面传动控制单元产生故障,就将当前所选取的ik(k取整数,且1≤k≤j)加入到S强(i1、i2、i3、…、im),否则加入S弱(i1、i2、i3、…、in)。
从SF(i1、i2、i3、…、ij)中删除当前ik(k取整数,且1≤k≤j),如果SF(i1、i2、i3、…、ij)集合不为空,则继续从步骤S103执行,否则执行步骤S105,输出此时的S强(i1、i2、i3、…、im)和S弱(i1、i2、i3、…、in)。
完成对某一数据组的分析后,输出的S强(i1、i2、i3、…、im)是描述的与本故障强相关的输入数据集合,是自动筛选出的需要技术人员予以重点关注的关键信号,能够帮助设计人员加快故障分析和故障定位的进度,提高故障定位准确性。
具体地,本系统能通过判定车载传动控制单元和地面传动控制单元的运行状态,实现故障排查范围的缩小,初步区分出该故障属于软件类故障还是非软件类故障,从而提高故障分析的针对性。判断准则如下所示:
第一种:当车载传动控制单元运行正常,同时地面传动控制单元运行正常,说明车载传动控制单元运行正常,无故障。
第二种:当车载传动控制单元故障,同时地面传动控制单元故障,说明车载传动控制单元出现故障,并且故障原因应属软件问题,而不属于非软件类故障(比如硬件、芯片类故障等)。
第三种:当车载传动控制单元故障,而同时陪测地面传动控制单元无故障,说明车载传动控制单元出现故障,同时故障原因应不属于软件问题,而是硬件、芯片类故障等原因导致。
基于上述的同步测试系统,相应的,如图2所示,本发明实施例提供了一种轨道交通车辆传动控制单元的同步测试方法,包括:
步骤S11、由第一数据采集单元采集与车载传动控制单元相关的数据流。
步骤S12、由通讯单元将数据流传递给第二数据单元。
步骤S13、由第二数据单元将数据流传递给地面传动控制单元。
步骤S14、由测试上位机接收数据流,并基于数据流,测试地面传动控制单元是否存在故障。
步骤S15、当测试上位机测试到地面传动控制单元发生故障时,定位并输出导致地面传动控制单元发生故障的数据。
另外,测试上位机除了输出导致地面传动控制单元发生故障的数据之外,还应当输出故障的具体情况。
最后应说明的是:以上所述实施例,仅为本发明的具体实施方式,用以说明本发明的技术方案,而非对其限制,本发明的保护范围并不局限于此,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改、变化或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围,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所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种轨道交通车辆传动控制单元的同步测试系统,其特征在于,包括:
车载传动控制单元和地面传动控制单元;
第一数据采集单元,连接所述车载传动控制单元,用于采集与所述车载传动控制单元相关的数据流;
通讯单元,连接所述第一数据采集单元,用于接收并传递所述数据流;
第二数据采集单元,连接所述通讯单元,用于接收所述数据流;
测试上位机,连接所述第二数据采集单元和所述地面传动控制单元,用于接收所述数据流,并基于所述数据流,测试所述地面传动控制单元是否存在故障,当测试到所述地面传动控制单元发生故障时,定位并输出导致所述地面传动控制单元发生故障的数据。
2.根据权利要求1所述的同步测试系统,其特征在于,所述测试上位机具体用于:
当测试到所述地面传动控制单元发生故障时,获取故障发生时间点前后一定时间段内的数据,作为待测数据组;
获取理想数据组,所述理想数据组与所述待测数据组中的元素一一对应;
针对所述待测数据组中的每个元素,执行以下步骤:
提取所述元素,并利用该元素替换所述理想数据组中与该元素对应的元素;
将替换该元素后的理想数据组进行回放模拟,判断所述地面传动控制单元是否在替换该元素后产生故障。
3.根据权利要求2所述的同步测试系统,其特征在于,所述测试上位机还用于:当测试到所述地面传动控制单元发生故障时,输出所述地面传动控制单元的故障情况。
4.根据权利要求3所述的同步测试系统,其特征在于,
所述数据流包括来自所述车载传动控制单元的内部数据流,以及来自所述车载传动控制单元的外部环境的外部数据流。
5.根据权利要求3所述的同步测试系统,其特征在于,所述车载传动控制单元与所述地面传动控制单元的软件配置和硬件配置都是相同的。
6.根据权利要求3所述的同步测试系统,其特征在于,所述通讯单元通过无线模式,接收并传递所述数据流。
7.根据权利要求4所述的同步测试系统,其特征在于,所述第一数据采集单元具体用于将所述内部数据流和所述外部数据流整理打包,形成数据包,并实时传输所述数据包;所述第二数据采集单元用于将所述数据包解压缩为所述内部数据流和所述外部数据流。
8.一种轨道交通车辆传动控制单元的同步测试方法,其特征在于,包括:
由第一数据采集单元采集与所述车载传动控制单元相关的数据流;
由通讯单元将所述数据流传递给第二数据单元;
由所述第二数据单元将所述数据流传递给地面传动控制单元;
由测试上位机接收所述数据流,并基于所述数据流,测试所述地面传动控制单元是否存在故障;
当所述测试上位机测试到所述地面传动控制单元发生故障时,定位并输出导致所述地面传动控制单元发生故障的数据。
9.根据权利要求8所述的同步测试方法,其特征在于,由测试上位机基于所述数据流,测试所述地面传动控制单元是否存在故障包括:
当测试到所述地面传动控制单元发生故障时,获取故障发生时间点前后一定时间段内的数据,作为待测数据组;
获取理想数据组,所述理想数据组与所述待测数据组中的元素一一对应;
针对所述待测数据组中的每个元素,执行以下步骤:
提取所述元素,并利用该元素替换所述理想数据组中与该元素对应的元素;
将替换该元素后的理想数据组进行回放模拟,判断所述地面传动控制单元是否在替换该元素后产生故障。
10.根据权利要求9所述的同步测试方法,其特征在于,当所述测试上位机测试到所述地面传动控制单元发生故障时,还包括:
所述测试上位机输出所述地面传动控制单元的故障情况。
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