CN111024416B - 一种列车牵引系统的故障诊断方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种列车牵引系统的故障诊断方法，包括：获取安装于列车牵引系统各个部件处的温度传感器所实时采集的温度；获取列车控制系统发送的列车运行数据；根据列车运行数据确定各个部件的运行工况；判断目标部件与其他相同运行工况下的同类型部件的温度偏差值是否大于预设偏差阈值；若是，则判定目标部件发生故障。本申请通过实时温度检测可及时对列车牵引系统的故障问题在线做出诊断，保障了行车安全；并采用了动态的现场温度比较标准，在各种不同实际运行情况下的适用性较强，有效提高了故障诊断的精确度和行车安全性能。本申请还公开了一种列车牵引系统的故障诊断系统，同样具有上述有益效果。

Description

一种列车牵引系统的故障诊断方法及系统

技术领域

本申请涉及故障诊断技术领域，特别涉及一种列车牵引系统的故障诊断方法及系统。

背景技术

列车牵引系统的故障问题严重影响到行车安全，因此，列车牵引系统的故障诊断技术至关重要。

现有技术中常利用温度传感器检测列车牵引系统的各个温度值，并通过温度异常的情况来识别列车牵引系统的故障问题。然而，现有技术中对温度异常的判定方法较为简单，一般是将测得的温度值与根据系统模型设定的固定阈值进行比较。而实际中系统内部的耦合关系错综复杂，大量的系统运行参数间具有协同性，因此，所建立的模型以及设定的固定阈值并不能完全适用于各个实际运行情况，甚至出现较大偏差，进而极大地影响到了故障诊断的精确度。

由此可见，采用何种列车牵引系统的故障诊断技术，以便有效地提高故障诊断的精确度，保障行车安全。

发明内容

本申请的目的在于提供一种列车牵引系统的故障诊断方法及系统，以便有效地提高故障诊断的精确度，保障行车安全。

为解决上述技术问题，本申请提供一种列车牵引系统的故障诊断方法，包括：

获取安装于所述列车牵引系统各个部件处的温度传感器所实时采集的温度；

获取列车控制系统发送的列车运行数据；

根据所述列车运行数据确定各个所述部件的运行工况；

判断目标部件与其他相同运行工况下的同类型部件的温度偏差值是否大于预设偏差阈值；

若是，则判定所述目标部件发生故障。

可选地，在所述判断目标部件与其他相同运行工况下的同类型部件的温度偏差值是否大于预设偏差阈值之前，还包括：

判断所述目标部件的温度变化量是否大于预设变化阈值；

若是，则继续执行所述判断目标部件与其他相同运行工况下的同类型部件的温度偏差值是否大于预设偏差阈值的步骤。

可选地，在所述判断目标部件与其他相同运行工况下的同类型部件的温度偏差值是否大于预设偏差阈值之后，所述判定所述目标部件发生故障之前，还包括：

若是，则判断所述目标部件与其他相同运行工况下的同类型部件的温度偏差值大于预设偏差阈值的持续时间是否超过预设时长；

若是，则判定所述目标部件发生故障。

可选地，在所述获取列车控制系统发送的列车运行数据之前，还包括：

在接收到所述列车控制系统发送的握手请求信号后，向所述列车控制系统发送握手返回信号；

在接收到所述列车控制系统定期发送的心跳请求信号后，向所述列车控制系统发送心跳返回信号，以便完成身份校验。

可选地，在所述判定所述目标部件发生故障之后，还包括：

将所述目标部件的故障信息发送至列车控制室的显示系统。

本申请还提供了一种列车牵引系统的故障诊断系统，包括微处理器和分别安装于所述列车牵引系统各个部件处的温度传感器；

所述微处理器与列车控制系统连接，用于获取各个所述温度传感器所实时采集的温度，获取列车控制系统发送的列车运行数据，根据所述列车运行数据确定各个所述部件的运行工况，判断目标部件与其他相同运行工况下的同类型部件的温度偏差值是否大于预设偏差阈值，若是，则判定所述目标部件发生故障。

可选地，所述列车牵引系统的变压器、变流器和牵引电机均安装有所述温度传感器。

可选地，所述列车运行数据具体包括以下各项：

受电弓升降弓状态数据、主断路器通断状态数据、牵引状态数据、制动状态数据、过分相状态数据、牵引变压器原边网压、列车实际车速、列车实际牵引力。

可选地，所述微处理器还用于：

在所述判断所述目标部件与其他相同运行工况下的同类型部件的温度偏差值是否大于预设偏差阈值之前，判断所述目标部件的温度变化量是否大于预设变化阈值，若是，则继续用于判断所述目标部件与其他相同运行工况下的同类型部件的温度偏差值是否大于预设偏差阈值。

可选地，所述微处理器与列车控制室的显示系统连接，还用于：

在所述判定所述目标部件发生故障之后，将所述目标部件的故障信息发送至所述显示系统。

本申请所提供的列车牵引系统的故障诊断方法包括：获取安装于所述列车牵引系统各个部件处的温度传感器所实时采集的温度；获取列车控制系统发送的列车运行数据；根据所述列车运行数据确定各个所述部件的运行工况；判断目标部件与其他相同运行工况下的同类型部件的温度偏差值是否大于预设偏差阈值；若是，则判定所述目标部件发生故障。

可见，相比于现有技术，本申请所提供的列车牵引系统的故障诊断方法中，利用与列车控制系统交互而获取到的列车运行数据，可以对列车牵引系统各部件的运行工况进行判断，进而可将相同工况下同类型部件的温度进行比较，从而将温度偏差值较大的部件识别为故障部件。一方面，本申请通过实时温度检测可及时对列车牵引系统的故障问题作出在线诊断，保障了行车安全；另一方面，由于本申请采用了动态的现场比较标准，因此在各种不同的实际运行情况下都可得到较为准确的诊断结果，适用性强，有效地提高了故障诊断的精确度，提高了行车安全性能。本申请所提供的列车牵引系统的故障诊断系统可以实现上述列车牵引系统的故障诊断方法，同样具有上述有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明现有技术和本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和本申请实施例描述中需要使用的附图作简要的介绍。当然，下面有关本申请实施例的附图描述的仅仅是本申请中的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图，所获得的其他附图也属于本申请的保护范围。

图1为本申请所提供的一种列车牵引系统的故障诊断方法的流程图；

图2为本申请所提供的又一种列车牵引系统的故障诊断方法的流程图；

图3为本申请所提供的一种列车牵引系统的故障诊断系统的结构框图。

具体实施方式

本申请的核心在于提供一种列车牵引系统的故障诊断方法及系统，以便有效地提高故障诊断的精确度，保障行车安全。

为了对本申请实施例中的技术方案进行更加清楚、完整地描述，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行介绍。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

请参考图1，图1为本申请所提供的一种列车牵引系统的故障诊断方法的流程图，主要包括以下步骤：

步骤11：获取安装于列车牵引系统各个部件处的温度传感器所实时采集的温度。

具体地，作为一种优选实施例，列车牵引系统的各个部件具体可包括列车牵引系统的变压器、变流器和牵引电机等。并且，一般地，列车牵引系统中的同类型部件可能不止一个，例如一个列车牵引系统可能有多个变流器单元，而每个变流器单元可能有多个牵引电机，则此时可在每个部件处都安装对应的温度传感器以采集该部件的温度；更进一步地，在安装条件允许的情况下，同一个部件处也可安装多个温度传感器，本领域技术人员可以根据实际应用情况而自行选择并设置。

此外，需要说明的是，对于不同类型的部件需要合理恰当地选择温度传感器的安装位置。例如，对于变压器，列车中一般都会使用油冷系统为变压器降温，因此可利用温度传感器测量冷却油的温度作为变压器的温度。再例如变流器，列车中一般使用水冷系统为变流器降温，并且由于变流器的功耗较大，水冷系统的入口处与出口处的水温相差也较大，因此，精确起见，可在入口处、出口处均分别设置温度传感器以测量温度。

需要补充的是，具体可由微处理器通过RS485等方式与各温度传感器进行有线通信以实时获取温度，当然，在条件允许的情况下，也可以采用无线通信方式，本申请对此并不进行限定。

步骤12：获取列车控制系统发送的列车运行数据。

具体地，微处理器可进一步获取列车控制系统发送的列车运行数据。列车控制系统是列车的行车管控中心，微处理器可以连接至列车控制系统(一般采用以太网通信方式)，从列车控制系统处获取列车运行数据。

作为一种优选实施例，列车运行数据具体可包括以下各项：

受电弓升降弓状态数据、主断路器通断状态数据、牵引状态数据、制动状态数据、过分相状态数据、牵引变压器原边网压、列车实际车速、列车实际牵引力。

当然，本领域技术人员也可选择其他任意组合的列车运行数据，以可区分部件的运行工况为标准即可。

步骤13：根据列车运行数据确定各个部件的运行工况。

列车运行数据反映了列车的运行状态，进而可得到列车牵引系统各部件的运行工况。

请参考表1，表1中列出了六种运行工况所对应的部分列车运行数据。

表1

其中，受电弓升降弓状态数据为1时表示受电弓升弓，为0时表示受电弓降弓；主断路器通断状态数据为1时表示主断路器闭合，为0时表示主断路器断开；牵引状态数据为1时表示列车处于牵引状态，为0时表示无牵引输出；制动状态数据为1时表示列车处于制动状态，为0时表示无制动输出；过分相状态数据为1时表示列车处于过分相状态，为0时表示列车不处于过分相状态。

表1中对牵引变压器原边网压的高压、低压的区分值具体设为了2000V，本领域技术人员可以根据实际应用环境自行选择并设置。

还需要说明的是，在利用列车运行数据进行运行工况的判定时，为了确保判断的准确性，本领域技术人员可缓存一段时间内的列车运行数据，以便排除部分跳变的干扰数据，得到最准确的运行工况判定结果。例如，可缓存最近5分钟内的列车运行数据。

需要说明的是，步骤11中获取温度的操作与步骤12中获取列车运行数据的操作无直接关联，本申请对其先后顺序并无限定，本领域技术人员也可以将步骤11的操作在步骤12之后执行，还可以将步骤11的操作在步骤13之后执行。

步骤14：判断目标部件与其他相同运行工况下的同类型部件的温度偏差值是否大于预设偏差阈值；若是，则进入步骤15。

具体地，本申请并没有像现有技术中那样采用单一固定的阈值进行温度比较，而是结合了各个部件的运行工况，将相同运行工况下的同类型部件进行温度比较，因而更加适用于各种实际运行环境。

部件在不同运行工况下的功耗不同，对应的温度的正常取值范围也因此不同。因此，本申请在进行温度比较时对部件的运行工况进行了区分，仅将相同工况下的同类型部件的温度进行比较。若目标部件与其他相同工况下的同类型部件的温度偏差值大于预设偏差阈值，则可说明该目标部件发生故障。

需要说明的是，所说的同类型部件的温度应当根据实际应用情况而理解，对于温度分布存在差异的部件来说，还应当区分温度采集位置，即，不同位置处采集的温度应当视为不同类型。例如，同一变流器的水冷系统入口处的温度和出口处的温度就应当视为不同类型，不能将入口处的温度与出口处的温度进行比较，而是应当将相同工况下不同变流器的入口处的温度进行比较。

此外，对于温度分布没有差别的部件来说，所说的其他相同运行工况下的同类型部件的温度也可以指在该同一部件不同位置处采集到的温度。若在该同一部件不同位置处采集的温度之间出现差异较大的情况，则也同样可说明该部件出现故障。

步骤15：判定目标部件发生故障。

可见，本申请所提供的列车牵引系统的故障诊断方法中，利用与列车控制系统交互而获取到的列车运行数据，可以对列车牵引系统各部件的运行工况进行判断，进而可将相同工况下同类型部件的温度进行比较，从而将温度偏差值较大的部件识别为故障部件。一方面，本申请通过实时温度检测可及时对列车牵引系统的故障问题做出在线诊断，保障了行车安全；另一方面，由于本申请采用了动态的现场比较标准，因此在各种不同的实际运行情况下都可得到较为准确的诊断结果，适用性强，有效地提高了故障诊断的精确度，提高了行车安全性能。

本申请所提供的列车牵引系统的故障诊断方法，在上述实施例的基础上：

请参考图2，图2为本申请所提供的又一种列车牵引系统的故障诊断方法的流程图。

如图2所示，作为一种优选实施例，在判断目标部件与其他相同运行工况下的同类型部件的温度偏差值是否大于预设偏差阈值之前，还包括：

步骤21：判断目标部件的温度变化量是否大于预设变化阈值；

若是，则继续执行步骤14。

具体地，本申请还提供了一种对温度进行初步判断的方法，即，通过判断目标部件的温度变化量是否大于预设变化阈值而初步判断目标部件是否存在问题。

由于列车牵引系统的部件的温度一般情况下是缓慢变化的，因此，当出现了温度瞬间巨变的情况时，很有可能是故障发生导致的。所说的温度变化量具体可能是温度上升量，也可能是温度下降量，无论是哪一个，都存在故障发生的可能。

类似地，为了进一步保证精确度，可缓存一定时间(例如5分钟)的温度数据，并且仅在温度变化量超过预设变化阈值的情况持续了一定时长(例如1分钟)之后，才视为目标部件存在问题而继续执行后续步骤。

如图2所示，作为一种优选实施例，在判断目标部件与其他相同运行工况下的同类型部件的温度偏差值是否大于预设偏差阈值之后，判定目标部件发生故障之前，还包括：

若是，则进入步骤22判断目标部件与其他相同运行工况下的同类型部件的温度偏差值大于预设偏差阈值的持续时间是否超过预设时长；

若是，则进入步骤15。

类似地，如前所述，为了避免跳变数据的干扰，可由微处理器缓存一定时间(例如5分钟)的温度数据，并且当目标部件与其他相同运行工况下的同类型部件的温度偏差值大于预设偏差阈值的情况持续了预设时长(例如1分钟)之后，再判定目标部件发生故障。

作为一种优选实施例，在获取列车控制系统发送的列车运行数据之前，还包括：

在接收到列车控制系统发送的握手请求信号后，向列车控制系统发送握手返回信号；

在接收到列车控制系统定期发送的心跳请求信号后，向列车控制系统发送心跳返回信号，以便完成身份校验。

容易理解的是，为了确保通信安全，列车控制系统需要与接入的微处理器在数据交互前进行身份校验。当微处理器完成了握手操作和心跳操作之后，列车控制系统便可将列车运行数据实时发送至微处理器。

如图2所示，作为一种优选实施例，在判定目标部件发生故障之后，还包括：

步骤23：将目标部件的故障信息发送至列车控制室的显示系统。

具体地，在判定了目标部件发生了故障之后，微处理器可进一步将故障信息通报给列车司机，以便列车司机及时做出相关应对措施。因此，可具体将微处理器与列车控制室的显示系统建立通信连接，以便将故障信息发送至显示系统进行显示。

容易理解的是，类似地，微处理器与列车控制室的显示系统在数据交互前也可进行握手操作和心跳操作，以便在完成身份校验之后再进行通信。

下面对本申请所提供的列车牵引系统的故障诊断系统进行介绍。

请参阅图3，图3为本申请所提供的一种列车牵引系统的故障诊断系统的结构框图；包括微处理器1和分别安装于所述列车牵引系统各个部件处的温度传感器2；

所述微处理器1与列车控制系统连接，用于获取各个所述温度传感器2所实时采集的温度，获取列车控制系统发送的列车运行数据，根据所述列车运行数据确定各个所述部件的运行工况，判断目标部件与其他相同运行工况下的同类型部件的温度偏差值是否大于预设偏差阈值，若是，则判定所述目标部件发生故障。

可见，本申请所提供的列车牵引系统的故障诊断系统，利用与列车控制系统交互而获取到的列车运行数据，可以对列车牵引系统各部件的运行工况进行判断，进而可将相同工况下同类型部件的温度进行比较，从而将温度偏差值较大的部件识别为故障部件。一方面，本申请通过实时温度检测可及时对列车牵引系统的故障问题在线做出诊断，保障了行车安全；另一方面，由于本申请采用了动态的现场比较标准，因此在各种不同的实际运行情况下都可得到较为准确的诊断结果，适用性强，有效地提高了故障诊断的精确度，提高了行车安全性能。

本申请所提供的列车牵引系统的故障诊断系统，在上述实施例的基础上：

作为一种优选实施例，列车牵引系统的变压器、变流器和牵引电机均安装有温度传感器2。

作为一种优选实施例，列车运行数据具体包括以下各项：

受电弓升降弓状态数据、主断路器通断状态数据、牵引状态数据、制动状态数据、过分相状态数据、牵引变压器原边网压、列车实际车速、列车实际牵引力。

作为一种优选实施例，微处理器1还用于：

在判断目标部件与其他相同运行工况下的同类型部件的温度偏差值是否大于预设偏差阈值之前，判断目标部件的温度变化量是否大于预设变化阈值，若是，则继续用于判断目标部件与其他相同运行工况下的同类型部件的温度偏差值是否大于预设偏差阈值。

作为一种优选实施例，微处理器1具体用于：

在判断目标部件与其他相同运行工况下的同类型部件的温度偏差值是否大于预设偏差阈值之后，若是，则判断目标部件与其他相同运行工况下的同类型部件的温度偏差值大于预设偏差阈值的持续时间是否超过预设时长，若是，则判定目标部件发生故障。

作为一种优选实施例，在获取列车控制系统发送的列车运行数据之前，微处理器1还用于：

在接收到列车控制系统发送的握手请求信号后，向列车控制系统发送握手返回信号；在接收到列车控制系统定期发送的心跳请求信号后，向列车控制系统发送心跳返回信号，以便完成身份校验。

作为一种优选实施例，微处理器1与列车控制室的显示系统连接，还用于：

在判定目标部件发生故障之后，将目标部件的故障信息发送至显示系统。

本申请所提供的列车牵引系统的故障诊断系统的具体实施方式与上文所描述的列车牵引系统的故障诊断方法可相互对应参照，这里就不再赘述。

本申请中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需说明的是，在本申请文件中，诸如“第一”和“第二”之类的关系术语，仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。此外，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、物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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请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申请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，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种列车牵引系统的故障诊断方法，其特征在于，包括：

获取安装于所述列车牵引系统各个部件处的温度传感器所实时采集的温度；

获取列车控制系统发送的列车运行数据；

根据所述列车运行数据确定各个所述部件的运行工况；

判断目标部件与其他相同运行工况下的同类型部件的温度偏差值是否大于预设偏差阈值；

若是，则判定所述目标部件发生故障。

2.根据权利要求1所述的故障诊断方法，其特征在于，在所述判断目标部件与其他相同运行工况下的同类型部件的温度偏差值是否大于预设偏差阈值之前，还包括：

判断所述目标部件的温度变化量是否大于预设变化阈值；

若是，则继续执行所述判断目标部件与其他相同运行工况下的同类型部件的温度偏差值是否大于预设偏差阈值的步骤。

3.根据权利要求2所述的故障诊断方法，其特征在于，在所述判断目标部件与其他相同运行工况下的同类型部件的温度偏差值是否大于预设偏差阈值之后，所述判定所述目标部件发生故障之前，还包括：

若是，则判断所述目标部件与其他相同运行工况下的同类型部件的温度偏差值大于预设偏差阈值的持续时间是否超过预设时长；

若是，则判定所述目标部件发生故障。

4.根据权利要求3所述的故障诊断方法，其特征在于，在所述获取列车控制系统发送的列车运行数据之前，还包括：

在接收到所述列车控制系统发送的握手请求信号后，向所述列车控制系统发送握手返回信号；

在接收到所述列车控制系统定期发送的心跳请求信号后，向所述列车控制系统发送心跳返回信号，以便完成身份校验。

5.根据权利要求1至4任一项所述的故障诊断方法，其特征在于，在所述判定所述目标部件发生故障之后，还包括：

将所述目标部件的故障信息发送至列车控制室的显示系统。

6.一种列车牵引系统的故障诊断系统，其特征在于，包括微处理器和分别安装于所述列车牵引系统各个部件处的温度传感器；

所述微处理器与列车控制系统连接，用于获取各个所述温度传感器所实时采集的温度，获取列车控制系统发送的列车运行数据，根据所述列车运行数据确定各个所述部件的运行工况，判断目标部件与其他相同运行工况下的同类型部件的温度偏差值是否大于预设偏差阈值，若是，则判定所述目标部件发生故障。

7.根据权利要求6所述的故障诊断系统，其特征在于，所述列车牵引系统的变压器、变流器和牵引电机均安装有所述温度传感器。

8.根据权利要求6所述的故障诊断系统，其特征在于，所述列车运行数据具体包括以下各项：

受电弓升降弓状态数据、主断路器通断状态数据、牵引状态数据、制动状态数据、过分相状态数据、牵引变压器原边网压、列车实际车速、列车实际牵引力。

9.根据权利要求6至8任一项所述的故障诊断系统，其特征在于，所述微处理器还用于：

在所述判断所述目标部件与其他相同运行工况下的同类型部件的温度偏差值是否大于预设偏差阈值之前，判断所述目标部件的温度变化量是否大于预设变化阈值，若是，则继续用于判断所述目标部件与其他相同运行工况下的同类型部件的温度偏差值是否大于预设偏差阈值。

10.根据权利要求9所述的故障诊断系统，其特征在于，所述微处理器与列车控制室的显示系统连接，还用于：

在所述判定所述目标部件发生故障之后，将所述目标部件的故障信息发送至所述显示系统。

Images