CN113085944B - 一种轮缘润滑控制方法、控制系统及控制器 - Google Patents

一种轮缘润滑控制方法、控制系统及控制器 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种轮缘润滑控制方法、控制系统及控制器。轮缘润滑控制方法包括：机车车辆进入运行状态后，使用大间隔基础润滑方式进行轮缘润滑；使用大间隔基础润滑方式过程中，当振动能量大于能量阈值，暂停大间隔基础润滑方式使用基于振动能量检测控制的润滑方式：1)立即执行喷脂；2)喷脂结束后进行时间或距离累积直到达到额定值，确定累积过程中振动能量值超过能量阈值的次数占能量检测总次数的百分比；3)当百分比小于额定百分比时，停止该方式下的轮缘润滑，继续大间隔基础润滑方式；反之，根据百分比确定执行喷脂的时机，并根据确定的喷脂时机执行喷脂，喷脂结束后重新开始进行时间或距离累积并循环执行步骤2)‑步骤3)。

Description

一种轮缘润滑控制方法、控制系统及控制器
技术领域
本发明属于机车车辆技术领域，涉及种轮缘润滑控制方法、控制系统及控制器。
背景技术
当机车车辆在轨道上运行时，车轮不可避免地会与钢轨产生摩擦损耗，尤其是轮缘与钢轨的磨耗更显突出。当前铁路建设正朝着高速和重载方向发展，随之而来的轮缘与钢轨磨耗问题越来越严重，使得机车运用效率下降，维护成本增加，其解决与否直接影响铁路的快速发展。
轮缘润滑装置将润滑剂喷射到车轮轮缘上，可有效降低轮缘与钢轨的磨耗，延长车轮与钢轨的使用寿命，提高机车车辆运行品质，其控制器及控制方法是核心技术之一。
现有轮缘润滑系统的控制方法包括以下五种：一、定时喷脂，以相同的时间间隔执行喷脂指令；二、定距喷脂，通过将机车速度方波信号引入控制器，设定固定的距离值执行喷脂指令，如目前市场占有率较高的HB-1和HB-2型轮缘润滑系统；三、识别曲线的轮缘润滑系统，通过机车监控系统信息共享平台(TAX2箱)提前获得前进方向的曲线，能够做到进曲线前提前喷脂进入曲线后加量喷脂功能，如HB-3型轮缘润滑系统；四、当机车进入曲线运行时，利用传感器感知离心力执行曲线加量喷脂；五、发明专利《一种轮缘润滑装置智能控制系统及其控制方法》(专利号为：ZL201110065403.0)公开的控制方法，具体包括以下步骤：步骤1)：检测机车轴向加速度的频率与振幅，并将该频率和振幅分别与预定的轴向频率阈值和轴向振幅阈值比较；步骤2)：根据步骤1)的比较结果，确定机车所处的运行工况并确定相应的轴向冲击或轮缘摩擦功的功阈值；步骤3)：在单位时间内检测机车轴向冲击或轮缘摩擦功并进行叠加，得到一个值，比较该值与步骤2)所确定的功阈值；步骤4)：如果步骤3)所得到的值大于或等于所述功阈值，则确定供给润滑剂，否则不供给润滑剂。该智能控制系统可以通过内置传感器采集机车实时数据，根据运行数据波形和频谱分析作为润滑剂供给的依据。
现有轮缘润滑系统的控制方法的不足之处：第一和第二种控制方法，即“定时”与“定距”喷脂模式是假定机车在行驶过程中轮缘与钢轨发生均匀磨耗，但实际上，机车轮缘在曲线上的磨耗远远高于直道上运行，这就造成了润滑脂有时过剩有时不够用的现象。第三种控制方法，即识别曲线的轮缘润滑系统能够实现在直道上以较长时间喷脂，进入曲线后加量喷脂的功能，但功能限定单一，不论曲线曲线半径多大都执行相同的喷脂指令，且线路数据更新工作量大，设备维护成本高。第四种控制方法是利用离心力作为依据判断机车进入曲线区间，只适用于当机车速度与线路超高不匹配的情况，对于运行中频繁出现的轮缘与钢轨剧烈磨耗情况没有办法作出判断。第五种控制方法先进，但其描述的各种阈值参数种类繁多，且不易准确获取，导致控制喷脂量有时过剩有时不够，润滑效果大打折扣。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够有效实现在需要时喷射润滑脂且磨耗严重时能够多喷射润滑脂、而不需要时停止喷射润滑脂的轮缘润滑控制方法、控制系统及控制器。
为了实现上述目的，本发明提供了一种轮缘润滑控制方法，该方法包括：
获取机车车辆运行信号；检测振动能量；
机车车辆进入运行状态后，使用大间隔基础润滑方式进行轮缘润滑控制；其中，所述大间隔基础润滑为定时喷脂或定距喷脂；
在使用大间隔基础润滑方式进行轮缘润滑控制过程中，当检测到振动能量大于能量阈值，暂停使用大间隔基础润滑方式进行轮缘润滑控制，开始使用基于振动能量检测控制的润滑方式进行轮缘润滑控制；其中，使用基于振动能量检测控制的润滑方式进行轮缘润滑控制包括：
1)立即执行喷脂；2)喷脂结束后开始进行振动能量检测的时间或距离累积直到达到振动能量检测时间或距离的额定值，并确定在此次振动能量检测的时间或距离的累积过程中振动能量值超过能量阈值的次数占能量检测总次数的百分比；3)当所述百分比小于额定百分比时，停止使用基于振动能量检测控制的润滑方式进行轮缘润滑控制，继续使用大间隔基础润滑方式进行轮缘润滑控制；当所述百分比不小于额定百分比时，根据所述百分比的数值确定执行喷脂的时机(即继续累积多长时间或距离才执行喷脂)，并根据确定的喷脂时机执行喷脂，喷脂结束后重新开始进行振动能量检测的时间或距离累积(即将累积的振动能量检测的时间或距离初始化后再次开始进行振动能量检测的时间或距离累积)并循环执行步骤2)-步骤3)。
该轮缘润滑控制方法是一种将大间隔基础润滑(定时喷脂或定距喷脂)与基于振动能量检测控制的润滑相结合的轮缘润滑控制方法。
在上述轮缘润滑控制方法中，优选地，使用大间隔基础润滑方式进行轮缘润滑控制包括：
进行大间隔基础润滑的时间或距离累积直到达到大间隔基础润滑时间或距离的额定值，执行喷脂并重新开始进行大间隔基础润滑的时间或距离累积(即将累积的大间隔基础润滑的时间或距离初始化后再次进行大间隔基础润滑的时间或距离累积)；
在一具体实施方式中，使用定时喷脂方式进行轮缘润滑控制包括：进行大间隔基础润滑的时间累积直到达到大间隔基础润滑时间的额定值，执行喷脂并重新开始进行大间隔基础润滑的时间累积；
在一具体实施方式中，使用定距喷脂方式进行轮缘润滑控制包括：进行大间隔基础润滑的距离累积直到达到大间隔基础润滑距离的额定值，执行喷脂并重新开始进行大间隔基础润滑的距离累积；
其中，大间隔基础润滑时间的额定值可以根据实际情况、经验、模拟实验等自行进行设定；在一具体实施方式中，所述大间隔基础润滑时间的额定值为130s；
其中，大间隔基础润滑距离的额定值可以根据实际情况、经验、模拟实验等自行进行设定；在一具体实施方式中，所述大间隔基础润滑距离的额定值为1800m。
在上述轮缘润滑控制方法中，优选地，所述获取机车车辆运行信号包括：获取机车车辆提供的机车启动信号或速度方波信号；所述启动信号为机车车辆速度大于额定速度(例如5km/h)信号，所述速度方波信号为每周(机车车辆轮子转动一周)额定个数的方波信号(例如每周为200个占空比为50％的方波信号)；
更优选地，当能够成功获取机车车辆提供的机车启动信号或速度方波信号时，认为机车车辆处于运行状态；
更优选地，当获取机车车辆提供的机车启动信号时，所述大间隔基础润滑方式选用定时喷脂方式，所述基于振动能量检测控制的润滑方式基于进行振动能量检测的时间累积进行；进一步优选地，大间隔基础润滑方式中大间隔基础润滑的时间积累利用机车启动信号进行确定；
更优选地，当获取机车车辆提供的速度方波信号时，所述大间隔基础润滑方式选用定时喷脂方式或定距喷脂方式，所述基于振动能量检测控制的润滑方式基于的时间或累积振动能量检测的距离进行；进一步优选地，大间隔基础润滑方式中大间隔基础润滑的时间或距离积累利用机车启动信号进行确定。
在上述轮缘润滑控制方法中，优选地，所述振动能量为基于垂直于机车车辆运行方向的横向加速度值确定的振动能量；
更优选地，所述检测振动能量包括：利用加速度传感器获取垂直于机车车辆运行方向的横向加速度值；基于所述横向加速度值，确定振动能量；
进一步优选地，所述基于所述横向加速度值，确定振动能量通过下述方式实现：基于所述横向加速度值，确定加速度值的滑动方差数据即振动能量；
加速度传感器能够实时检测机车车辆横向振动加速度值，加速度值的大小反映了轮对与钢轨相互作用力的大小，其滑动方差值反映了轮对与钢轨相互作用的振动能量大小，通过检测并计算该能量值就能够很好的知道轮缘与钢轨的接触磨耗状态。
在一具体实施方式中，轮缘润滑控制方法中的振动能量检测的时间累积利用加速度传感器获取的横向加速度值的个数结合加速度传感器获取横向加速度值的频率进行确定；
例如，轮缘润滑控制方法包括：
获取机车车辆提供的机车启动信号或速度方波信号；所述启动信号为机车车辆速度大于额定速度(例如5km/h)信号，所述速度方波信号为每周(机车车辆轮子转动一周)额定个数的方波信号(例如每周为200个占空比为50％的方波信号)；
利用加速度传感器获取垂直于机车车辆运行方向的横向加速度值；基于所述横向加速度值，确定振动能量；
机车车辆进入运行状态后，使用定时喷脂方式进行轮缘润滑控制：利用机车启动信号或速度方波信号进行大间隔基础润滑的时间累积，当大间隔基础润滑的时间累积达到大间隔基础润滑时间的额定值，执行喷脂并重新开始利用机车启动信号或速度方波信号进行大间隔基础润滑的时间累积；
在使用定时喷脂方式进行轮缘润滑控制过程中，当检测到振动能量大于能量阈值，暂停大间隔基础润滑的时间累积，并使用基于振动能量检测控制的润滑方式进行轮缘润滑控制：1)立即执行喷脂；2)喷脂结束后开始进行振动能量检测的时间累积直到达到振动能量检测时间的额定值，并确定在累积的振动能量检测时间内振动能量值超过能量阈值的次数占能量检测总次数的百分比；3)当所述百分比小于额定百分比时，停止使用基于振动能量检测控制的润滑方式进行轮缘润滑控制，继续进行大间隔基础润滑的时间累积使用定时喷脂方式进行轮缘润滑控制；当所述百分比不小于额定百分比时，根据所述百分比的数值确定执行喷脂的时机，并根据确定的喷脂时机执行喷脂，并循环执行步骤2)-步骤3)；
其中，所述振动能量检测的时间累积利用加速度传感器获取的横向加速度值的个数结合加速度传感器获取横向加速度值的频率进行确定。
在一具体实施方式中，轮缘润滑控制方法中的振动能量检测的距离累积利用加速度传感器获取的横向加速度值的个数结合机车车辆提供的速度方波信号以及轮径进行确定；所述速度方波信号为每周(机车车辆轮子转动一周)额定个数的方波信号(例如每周为200个占空比为50％的方波信号)；
例如，轮缘润滑控制方法包括：
获取机车车辆提供的速度方波信号；所述速度方波信号为每周(机车车辆轮子转动一周)额定个数的方波信号(例如每周为200个占空比为50％的方波信号)；
利用加速度传感器获取垂直于机车车辆运行方向的横向加速度值；基于所述横向加速度值，确定振动能量；
机车车辆进入运行状态后，使用定距喷脂方式进行轮缘润滑控制：利用速度方波信号进行大间隔基础润滑的距离累积，当大间隔基础润滑的距离累积达到大间隔基础润滑距离的额定值，执行喷脂并重新开始利用速度方波信号进行大间隔基础润滑的距离累积；
在使用定距喷脂方式进行轮缘润滑控制过程中，当检测到振动能量大于能量阈值，暂停使用定距喷脂方式进行轮缘润滑控制，使用基于振动能量检测控制的润滑方式进行轮缘润滑控制：1)立即执行喷脂；2)喷脂结束后开始进行振动能量检测的距离累积直到达到振动能量检测距离的额定值，并确定在累积的振动能量检测距离内振动能量值超过能量阈值的次数占能量检测总次数的百分比；3)当所述百分比小于额定百分比时，停止使用基于振动能量检测控制的润滑方式进行轮缘润滑控制，继续继续进行大间隔基础润滑的距离累积使用定距喷脂方式进行轮缘润滑控制；当所述百分比不小于额定百分比时，根据所述百分比的数值确定执行喷脂的时机，并根据确定的喷脂时机执行喷脂，并循环执行步骤2)-步骤3)；
其中，所述振动能量检测的距离累积利用加速度传感器获取的横向加速度值的个数结合机车车辆提供的速度方波信号以及轮径进行确定。
在一具体实施方式中，加速度值的滑动方差数据通过下述公式进行确定：
Figure BDA0003047673080000061
其中
Figure BDA0003047673080000062
式中，加速度传感器测得的横向加速度值为a＝{a1,a2,a3,...,aN}；滑动方差取样数据量为Q，Q＜N；加速度值的滑动方差数据为E＝{E1,E2,E3,...,EN-Q+1}。
能量阈值可以根据实际情况、经验、模拟实验等自行进行设定；在一具体实施方式中，依据实际加速度值计算滑动方差数据并与线路对比后确定所述能量阈值为50。
在上述轮缘润滑控制方法中，优选地，在使用大间隔基础润滑方式进行轮缘润滑控制过程中，当机车车辆离开运行状态时，停止轮缘润滑；
在该优选技术方案中，每当机车车辆离开运行状态时，都会停止使用大间隔基础润滑方式进行轮缘润滑控制且停止使用基于振动能量检测控制的润滑方式进行轮缘润滑控制，当机车车辆再次进入运行状态后，重新启动上述轮缘润滑控制方法进行轮缘润滑控制。
在上述轮缘润滑控制方法中，优选地，所述暂停使用大间隔基础润滑方式进行轮缘润滑控制，使用基于振动能量检测控制的润滑方式进行轮缘润滑控制的过程中，暂停进行大间隔基础润滑的时间或距离累积但不将已累积的时间或距离归零，待停止使用基于振动能量检测控制的润滑方式进行轮缘润滑控制，继续使用大间隔基础润滑方式进行轮缘润滑控制时，继续进行大间隔基础润滑的时间或距离累积。
在上述轮缘润滑控制方法中，优选地，根据所述百分比的数值确定执行喷脂的时机包括：
当所述百分比不超过10％时，继续累积1倍的振动能量检测时间或距离的额定值即为执行喷脂的时机；
当所述百分比大于10％不超过40％时，继续累积0.8倍的振动能量检测时间或距离的额定值即为执行喷脂的时机；
当所述百分比大于40％不超过60％时，继续累积0.5倍的振动能量检测时间或距离的额定值即为执行喷脂的时机；
当所述百分比大于60％不超过90％时，继续累积0.2倍的振动能量检测时间或距离的额定值即为执行喷脂的时机；
当所述百分比大于90％时，立即执行喷脂。
在上述轮缘润滑控制方法中，振动能量检测距离的额定值可以根据实际情况、经验、模拟实验等自行进行设定；在一具体实施方式中，所述振动能量检测时间的额定值为6s。
在上述轮缘润滑控制方法中，振动能量检测距离的额定值可以根据实际情况、经验、模拟实验等自行进行设定；在一具体实施方式中，所述振动能量检测距离的额定值50m。
本发明还提供了一种轮缘润滑控制系统，该系统包括：
机车车辆运行信号获取模块：用于获取机车车辆运行信号；
振动能量检测模块：用于检测振动能量；
轮缘润滑控制模块：用于实现机车车辆进入运行状态后，使用大间隔基础润滑方式进行轮缘润滑控制；其中，所述大间隔基础润滑为定时喷脂或定距喷脂；
在使用大间隔基础润滑方式进行轮缘润滑控制时，当检测到振动能量大于能量阈值，暂停使用大间隔基础润滑方式进行轮缘润滑控制，开始使用基于振动能量检测控制的润滑方式进行轮缘润滑控制；其中，使用基于振动能量检测控制的润滑方式进行轮缘润滑控制包括：
1)立即执行喷脂；2)喷脂结束后开始进行振动能量检测的时间或距离累积直到达到振动能量检测时间或距离的额定值，并确定在此次振动能量检测的时间或距离的累积过程中振动能量值超过能量阈值的次数占能量检测总次数的百分比；3)当所述百分比小于额定百分比时，停止使用基于振动能量检测控制的润滑方式进行轮缘润滑控制，继续使用大间隔基础润滑方式进行轮缘润滑控制；当所述百分比不小于额定百分比时，根据所述百分比的数值确定执行喷脂的时机，并根据确定的喷脂时机执行喷脂，喷脂结束后重新开始进行振动能量检测的时间或距离累积并循环执行步骤2)-步骤3)。
在上述轮缘润滑控制系统系统中，优选地，所述轮缘润滑控制模块包括大间隔基础润滑子模块、基于振动能量检测控制的润滑子模块启动子模块和基于振动能量检测控制的润滑子模块；
所述大间隔基础润滑子模块包括：
第一启动单元：用于在系统启动时，启动大间隔基础润滑初始化单元；
大间隔基础润滑初始化单元：用于将大间隔基础润滑累积单元的累积数据初始化，初始化后启动运行状态判断单元；
运行状态判断单元：用于利用机车车辆运行信号判断机车车辆是否在运行状态；当机车车辆在运行状态则启用大间隔基础润滑累积单元；
大间隔基础润滑累积单元：用于进行大间隔基础润滑的时间或距离累积，当大间隔基础润滑的时间或距离累积达到大间隔基础润滑时间或距离的额定值则启用第一执行喷脂单元；
第一执行喷脂单元：用于执行喷脂，喷脂结束后启动大间隔基础润滑初始化单元；
所述基于振动能量检测控制的润滑子模块启动子模块包括：
第二启动单元：用于在基于振动能量检测控制的润滑子模块不运行时，启动能量值判断单元；
能量值判断单元：用于判断振动能量是否大于能量阈值；当振动能量大于能量阈值，强制锁定大间隔基础润滑累积单元暂停大间隔基础润滑累积单元的大间隔基础润滑的时间或距离累积并启动所述基于振动能量检测控制的润滑子模块；其中，大间隔基础润滑累积单元强制锁定后直到大间隔基础润滑累积单元接到解锁指令或者系统重新启动才能解除锁定；
所述基于振动能量检测控制的润滑子模块包括：
第二执行喷脂单元：用于在基于振动能量检测控制的润滑子模块启动后立即进行喷脂，喷脂结束后启用振动能量检测累积单元；
振动能量检测累积单元：用于对该单元中的数据初始化后，进行振动能量检测的时间或距离累积直到达到振动能量检测时间或距离的额定值，并确定在累积的振动能量检测时间或距离内振动能量值超过能量阈值的次数占能量检测总次数的百分比；当累积振动能量检测的时间或距离达到振动能量检测时间的额定值则启用百分比第一判断单元；
百分比第一判断单元：用于判断振动能量检测累积单元确定的百分比是否小于额定百分比；当小于额定百分比时，停止运行基于振动能量检测控制的润滑子模块，解锁大间隔基础润滑累积单元继续使用大间隔基础润滑累积单元进行大间隔基础润滑的时间或距离累积；当不小于额定百分比时，启动第三执行喷脂单元喷脂时机确定单元：
喷脂单元喷脂时机确定单元：用于根据所述百分比的数值确定第三执行喷脂单元执行喷脂的时机；并根据确定的喷脂时机启动第三执行喷脂单元；
第三执行喷脂单元：用于执行喷脂；喷脂结束后启动振动能量检测累积单元。
在上述轮缘润滑控制系统系统中，优选地，喷脂单元喷脂时机确定单元包括：
第一判断子单元：用于在启动喷脂单元喷脂时机确定单元后，判断振动能量检测累积单元确定的百分比是否小于10％；如果是，启动第一确定子单元；如果不是，启动第二判断子单元；
第一确定子单元：用于确定喷脂的时机为继续累积1倍的振动能量检测时间或距离的额定值后，并实现累积1倍的振动能量检测时间或距离的额定值，累积完成后启动第三执行喷脂单元；
第二判断子单元：用于在启动喷脂单元喷脂时机确定单元后，判断振动能量检测累积单元确定的百分比是否小于40％；如果是，启动第二确定子单元；如果不是，启动第三判断子单元；
第二确定子单元：用于确定喷脂的时机为继续累积0.8倍的振动能量检测时间或距离的额定值后，并实现累积0.8倍的振动能量检测时间或距离的额定值，累积完成后启动第三执行喷脂单元；
第三判断子单元：用于在启动喷脂单元喷脂时机确定单元后，判断振动能量检测累积单元确定的百分比是否小于60％；如果是，启动第三确定子单元；如果不是，启动第四判断子单元；
第三确定子单元：用于确定喷脂的时机为继续累积0.5倍的振动能量检测时间或距离的额定值后，并实现累积0.5倍的振动能量检测时间或距离的额定值，累积完成后启动第三执行喷脂单元；
第四判断子单元：用于在启动喷脂单元喷脂时机确定单元后，判断振动能量检测累积单元确定的百分比是否小于90％；如果是，启动第四确定子单元；如果不是，立刻启动第三执行喷脂单元；
第四确定子单元：用于确定喷脂的时机为继续累积0.2倍的振动能量检测时间或距离的额定值后，并实现累积0.2倍的振动能量检测时间或距离的额定值，累积完成后启动第三执行喷脂单元。
本发明还提供了一种轮缘润滑控制器，该控制器包括输入接口、中央处理单元、输出接口和振动能量检测模块；其中，
输入接口用于接收机车车辆运行信号并向中央处理单元提供接收到的信号；
振动能量检测传感器用于采集振动能量检测所需要的信号并向中央处理单元提供该信号；
中央处理单元包括存储器和处理器；其中，存储器用于存放计算机程序；处理器用于执行存储器上所存放的程序，实现上述的轮缘润滑控制的步骤；
输出接口用于基于中央处理单元的处理结果向喷脂装置提供控制信号。
机车车辆在轨道上运行时，当轮缘与钢轨接触摩擦时，需要在轮缘处喷射润滑脂起到减磨作用；当轮缘与钢轨未接触时，此时不需要喷射润滑脂。当机车车辆在大直线段运行时，轮缘与钢轨基本不接触，此时机车车辆横向(垂直于前进方向)振动能量较小；当机车车辆在曲线段运行尤其在小半径曲线段运行时，机车车辆运行速度与曲线线路超高不匹配，此时轮缘与钢轨发生接触摩擦，此时横向振动能量较大。发明人基于此情况，提出了本发明提供的技术方案，该技术方案能够有效做到在需要时喷射润滑脂，且磨耗严重时能够多喷射润滑脂，而不需要时停止喷射润滑脂。采用本发明方法提供的技术方案，具备以下有益效果：
(1)本发明提供的技术方案，方法简单且仅需要机车车辆提供一种信号，为大规模工业化运用提供了可能。
(2)本发明提供的技术方案能够实现较好的与实际机车车辆运行工况相符合，在本发明提供的技术方案中通过一个能量阈值的限定，即可实现：在直线道运行时，轮缘磨耗小，采用大间隔时间或距离进行喷脂润滑；在进入曲线运行或由于线路不平顺导致轮缘与钢轨接触时，轮缘磨耗大，执行振动能量检测控制方法。
(3)本发明提供的技术方案无需复杂的装置即可实现，成本低；在实际现场应用中，仅需在基本的轮缘润滑控制设备的基础上增设一颗加速度传感器即可。
(4)本发明提供的技术方案能够做到在轮缘磨耗小时喷脂少，磨耗大时喷脂多，在有效降低轮缘磨耗的基础上极大降低了润滑脂的使用量。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的轮缘润滑控制方法的流程示意图。
图2为本发明一实施例提供的轮缘润滑控制系统的结构示意图。
图3为本发明实施例1中所用的轮缘润滑控制器的结构示意图。
图4为本发明实施例2-3中轮缘润滑控制方法的流程示意图。
图5为本发明实施例2-3中轮缘润滑控制方法的流程示意图。
图6为本发明实施例2中加速度值数据图。
图7为本发明实施例2中能量值数据图。
图8为本发明实施例2中机车车辆行驶线路数据图。
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的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明的保护范围。
下面参考本发明的若干代表性实施方式，详细阐述本发明的原理和精神。
参见图1，为了实现上述目的，本发明提供了一种轮缘润滑控制方法，其中，该方法包括：
步骤S1：获取机车车辆运行信号；
步骤S2：检测振动能量；
步骤S3：机车车辆进入运行状态后，使用大间隔基础润滑方式进行轮缘润滑控制；其中，大间隔基础润滑为定时喷脂或定距喷脂；
步骤S4：在步骤S3进行过程中，当检测到振动能量大于能量阈值，暂停使用大间隔基础润滑方式进行轮缘润滑控制，开始使用基于振动能量检测控制的润滑方式进行轮缘润滑控制；其中，使用基于振动能量检测控制的润滑方式进行轮缘润滑控制包括：
1)立即执行喷脂；2)喷脂结束后开始进行振动能量检测的时间或距离累积直到达到振动能量检测时间或距离的额定值，并确定在此次振动能量检测的时间或距离的累积过程中振动能量值超过能量阈值的次数占能量检测总次数的百分比；3)当百分比小于额定百分比时，停止使用基于振动能量检测控制的润滑方式进行轮缘润滑控制，继续使用大间隔基础润滑方式进行轮缘润滑控制；当百分比不小于额定百分比时，根据百分比的数值确定执行喷脂的时机(即继续累积多长时间或距离才执行喷脂)，并根据确定的喷脂时机执行喷脂，喷脂结束后重新开始进行振动能量检测的时间或距离累积(即将累积的振动能量检测的时间或距离初始化后再次开始进行振动能量检测的时间或距离累积)并循环执行步骤2)-步骤3)。
该轮缘润滑控制方法是一种将大间隔基础润滑(定时喷脂或定距喷脂)与基于振动能量检测控制的润滑相结合的轮缘润滑控制方法。
在一实施方式中，使用大间隔基础润滑方式进行轮缘润滑控制包括：
进行大间隔基础润滑的时间或距离累积直到达到大间隔基础润滑时间或距离的额定值，执行喷脂并重新开始进行大间隔基础润滑的时间或距离累积(即将累积的大间隔基础润滑的时间或距离初始化后再次进行大间隔基础润滑的时间或距离累积)；
进一步，使用定时喷脂方式进行轮缘润滑控制包括：进行大间隔基础润滑的时间累积直到达到大间隔基础润滑时间的额定值，执行喷脂并重新开始进行大间隔基础润滑的时间累积；
进一步，使用定距喷脂方式进行轮缘润滑控制包括：进行大间隔基础润滑的距离累积直到达到大间隔基础润滑距离的额定值，执行喷脂并重新开始进行大间隔基础润滑的距离累积；
其中，大间隔基础润滑时间的额定值可以根据实际情况、经验、模拟实验等自行进行设定；例如，大间隔基础润滑时间的额定值为130s；
其中，大间隔基础润滑距离的额定值可以根据实际情况、经验、模拟实验等自行进行设定；例如，大间隔基础润滑距离的额定值为1800m。
在一实施方式中，步骤S1包括：
获取机车车辆提供的机车启动信号或速度方波信号；启动信号为机车车辆速度大于额定速度(例如5km/h)信号，速度方波信号为每周(机车车辆轮子转动一周)额定个数的方波信号(例如每周为200个占空比为50％的方波信号)；
进一步，当能够成功获取机车车辆提供的机车启动信号或速度方波信号时，认为机车车辆处于运行状态；
进一步，当获取机车车辆提供的机车启动信号时，大间隔基础润滑方式选用定时喷脂方式，基于振动能量检测控制的润滑方式基于进行振动能量检测的时间累积进行；更进一步，大间隔基础润滑方式中大间隔基础润滑的时间积累利用机车启动信号进行确定；
进一步，当获取机车车辆提供的速度方波信号时，大间隔基础润滑方式选用定时喷脂方式或定距喷脂方式，基于振动能量检测控制的润滑方式基于的时间或累积振动能量检测的距离进行；更进一步，大间隔基础润滑方式中大间隔基础润滑的时间或距离积累利用机车启动信号进行确定。
在一实施方式中，振动能量为基于垂直于机车车辆运行方向的横向加速度值确定的振动能量；
进一步，检测振动能量包括：利用加速度传感器获取垂直于机车车辆运行方向的横向加速度值；基于横向加速度值，确定振动能量；
更进一步，基于横向加速度值，确定振动能量通过下述方式实现：基于横向加速度值，确定加速度值的滑动方差数据即振动能量；
加速度传感器能够实时检测机车车辆横向振动加速度值，加速度值的大小反映了轮对与钢轨相互作用力的大小，其滑动方差值反映了轮对与钢轨相互作用的振动能量大小，通过检测并计算该能量值就能够很好的知道轮缘与钢轨的接触磨耗状态。
当利用加速度传感器获取垂直于机车车辆运行方向的横向加速度值时，轮缘润滑控制方法中的振动能量检测的时间累积可以利用加速度传感器获取的横向加速度值的个数结合加速度传感器获取横向加速度值的频率进行确定；
例如，轮缘润滑控制方法包括：
获取机车车辆提供的机车启动信号或速度方波信号；启动信号为机车车辆速度大于额定速度(例如5km/h)信号，速度方波信号为每周(机车车辆轮子转动一周)额定个数的方波信号(例如每周为200个占空比为50％的方波信号)；
利用加速度传感器获取垂直于机车车辆运行方向的横向加速度值；基于横向加速度值，确定振动能量；
机车车辆进入运行状态后，使用定时喷脂方式进行轮缘润滑控制：利用机车启动信号或速度方波信号进行大间隔基础润滑的时间累积，当大间隔基础润滑的时间累积达到大间隔基础润滑时间的额定值，执行喷脂并重新开始利用机车启动信号或速度方波信号进行大间隔基础润滑的时间累积；
在使用定时喷脂方式进行轮缘润滑控制过程中，当检测到振动能量大于能量阈值，暂停大间隔基础润滑的时间累积，并使用基于振动能量检测控制的润滑方式进行轮缘润滑控制：1)立即执行喷脂；2)喷脂结束后开始进行振动能量检测的时间累积直到达到振动能量检测时间的额定值，并确定在累积的振动能量检测时间内振动能量值超过能量阈值的次数占能量检测总次数的百分比；3)当百分比小于额定百分比时，停止使用基于振动能量检测控制的润滑方式进行轮缘润滑控制，继续进行大间隔基础润滑的时间累积使用定时喷脂方式进行轮缘润滑控制；当百分比不小于额定百分比时，根据百分比的数值确定执行喷脂的时机，并根据确定的喷脂时机执行喷脂，并循环执行步骤2)-步骤3)；其中，振动能量检测的时间累积利用加速度传感器获取的横向加速度值的个数结合加速度传感器获取横向加速度值的频率进行确定。
当利用加速度传感器获取垂直于机车车辆运行方向的横向加速度值时，轮缘润滑控制方法中的振动能量检测的距离累积可以利用加速度传感器获取的横向加速度值的个数结合机车车辆提供的速度方波信号以及轮径进行确定；速度方波信号为每周(机车车辆轮子转动一周)额定个数的方波信号(例如每周为200个占空比为50％的方波信号)；
例如，轮缘润滑控制方法包括：
获取机车车辆提供的速度方波信号；速度方波信号为每周(机车车辆轮子转动一周)额定个数的方波信号(例如每周为200个占空比为50％的方波信号)；
利用加速度传感器获取垂直于机车车辆运行方向的横向加速度值；基于横向加速度值，确定振动能量；
机车车辆进入运行状态后，使用定距喷脂方式进行轮缘润滑控制：利用速度方波信号进行大间隔基础润滑的距离累积，当大间隔基础润滑的距离累积达到大间隔基础润滑距离的额定值，执行喷脂并重新开始利用速度方波信号进行大间隔基础润滑的距离累积；
在使用定距喷脂方式进行轮缘润滑控制过程中，当检测到振动能量大于能量阈值，暂停使用定距喷脂方式进行轮缘润滑控制，使用基于振动能量检测控制的润滑方式进行轮缘润滑控制：1)立即执行喷脂；2)喷脂结束后开始进行振动能量检测的距离累积直到达到振动能量检测距离的额定值，并确定在累积的振动能量检测距离内振动能量值超过能量阈值的次数占能量检测总次数的百分比；3)当百分比小于额定百分比时，停止使用基于振动能量检测控制的润滑方式进行轮缘润滑控制，继续继续进行大间隔基础润滑的距离累积使用定距喷脂方式进行轮缘润滑控制；当百分比不小于额定百分比时，根据百分比的数值确定执行喷脂的时机，并根据确定的喷脂时机执行喷脂，并循环执行步骤2)-步骤3)；其中，振动能量检测的距离累积利用加速度传感器获取的横向加速度值的个数结合机车车辆提供的速度方波信号以及轮径进行确定。
在一实施方式中，加速度值的滑动方差数据通过下述公式进行确定：
Figure BDA0003047673080000151
其中
Figure BDA0003047673080000152
式中，加速度传感器测得的横向加速度值为a＝{a1,a2,a3,...,aN}；滑动方差取样数据量为Q，Q＜N；加速度值的滑动方差数据为E＝{E1,E2,E3,...,EN-Q+1}。
能量阈值可以根据实际情况、经验、模拟实验等自行进行设定；在一实施方式中，依据实际加速度值计算滑动方差数据并与线路对比后确定，例如能量阈值为50。
在一实施方式中，在使用大间隔基础润滑方式进行轮缘润滑控制过程中，当机车车辆离开运行状态时，停止轮缘润滑；
在该优选技术方案中，每当机车车辆离开运行状态时，都会停止使用大间隔基础润滑方式进行轮缘润滑控制，当机车车辆再次进入运行状态后，重新启动上述大间隔基础润滑方式进行轮缘润滑控制。
在一实施方式中，暂停使用大间隔基础润滑方式进行轮缘润滑控制，使用基于振动能量检测控制的润滑方式进行轮缘润滑控制的过程中，暂停进行大间隔基础润滑的时间或距离累积但不将已累积的时间或距离归零，待停止使用基于振动能量检测控制的润滑方式进行轮缘润滑控制，继续使用大间隔基础润滑方式进行轮缘润滑控制时，继续进行大间隔基础润滑的时间或距离累积。
在一实施方式中，根据百分比的数值确定执行喷脂的时机包括：
当百分比不超过10％时，继续累积1倍的振动能量检测时间或距离的额定值即为执行喷脂的时机；
当百分比大于10％不超过40％时，继续累积0.8倍的振动能量检测时间或距离的额定值即为执行喷脂的时机；
当百分比大于40％不超过60％时，继续累积0.5倍的振动能量检测时间或距离的额定值即为执行喷脂的时机；
当百分比大于60％不超过90％时，继续累积0.2倍的振动能量检测时间或距离的额定值即为执行喷脂的时机；
当百分比大于90％时，立即执行喷脂。
振动能量检测距离的额定值可以根据实际情况、经验、模拟实验等自行进行设定；例如，振动能量检测时间的额定值为6s。
振动能量检测距离的额定值可以根据实际情况、经验、模拟实验等自行进行设定；例如，振动能量检测距离的额定值50m。
本发明实施例还提供了一种轮缘润滑控制系统，优选地，该系统用于实现上述的方法实施例。
图2是根据本发明实施例的一种轮缘润滑控制系统的结构框图，如图2所示，该系统包括：
机车车辆运行信号获取模块21：用于获取机车车辆运行信号；
振动能量检测模块22：用于检测振动能量；
轮缘润滑控制模块23：用于实现机车车辆进入运行状态后，使用大间隔基础润滑方式进行轮缘润滑控制；其中，大间隔基础润滑为定时喷脂或定距喷脂；
在使用大间隔基础润滑方式进行轮缘润滑控制时，当检测到振动能量大于能量阈值，暂停使用大间隔基础润滑方式进行轮缘润滑控制，开始使用基于振动能量检测控制的润滑方式进行轮缘润滑控制；其中，使用基于振动能量检测控制的润滑方式进行轮缘润滑控制包括：
1)立即执行喷脂；2)喷脂结束后开始进行振动能量检测的时间或距离累积直到达到振动能量检测时间或距离的额定值，并确定在此次振动能量检测的时间或距离的累积过程中振动能量值超过能量阈值的次数占能量检测总次数的百分比；3)当百分比小于额定百分比时，停止使用基于振动能量检测控制的润滑方式进行轮缘润滑控制，继续使用大间隔基础润滑方式进行轮缘润滑控制；当百分比不小于额定百分比时，根据百分比的数值确定执行喷脂的时机，并根据确定的喷脂时机执行喷脂，喷脂结束后重新开始进行振动能量检测的时间或距离累积并循环执行步骤2)-步骤3)。
在一实施方式中，轮缘润滑控制模块23包括大间隔基础润滑子模块、基于振动能量检测控制的润滑子模块启动子模块和基于振动能量检测控制的润滑子模块；
大间隔基础润滑子模块包括：
第一启动单元：用于在系统启动时，启动大间隔基础润滑初始化单元；
大间隔基础润滑初始化单元：用于将大间隔基础润滑累积单元的累积数据初始化，初始化后启动运行状态判断单元；
运行状态判断单元：用于利用机车车辆运行信号判断机车车辆是否在运行状态；当机车车辆在运行状态则启用大间隔基础润滑累积单元；
大间隔基础润滑累积单元：用于进行大间隔基础润滑的时间或距离累积，当大间隔基础润滑的时间或距离累积达到大间隔基础润滑时间或距离的额定值则启用第一执行喷脂单元；
第一执行喷脂单元：用于执行喷脂，喷脂结束后启动大间隔基础润滑初始化单元；
基于振动能量检测控制的润滑子模块启动子模块包括：
第二启动单元：用于在基于振动能量检测控制的润滑子模块不运行时，启动能量值判断单元；
能量值判断单元：用于判断振动能量是否大于能量阈值；当振动能量大于能量阈值，强制锁定大间隔基础润滑累积单元暂停大间隔基础润滑累积单元的大间隔基础润滑的时间或距离累积并启动基于振动能量检测控制的润滑子模块；其中，大间隔基础润滑累积单元强制锁定后直到大间隔基础润滑累积单元接到解锁指令或者系统重新启动才能解除锁定；
基于振动能量检测控制的润滑子模块包括：
第二执行喷脂单元：用于在基于振动能量检测控制的润滑子模块启动后立即进行喷脂，喷脂结束后启用振动能量检测累积单元；
振动能量检测累积单元：用于对该单元中的数据初始化后，进行振动能量检测的时间或距离累积直到达到振动能量检测时间或距离的额定值，并确定在累积的振动能量检测时间或距离内振动能量值超过能量阈值的次数占能量检测总次数的百分比；当累积振动能量检测的时间或距离达到振动能量检测时间的额定值则启用百分比第一判断单元；
百分比第一判断单元：用于判断振动能量检测累积单元确定的百分比是否小于额定百分比；当小于额定百分比时，停止运行基于振动能量检测控制的润滑子模块，解锁大间隔基础润滑累积单元继续使用大间隔基础润滑累积单元进行大间隔基础润滑的时间或距离累积；当不小于额定百分比时，启动第三执行喷脂单元喷脂时机确定单元：
喷脂单元喷脂时机确定单元：用于根据百分比的数值确定第三执行喷脂单元执行喷脂的时机；并根据确定的喷脂时机启动第三执行喷脂单元；
第三执行喷脂单元：用于执行喷脂；喷脂结束后启动振动能量检测累积单元。
在一实施方式中，喷脂单元喷脂时机确定单元包括：
第一判断子单元：用于在启动喷脂单元喷脂时机确定单元后，判断振动能量检测累积单元确定的百分比是否小于10％；如果是，启动第一确定子单元；如果不是，启动第二判断子单元；
第一确定子单元：用于确定喷脂的时机为继续累积1倍的振动能量检测时间或距离的额定值后，并实现累积1倍的振动能量检测时间或距离的额定值，累积完成后启动第三执行喷脂单元；
第二判断子单元：用于在启动喷脂单元喷脂时机确定单元后，判断振动能量检测累积单元确定的百分比是否小于40％；如果是，启动第二确定子单元；如果不是，启动第三判断子单元；
第二确定子单元：用于确定喷脂的时机为继续累积0.8倍的振动能量检测时间或距离的额定值后，并实现累积0.8倍的振动能量检测时间或距离的额定值，累积完成后启动第三执行喷脂单元；
第三判断子单元：用于在启动喷脂单元喷脂时机确定单元后，判断振动能量检测累积单元确定的百分比是否小于60％；如果是，启动第三确定子单元；如果不是，启动第四判断子单元；
第三确定子单元：用于确定喷脂的时机为继续累积0.5倍的振动能量检测时间或距离的额定值后，并实现累积0.5倍的振动能量检测时间或距离的额定值，累积完成后启动第三执行喷脂单元；
第四判断子单元：用于在启动喷脂单元喷脂时机确定单元后，判断振动能量检测累积单元确定的百分比是否小于90％；如果是，启动第四确定子单元；如果不是，立刻启动第三执行喷脂单元；
第四确定子单元：用于确定喷脂的时机为继续累积0.2倍的振动能量检测时间或距离的额定值后，并实现累积0.2倍的振动能量检测时间或距离的额定值，累积完成后启动第三执行喷脂单元。
本发明实施例还提供了一种轮缘润滑控制器，该控制器包括输入接口、中央处理单元、输出接口和振动能量检测模块；其中，
输入接口用于接收机车车辆运行信号并向中央处理单元提供接收到的信号；
振动能量检测传感器用于采集振动能量检测所需要的信号并向中央处理单元提供该信号；
中央处理单元包含通用的计算机硬件结构，其至少包含存储器和处理器；其中，存储器用于存放轮缘润滑控制方法的计算机程序；处理器用于执行存储器上所存放的程序，以实现各方法实施例的轮缘润滑控制的步骤(具体方法参见上述方法实施例的描述，在此不再赘述)；
输出接口用于基于中央处理单元的处理结果向喷脂装置提供控制信号。
在一实施方式中，振动能量检测传感器选用加速度传感器；
实施例1
本实施例提供了一种轮缘润滑控制器，如图3所示，该控制器包括输入接口、中央处理单元、输出接口和加速度传感器；其中，
输入接口用于接收机车车辆运行信号并向中央处理单元提供接收到的信号；
加速度传感器用于采集振动能量检测所需要的垂直于机车车辆运行方向的横向加速度值并向中央处理单元提供该信号；
中央处理单元包括存储器和处理器；其中，存储器用于存放计算机程序；处理器用于执行存储器上所存放的程序，实现本实施例提供的下述轮缘润滑控制方法；
中央处理单元进行数据运算后通过输出接口电路控制电磁阀喷射润滑脂；
其中，加速度传感器为板载加速度传感器选用ADXL203CE，加速度传感器获取的信号经过信号调理电路进入中央处理单元，中央处理单元选用C8051F020，输出接口为光耦隔离电路与驱动电路，用于控制电磁阀进行喷脂动作。
实施例2
本实施例还提供了一种轮缘润滑控制方法，该方法使用实施例1提供的控制器实现，其流程参见图4、图5，该控制方法包括：
A、获取机车车辆提供的机车启动信号(或速度方波信号)；所述启动信号为机车车辆速度大于5km/h信号，所述速度方波信号为每周为200个占空比为50％的方波信号；
B、利用加速度传感器获取垂直于机车车辆运行方向的横向加速度值；基于所述横向加速度值，确定加速度值的滑动方差数据即振动能量；
加速度值的滑动方差数据通过下述公式进行确定：
Figure BDA0003047673080000201
其中
Figure BDA0003047673080000202
式中，加速度传感器测得的横向加速度值为a＝{a1,a2,a3,...,aN}；滑动方差取样数据量为Q，Q＜N；加速度值的滑动方差数据为E＝{E1,E2,E3,...,EN-Q+1}；
C、润滑控制：
C11、开始大间隔基础润滑控制；
C12、将大间隔基础润滑累积数据初始化；
C13、初始化后利用机车车辆运行信号判断机车车辆是否在运行状态：
当能够成功获取机车车辆提供的机车启动信号(或速度方波信号)，则机车车辆在运行状态，执行步骤C14；
当不能够成功获取机车车辆提供的机车启动信号(或速度方波信号)，则机车车辆不在运行状态，重新执行步骤C12；
C14、进行大间隔基础润滑的时间累积直至大间隔基础润滑的时间累积达到大间隔基础润滑时间的额定值ΔT执行步骤C15；
C15、执行喷脂一次，喷脂后循环进行步骤C12-步骤C15；
C21、在不运行步骤C24-步骤C28时，开始基于振动能量检测控制；
C22、判断振动能量是否大于能量阈值Eb：
当振动能量大于能量阈值Eb，强制锁定步骤C14暂停大间隔基础润滑的时间累积并执行步骤C23；其中，强制锁定步骤C14直到接到步骤C14解锁指令或者系统重新启动(即重新开始大间隔基础润滑控制)才能解除锁定；
当振动能量不大于能量阈值Eb，重新执行步骤C21；
C23、执行喷脂一次，喷脂结束后执行步骤C24；
C24、对振动能量检测的时间累积数据初始化后，进行振动能量检测的时间累积直到达到振动能量检测时间的额定值Δt，并确定在累积的振动能量检测时间内振动能量值超过能量阈值Eb的次数占能量检测总次数的百分比；当累积振动能量检测的时间达到振动能量检测时间的额定值Δt则执行步骤C25；
C25、判断C24确定的百分比是否小于2％：
当小于2％时，解锁步骤C14继续进行大间隔基础润滑的时间累积，并重新执行步骤C21；
当不小于2％时，执行步骤C261；
C261、判断C24确定的百分比是否小于10％：
如果是，则执行步骤C271；
如果不是，则执行步骤C262；
C262、判断C24确定的百分比是否小于40％：
如果是，则执行步骤C272；
如果不是，则执行步骤C263；
C262、判断C24确定的百分比是否小于60％：
如果是，则执行步骤C273；
如果不是，则执行步骤C264；
C262、判断C24确定的百分比是否小于90％：
如果是，则执行步骤C274；
如果不是，则执行步骤C28；
C271、确定喷脂的时机为继续累积1倍的振动能量检测时间的额定值Δt后，并实现累积1倍的振动能量检测时间的额定值Δt，累积完成后执行步骤C28；
C272、确定喷脂的时机为继续累积0.8倍的振动能量检测时间的额定值Δt后，并实现累积1倍的振动能量检测时间的额定值Δt，累积完成后执行步骤C28；
C273、确定喷脂的时机为继续累积0.5倍的振动能量检测时间的额定值Δt后，并实现累积1倍的振动能量检测时间的额定值Δt，累积完成后执行步骤C28；
C274、确定喷脂的时机为继续累积0.2倍的振动能量检测时间的额定值Δt后，并实现累积1倍的振动能量检测时间的额定值Δt，累积完成后执行步骤C28；
C28、执行喷脂；喷脂结束后重新执行步骤C24。
设定大间隔基础润滑时间的额定值ΔT＝130s，振动能量检测时间的额定值Δt＝6s，能量阈值Eb＝50；加速度传感器采样频率为100Hz，滑动方差取样数据量为Q为10；在Δt时间内，共采样600个加速度值a1,a2,......,a600，相应滑动方差值即能量值为E1,E2,......,E600，取能量阈值Eb＝50，分别用E1,E2,......,E600与阈值作比较，计算EX≥Eb的次数占总数600的百分比，并依据不同百分比延长相应时间，参见表1。横向加速度值数据参将图6，对应的振动能量值数据参见图7。
图8为机车车辆行驶线路数据图，对比图7、图8，可以看出能量数值大的数据对应曲线线路，由此也可以证明本发明提供的技术方案能够较好的与实际工况相符，实现在需要时喷射润滑脂且磨耗严重时能够多喷射润滑脂、而不需要时停止喷射润滑脂。
表1
所占百分比 延长时间(秒) 延长距离(米)
≥90％ 0 0
60％-90％(不包含90％，包含60％) 1.2 10
40％-60％(不包含60％，包含40％) 3 25
10％-40％(不包含40％，包含10％) 4.8 40
2％-10％(不包含10％，包含2％) 6 50
＜2％ 出曲线 出曲线
在该实施例中，振动能量检测的时间累积优选利用加速度传感器获取的横向加速度值的个数结合加速度传感器获取横向加速度值的频率进行确定；
在该实施例中，大间隔基础润滑方式中大间隔基础润滑的时间积累优选利用机车启动信号进行确定。
实施例3
本实施例还提供了一种轮缘润滑控制方法，该方法使用实施例1提供的控制器实现，其流程参见图4、图5，该控制方法包括：
A、获取机车车辆提供的速度方波信号；所述速度方波信号为每周为200个占空比为50％的方波信号；
B、利用加速度传感器获取垂直于机车车辆运行方向的横向加速度值；基于所述横向加速度值，确定加速度值的滑动方差数据即振动能量；
加速度值的滑动方差数据通过下述公式进行确定：
Figure BDA0003047673080000231
其中
Figure BDA0003047673080000232
式中，加速度传感器测得的横向加速度值为a＝{a1,a2,a3,...,aN}；滑动方差取样数据量为Q，Q＜N；加速度值的滑动方差数据为E＝{E1,E2,E3,...,EN-Q+1}；
C、润滑控制：
C11、开始大间隔基础润滑控制；
C12、将大间隔基础润滑累积数据初始化；
C13、初始化后利用机车车辆运行信号判断机车车辆是否在运行状态：
当能够成功获取机车车辆提供的机车启动信号(或速度方波信号)，则机车车辆在运行状态，执行步骤C14；
当不能够成功获取机车车辆提供的机车启动信号(或速度方波信号)，则机车车辆不在运行状态，重新执行步骤C12；
C14、进行大间隔基础润滑的距离累积直至大间隔基础润滑的距离累积达到大间隔基础润滑距离的额定值ΔL执行步骤C15；
C15、执行喷脂一次，喷脂后循环进行步骤C12-步骤C15；
C21、在不运行步骤C24-步骤C28时，开始基于振动能量检测控制；
C22、判断振动能量是否大于能量阈值Eb：
当振动能量大于能量阈值Eb，强制锁定步骤C14暂停大间隔基础润滑的距离累积并执行步骤C23；其中，强制锁定步骤C14直到接到步骤C14解锁指令或者系统重新启动(即重新开始大间隔基础润滑控制)才能解除锁定；
当振动能量不大于能量阈值Eb，重新执行步骤C21；
C23、执行喷脂一次，喷脂结束后执行步骤C24；
C24、对振动能量检测的距离累积数据初始化后，进行振动能量检测的距离累积直到达到振动能量检测距离的额定值Δl，并确定在累积的振动能量检测距离内振动能量值超过能量阈值Eb的次数占能量检测总次数的百分比；当累积振动能量检测的距离达到振动能量检测距离的额定值Δl则执行步骤C25；
C25、判断C24确定的百分比是否小于2％：
当小于2％时，解锁步骤C14继续进行大间隔基础润滑的距离累积，并重新执行步骤C21；
当不小于2％时，执行步骤C261；
C261、判断C24确定的百分比是否小于10％：
如果是，则执行步骤C271；
如果不是，则执行步骤C262；
C262、判断C24确定的百分比是否小于40％：
如果是，则执行步骤C272；
如果不是，则执行步骤C263；
C262、判断C24确定的百分比是否小于60％：
如果是，则执行步骤C273；
如果不是，则执行步骤C264；
C262、判断C24确定的百分比是否小于90％：
如果是，则执行步骤C274；
如果不是，则执行步骤C28；
C271、确定喷脂的时机为继续累积1倍的振动能量检测距离的额定值Δl后，并实现累积1倍的振动能量检测距离的额定值Δl，累积完成后执行步骤C28；
C272、确定喷脂的时机为继续累积0.8倍的振动能量检测距离的额定值Δl后，并实现累积1倍的振动能量检测距离的额定值Δl，累积完成后执行步骤C28；
C273、确定喷脂的时机为继续累积0.5倍的振动能量检测距离的额定值Δl后，并实现累积1倍的振动能量检测距离的额定值Δl，累积完成后执行步骤C28；
C274、确定喷脂的时机为继续累积0.2倍的振动能量检测距离的额定值Δl后，并实现累积1倍的振动能量检测距离的额定值Δl，累积完成后执行步骤C28；
C28、执行喷脂；喷脂结束后重新执行步骤C24。
设定大间隔基础润滑距离的额定值ΔL＝1800m，振动能量检测距离的额定值Δl＝50m，能量阈值Eb＝50；采用光栅型速度传感器，每周200个方波信号，每5个方波信号采样一次加速度值，以轮径为1050mm计算，50m距离加速度值的采样数据为606个，取Q＝10，取能量阈值Eb＝50，分别计算E1,E2,......,E606，并与Eb分别比较，计算EX≥Eb的次数占总数606的百分比，并依据不同百分比延长相应距离，见表1。
在该实施例中，振动能量检测的距离累积利用加速度传感器获取的横向加速度值的个数结合机车车辆提供的速度方波信号以及轮径进行确定。
在该实施例中，大间隔基础润滑方式中大间隔基础润滑的距离积累优选利用机车启动信号进行确定。
以上参照附图描述了本发明的优选实施方式。这些实施方式的许多特征和优点根据该详细的说明书是清楚的，因此权利要求旨在覆盖这些实施方式的落入其真实精神和范围内的所有这些特征和优点。此外，由于本领域的技术人员容易想到很多修改和改变，因此不是要将本发明的实施方式限于所例示和描述的精确结构和操作，而是可以涵盖落入其范围内的所有合适修改和等同物。

Claims (23)

1.一种轮缘润滑控制方法，该方法包括：
获取机车车辆运行信号；检测振动能量；
机车车辆进入运行状态后，使用大间隔基础润滑方式进行轮缘润滑控制；其中，所述大间隔基础润滑为定时喷脂或定距喷脂；
在使用大间隔基础润滑方式进行轮缘润滑控制过程中，当检测到振动能量大于能量阈值，暂停使用大间隔基础润滑方式进行轮缘润滑控制，开始使用基于振动能量检测控制的润滑方式进行轮缘润滑控制；其中，使用基于振动能量检测控制的润滑方式进行轮缘润滑控制包括：
1)立即执行喷脂；2)喷脂结束后开始进行振动能量检测的时间或距离累积直到达到振动能量检测时间或距离的额定值，并确定在此次振动能量检测的时间或距离的累积过程中振动能量值超过能量阈值的次数占能量检测总次数的百分比；3)当所述百分比小于额定百分比时，停止使用基于振动能量检测控制的润滑方式进行轮缘润滑控制，继续使用大间隔基础润滑方式进行轮缘润滑控制；当所述百分比不小于额定百分比时，根据所述百分比的数值确定执行喷脂的时机，并根据确定的喷脂时机执行喷脂，喷脂结束后重新开始进行振动能量检测的时间或距离累积并循环执行步骤2)-步骤3)。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其中，所述使用大间隔基础润滑方式进行轮缘润滑控制包括：
进行大间隔基础润滑的时间或距离累积直到达到大间隔基础润滑时间或距离的额定值，执行喷脂并重新开始进行大间隔基础润滑的时间或距离累积。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其中，所述暂停使用大间隔基础润滑方式进行轮缘润滑控制，使用基于振动能量检测控制的润滑方式进行轮缘润滑控制的过程中，暂停进行大间隔基础润滑的时间或距离累积但不将已累积的时间或距离归零，待停止使用基于振动能量检测控制的润滑方式进行轮缘润滑控制，继续使用大间隔基础润滑方式进行轮缘润滑控制时，继续进行大间隔基础润滑的时间或距离累积。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其中，所述获取机车车辆运行信号包括：获取机车车辆提供的机车启动信号或速度方波信号；所述启动信号为机车车辆速度大于额定速度信号，所述速度方波信号为每周额定个数的方波信号。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其中，当能够成功获取机车车辆提供的机车启动信号或速度方波信号时，判定机车车辆处于运行状态。
6.根据权利要求4所述的控制方法，其中，当获取机车车辆提供的机车启动信号时，所述大间隔基础润滑方式选用定时喷脂方式，所述基于振动能量检测控制的润滑方式基于累积振动能量检测的时间进行。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其中，大间隔基础润滑方式中大间隔基础润滑的时间积累利用机车启动信号进行确定。
8.根据权利要求4所述的控制方法，其中，当获取机车车辆提供的速度方波信号时，所述大间隔基础润滑方式选用定时喷脂方式或定距喷脂方式，所述基于振动能量检测控制的润滑方式基于累积振动能量检测的时间或累积振动能量检测的距离进行。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其中，大间隔基础润滑方式中大间隔基础润滑的时间或距离积累利用机车启动信号进行确定。
10.根据权利要求1-9任一项所述的控制方法，其中，所述检测振动能量包括：利用加速度传感器获取垂直于机车车辆运行方向的横向加速度值；基于所述横向加速度值，确定振动能量。
11.根据权利要求10所述的控制方法，其中，轮缘润滑控制方法中的振动能量检测的时间累积利用加速度传感器获取的横向加速度值的个数结合加速度传感器获取横向加速度值的频率进行确定。
12.根据权利要求10所述的控制方法，其中，轮缘润滑控制方法中的振动能量检测的距离累积利用加速度传感器获取的横向加速度值的个数结合机车车辆提供的速度方波信号以及轮径进行确定；所述速度方波信号为每周额定个数的方波信号。
13.根据权利要求1所述的控制方法，其中，所述轮缘润滑控制方法包括：
获取机车车辆提供的机车启动信号或速度方波信号；所述启动信号为机车车辆速度大于额定速度信号，所述速度方波信号为每周额定个数的方波信号；
利用加速度传感器获取垂直于机车车辆运行方向的横向加速度值；基于所述横向加速度值，确定振动能量；
机车车辆进入运行状态后，使用定时喷脂方式进行轮缘润滑控制：利用机车启动信号或速度方波信号进行大间隔基础润滑的时间累积，当大间隔基础润滑的时间累积达到大间隔基础润滑时间的额定值，执行喷脂并重新开始利用机车启动信号或速度方波信号进行大间隔基础润滑的时间累积；
在使用定时喷脂方式进行轮缘润滑控制过程中，当检测到振动能量大于能量阈值，暂停大间隔基础润滑的时间累积，并使用基于振动能量检测控制的润滑方式进行轮缘润滑控制：1)立即执行喷脂；2)喷脂结束后开始进行振动能量检测的时间累积直到达到振动能量检测时间的额定值，并确定在累积的振动能量检测时间内振动能量值超过能量阈值的次数占能量检测总次数的百分比；3)当所述百分比小于额定百分比时，停止使用基于振动能量检测控制的润滑方式进行轮缘润滑控制，继续进行大间隔基础润滑的时间累积使用定时喷脂方式进行轮缘润滑控制；当所述百分比不小于额定百分比时，根据所述百分比的数值确定执行喷脂的时机，并根据确定的喷脂时机执行喷脂，并循环执行步骤2)-步骤3)；其中，所述振动能量检测的时间累积利用加速度传感器获取的横向加速度值的个数结合加速度传感器获取横向加速度值的频率进行确定。
14.根据权利要求1所述的控制方法，其中，所述轮缘润滑控制方法包括：
获取机车车辆提供的速度方波信号；所述速度方波信号为每周额定个数的方波信号；
利用加速度传感器获取垂直于机车车辆运行方向的横向加速度值；基于所述横向加速度值，确定振动能量；
机车车辆进入运行状态后，使用定距喷脂方式进行轮缘润滑控制：利用速度方波信号进行大间隔基础润滑的距离累积，当大间隔基础润滑的距离累积达到大间隔基础润滑距离的额定值，执行喷脂并重新开始利用速度方波信号进行大间隔基础润滑的距离累积；
在使用定距喷脂方式进行轮缘润滑控制过程中，当检测到振动能量大于能量阈值，暂停使用定距喷脂方式进行轮缘润滑控制，使用基于振动能量检测控制的润滑方式进行轮缘润滑控制：1)立即执行喷脂；2)喷脂结束后开始进行振动能量检测的距离累积直到达到振动能量检测距离的额定值，并确定在累积的振动能量检测距离内振动能量值超过能量阈值的次数占能量检测总次数的百分比；3)当所述百分比小于额定百分比时，停止使用基于振动能量检测控制的润滑方式进行轮缘润滑控制，继续继续进行大间隔基础润滑的距离累积使用定距喷脂方式进行轮缘润滑控制；当所述百分比不小于额定百分比时，根据所述百分比的数值确定执行喷脂的时机，并根据确定的喷脂时机执行喷脂，并循环执行步骤2)-步骤3)；其中，所述振动能量检测的距离累积利用加速度传感器获取的横向加速度值的个数结合机车车辆提供的速度方波信号以及轮径进行确定。
15.根据权利要求10所述的控制方法，其中，所述基于所述横向加速度值，确定振动能量通过下述方式实现：基于所述横向加速度值，确定加速度值的滑动方差数据即振动能量。
16.根据权利要求11-14任一项所述的控制方法，其中，所述基于所述横向加速度值，确定振动能量通过下述方式实现：基于所述横向加速度值，确定加速度值的滑动方差数据即振动能量。
17.根据权利要求1、13、14中任一项所述的控制方法，其中，根据所述百分比的数值确定执行喷脂的时机包括：
当所述百分比不超过10％时，继续累积1倍的振动能量检测时间或距离的额定值即为执行喷脂的时机；
当所述百分比大于10％不超过40％时，继续累积0.8倍的振动能量检测时间或距离的额定值即为执行喷脂的时机；
当所述百分比大于40％不超过60％时，继续累积0.5倍的振动能量检测时间或距离的额定值即为执行喷脂的时机；
当所述百分比大于60％不超过90％时，继续累积0.2倍的振动能量检测时间或距离的额定值即为执行喷脂的时机；
当所述百分比大于90％时，立即执行喷脂。
18.根据权利要求1、13、14中任一项所述的控制方法，其中，在使用大间隔基础润滑方式进行轮缘润滑控制过程中，当机车车辆离开运行状态时，停止轮缘润滑。
19.一种轮缘润滑控制系统，该系统包括：
机车车辆运行信号获取模块：用于获取机车车辆运行信号并输送至轮缘润滑控制模块输送；
振动能量检测模块：用于检测振动能量并输送至轮缘润滑控制模块；
轮缘润滑控制模块：用于实现机车车辆进入运行状态后，使用大间隔基础润滑方式进行轮缘润滑控制；其中，所述大间隔基础润滑为定时喷脂或定距喷脂；
在使用大间隔基础润滑方式进行轮缘润滑控制时，当检测到振动能量大于能量阈值，暂停使用大间隔基础润滑方式进行轮缘润滑控制，开始使用基于振动能量检测控制的润滑方式进行轮缘润滑控制；其中，使用基于振动能量检测控制的润滑方式进行轮缘润滑控制包括：
1)立即执行喷脂；2)喷脂结束后开始进行振动能量检测的时间或距离累积直到达到振动能量检测时间或距离的额定值，并确定在此次振动能量检测的时间或距离的累积过程中振动能量值超过能量阈值的次数占能量检测总次数的百分比；3)当所述百分比小于额定百分比时，停止使用基于振动能量检测控制的润滑方式进行轮缘润滑控制，继续使用大间隔基础润滑方式进行轮缘润滑控制；当所述百分比不小于额定百分比时，根据所述百分比的数值确定执行喷脂的时机，并根据确定的喷脂时机执行喷脂，喷脂结束后重新开始进行振动能量检测的时间或距离累积并循环执行步骤2)-步骤3)。
20.根据权利要求19所述的系统，其中，振动能量检测模块包括：
横向加速度值获取子模块：用于利用加速度传感器获取垂直于机车车辆运行方向的横向加速度值；
振动能量确定子模块：用于基于所述横向加速度值，确定振动能量。
21.根据权利要求19所述的系统，其中，所述轮缘润滑控制模块包括大间隔基础润滑子模块、基于振动能量检测控制的润滑子模块启动子模块和基于振动能量检测控制的润滑子模块；
所述大间隔基础润滑子模块包括：
第一启动单元：用于在系统启动时，启动大间隔基础润滑初始化单元；
大间隔基础润滑初始化单元：用于将大间隔基础润滑累积单元的累积数据初始化，初始化后启动运行状态判断单元；
运行状态判断单元：用于利用机车车辆运行信号判断机车车辆是否在运行状态；当机车车辆在运行状态则启用大间隔基础润滑累积单元；
大间隔基础润滑累积单元：用于进行大间隔基础润滑的时间或距离累积，当大间隔基础润滑的时间或距离累积达到大间隔基础润滑时间或距离的额定值则启用第一执行喷脂单元；
第一执行喷脂单元：用于执行喷脂，喷脂结束后启动大间隔基础润滑初始化单元；
所述基于振动能量检测控制的润滑子模块启动子模块包括：
第二启动单元：用于在基于振动能量检测控制的润滑子模块不运行时，启动能量值判断单元；
能量值判断单元：用于判断振动能量是否大于能量阈值；当振动能量大于能量阈值，强制锁定大间隔基础润滑累积单元暂停大间隔基础润滑累积单元的大间隔基础润滑的时间或距离累积并启动所述基于振动能量检测控制的润滑子模块；其中，大间隔基础润滑累积单元强制锁定后直到大间隔基础润滑累积单元接到解锁指令或者系统重新启动才能解除锁定；
所述基于振动能量检测控制的润滑子模块包括：
第二执行喷脂单元：用于在基于振动能量检测控制的润滑子模块启动后立即进行喷脂，喷脂结束后启用振动能量检测累积单元；
振动能量检测累积单元：用于对该单元中的数据初始化后，进行振动能量检测的时间或距离累积直到达到振动能量检测时间或距离的额定值，并确定在累积的振动能量检测时间或距离内振动能量值超过能量阈值的次数占能量检测总次数的百分比；当累积振动能量检测的时间或距离达到振动能量检测时间的额定值则启用百分比第一判断单元；
百分比第一判断单元：用于判断振动能量检测累积单元确定的百分比是否小于额定百分比；当小于额定百分比时，停止运行基于振动能量检测控制的润滑子模块，解锁大间隔基础润滑累积单元继续使用大间隔基础润滑累积单元进行大间隔基础润滑的时间或距离累积；当不小于额定百分比时，启动第三执行喷脂单元喷脂时机确定单元：
喷脂单元喷脂时机确定单元：用于根据所述百分比的数值确定第三执行喷脂单元执行喷脂的时机；并根据确定的喷脂时机启动第三执行喷脂单元；
第三执行喷脂单元：用于执行喷脂；喷脂结束后启动振动能量检测累积单元。
22.根据权利要求21所述的系统，其中，所述喷脂单元喷脂时机确定单元包括：
第一判断子单元：用于在启动喷脂单元喷脂时机确定单元后，判断振动能量检测累积单元确定的百分比是否小于10％；如果是，启动第一确定子单元；如果不是，启动第二判断子单元；
第一确定子单元：用于确定喷脂的时机为继续累积1倍的振动能量检测时间或距离的额定值后，并实现累积1倍的振动能量检测时间或距离的额定值，累积完成后启动第三执行喷脂单元；
第二判断子单元：用于在启动喷脂单元喷脂时机确定单元后，判断振动能量检测累积单元确定的百分比是否小于40％；如果是，启动第二确定子单元；如果不是，启动第三判断子单元；
第二确定子单元：用于确定喷脂的时机为继续累积0.8倍的振动能量检测时间或距离的额定值后，并实现累积0.8倍的振动能量检测时间或距离的额定值，累积完成后启动第三执行喷脂单元；
第三判断子单元：用于在启动喷脂单元喷脂时机确定单元后，判断振动能量检测累积单元确定的百分比是否小于60％；如果是，启动第三确定子单元；如果不是，启动第四判断子单元；
第三确定子单元：用于确定喷脂的时机为继续累积0.5倍的振动能量检测时间或距离的额定值后，并实现累积0.5倍的振动能量检测时间或距离的额定值，累积完成后启动第三执行喷脂单元；
第四判断子单元：用于在启动喷脂单元喷脂时机确定单元后，判断振动能量检测累积单元确定的百分比是否小于90％；如果是，启动第四确定子单元；如果不是，立刻启动第三执行喷脂单元；
第四确定子单元：用于确定喷脂的时机为继续累积0.2倍的振动能量检测时间或距离的额定值后，并实现累积0.2倍的振动能量检测时间或距离的额定值，累积完成后启动第三执行喷脂单元。
23.一种轮缘润滑控制器，该控制器包括输入接口、中央处理单元、输出接口和振动能量检测模块；其中，
输入接口用于接收机车车辆运行信号并向中央处理单元提供接收到的信号；
振动能量检测传感器用于采集振动能量检测所需要的信号并向中央处理单元提供该信号；
中央处理单元包括存储器和处理器；其中，存储器用于存放计算机程序；处理器用于执行存储器上所存放的程序，实现权利要求1-18任一项所述的轮缘润滑控制方法的步骤；
输出接口用于基于中央处理单元的处理结果向喷脂装置提供控制信号。
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