CN113484003B - 制动控制电磁阀故障监测方法与监测设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种制动控制电磁阀故障监测方法与监测设备。其中，该方法包括：数据采集步骤，监测制动控制装置的各项数据并发送至处理模块，上述数据包括制动控制电磁阀的电压值、电阻值、环境参数以及预控容积的预控压力值；故障识别步骤，处理模块根据接收到的电压值、电阻值、环境参数以及预控压力值进行故障识别并将识别结果通过通信模块发送至电子制动控制单元，本申请可根据数据信息来预判制动控制电磁阀故障，以实现全面监测制动控制电磁阀的状态。

Description

制动控制电磁阀故障监测方法与监测设备

技术领域

本申请涉及轨道交通故障监测技术领域，特别是涉及制动控制电磁阀故障监测方法与监测设备。

背景技术

目前，国内外动车组、机车、城轨车辆等轨道交通车辆的制动系统主要采用微机控制电空制动系统形式，首先将微机系统的电信号转化为相应的压力空气信号，再以压力空气作为制动信号传递和制动力控制介质来完成制动功能。

在微机控制电空制动系统中，制动控制电磁阀是电信号转化为压力空气信号的核心部件，一般安装在制动控制装置内，可以根据电子控制单元(EBCU)的控制指令来调节空气压力，使预控气路产生与制动指令相对应的预控压力值，从而实现制动控制系统的电空信号转换。

制动控制电磁阀一般使用高速电磁阀，该阀的故障可能会引起制动不缓解、制动力不足或紧急制动功能异常等故障，危害轨道车辆的行车安全。该阀的使用工况复杂，即存在长时间带电的工况，又存在每秒动作几十次的高频动作工况，并且每个检修更换周期内的动作次数可达千万次级别，随着运用年限的增加，部分产品的性能会逐渐衰退。制动控制电磁阀的故障往往会经历从性能衰退、轻微故障到严重故障的过程。

公开号为CN112622861A的中国专利文献车辆减速器的监测系统种车辆减速器的监测系统，车辆减速器包括制动部件及控制制动部件动作的气动控制阀，气动控制阀包括主阀，主阀具有多个工作腔。监测系统包括：监测模块，至少用于采集监测数据，监测数据包括主阀的各工作腔的气压数据、命令和表示信号；控制终端，与监测模块通信连接，以接收监测数据。但是现有技术中监测数据并不全面。

目前针对相关技术中对于制动控制电磁阀使用过程中全面监测的问题，尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本申请实施例提供了一种制动控制电磁阀故障监测方法与监测设备，全面的监测制动控制电磁阀的运用情况，并在故障的早期阶段发现并报送给EBCU，以至少解决相关技术中无法全面监测的问题。

第一方面，本申请实施例还提出了一种制动控制电磁阀故障监测方法，包括以下步骤：

数据采集步骤，监测制动控制装置的各项数据并发送至处理模块，数据包括制动控制电磁阀的电压值、电阻值、环境参数以及预控容积的预控压力值；

故障识别步骤，处理模块根据接收到的电压值、电阻值、环境参数以及预控压力值进行故障识别并将识别结果通过通信模块发送至电子制动控制单元。

在其中一些实施例中，故障识别步骤包括断路/短路故障监测步骤，通过电阻采集模块监测电阻值，当电阻值为0Ω，则识别结果为相应制动控制电磁阀短路故障，当电阻值为无穷大时，则识别结果为相应制动控制电磁阀断路故障。

在其中一些实施例中，故障识别步骤还包括电阻监测步骤，在车辆上电时，通过温湿度采集模块采集环境参数中的温度值T，并通过电阻采集模块监测电阻值R_T，将电阻值按温度20℃采用以下修正公式进行修正：

其中，R_20℃表示修正到20℃后的电阻值，若该值超过制动控制电磁阀标准电阻要求则识别结果为制动控制电磁阀电阻异常。

在其中一些实施例中，故障识别步骤包括环境监测步骤，具体包括：

线圈温度监测步骤，根据电阻采集模块监测制动控制电磁阀的电阻值R_T，通过以下公式计算漆包线的实时温度：

其中，T₁为电磁线圈内部漆包线的实时温度，若T₁超过漆包线耐热温度或超过系统设定值，则识别结果为相应制动控制电磁阀线圈温度异常；

环境温度/湿度监测步骤，通过温湿度采集模块实时监测环境参数中的温度值和湿度值，当温度值超过预设系统要求温度值时则识别结果为环境温度异常，当湿度值超过预设系统要求湿度值时则识别结果为环境湿度异常。

在其中一些实施例中，故障识别步骤包括响应时间监测步骤，根据电压采集模块监测的制动控制电磁阀的高低电平和气压采集模块监测的预控压力值，计算充气电磁阀得电到预控压力值增加20kPa所用的响应时间t₁，以及排气电磁阀失电到预控压力值降低20kPa所用响应时间t₂，若响应时间超过预设系统要求响应时间则识别结果为相应制动控制电磁阀的响应时间参数异常。

在其中一些实施例中，故障识别步骤包括气压监测步骤，具体包括：

充气/排气能力监测步骤，当预控压力值为0kPa时，若充气电磁阀持续得电时间超过500ms，通过压力传感器监测500ms时的预控压力值，若该预控压力值小于预设系统要求压力值则识别结果为充气电磁阀的充气能力异常。

当预控压力值＞300kPa时，若排气电磁阀持续得电时间超过500ms，通过压力传感器监测初始预控压力值P₁和500ms时的预控压力值P₂并计算压力差，若压力差(P₁-P₂)小于预设系统要求压力差则识别结果为排气电磁阀的排气能力异常；

气密性监测步骤，若1min内充气电磁阀和排气电磁阀均无动作，则记录1min内的预控压力值的变化值，当该变化值超过预设系统要求变化值且预控压力值处于上升趋势时则识别结果为充气阀气密性异常，当该变化值超过预设系统要求变化值且预控压力值处于下降趋势时则识别结果为排气阀气密性异常；

若1min内充气电磁阀无动作、排气电磁阀动作多次，则识别结果为充气电磁阀气密性异常；

若1min内充气电磁阀动作多次、排气电磁阀无动作，则识别结果为排气电磁阀气密性异常；

若1min内充气电磁阀和排气电磁阀均多次动作，则抓取充气电磁阀维持失电状态、排气电磁阀维持得电状态的时间段，若时间段内预控压力值上升则识别结果为充气电磁阀气密性异常，若时间段内预控压力值下降则识别结果为排气电磁阀气密性异常。

在其中一些实施例中，故障识别步骤还包括动作次数监测步骤，根据电压采集模块采集制动控制电磁阀的得电状态和持续时间，当制动控制电磁阀得电时间≥5ms，则判断制动控制电磁阀动作一次，累计制动控制电磁阀的动作次数，当制动控制电磁阀达到预设寿命极限时则提醒更换。

第二方面，本申请实施例提供了一种制动控制电磁阀故障监测设备，应用第一方面的制动控制电磁阀故障监测方法，故障检测设备安装于制动控制装置的内部，故障监测设备包括：

故障识别模块，用于监测制动控制装置的各项数据，数据包括制动控制电磁阀的电压值、电阻值、环境参数以及预控容积的预控压力值；

处理模块，用于收集并处理故障识别模块的各数据；

通信模块，与电子制动控制单元电性连接，用于故障监测设备与电子制动控制单元之间的数据交互；

数据存储模块，用于存储各数据和处理模块的识别结果；

其中，故障识别模块采集制动控制装置内部的各数据并发送至处理模块，处理模块接收并将识别结果通过通信模块发送至电子制动控制单元。

在其中一些实施例中，制动控制电磁阀包括充气电磁阀和排气电磁阀，可根据电子制动控制单元的控制指令调节预控容积的预控压力值，故障识别模块包括：

气压采集单元，与预控容积连接的压力传感器连接，用于实时采集预控容积的预控压力值；

电压采集单元，与充气电磁阀和排气电磁阀连接，用于采集制动控制电磁阀的高低电平：

电阻采集单元，与充气电磁阀和排气电磁阀连接，用以采集制动控制阀的电阻值。

在其中一些实施例中，故障识别模块还包括：

环境采集单元，用于监测制动控制电磁阀的环境参数，环境参数包括温度值和湿度值。

相比于相关技术，本申请实施例提供的制动控制电磁阀故障监测方法与监测设备，本发明可根据数据信息来预判制动控制电磁阀故障，故障种类包含断路/短路故障、电阻异常、线圈温度异常、环境温度异常、环境湿度异常、响应时间参数异常、充气能力异常、排气能力异常、气密性异常、动作次数到限等，实现制动控制电磁阀的全面监测，有效降低制动系统严重故障的风险。

本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例中故障监测设备的结构框图；

图2为本申请优选实施例中故障监测设备的结构框图；

图3为本申请实施例的制动控制电磁阀故障监测方法的流程图；

图4为本申请实施例的故障识别步骤的流程图；

图5是根据本申请优选实施例的制动控制电磁阀故障监测方法的流程图；

图6为本申请实施例中电压采集模块采集制动控制电磁阀的响应时间示意图。

附图说明：

故障识别模块1；处理模块2；通信模块3；数据存储模块4

气压采集单元11；电压采集单元12；

电阻采集单元13；环境采集单元14；电子制动控制单元5；

充气电磁阀6；排气电磁阀7；预控容积8；压力传感器9；

CAN通信模块201；电压采集模块202；电阻采集模块203；

温湿度采集模块204；数据存贮模块205；

气压采集模块206；中央处理器207。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的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。

显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。

除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。

本实施例提供了一种制动控制电磁阀故障监测设备，如以下所使用的，术语“模块”、“单元”、“子单元”等可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的设备较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

其中，制动控制电磁阀包括充气电磁阀6和排气电磁阀7，可根据电子制动控制单元5的控制指令调节预控容积的预控压力值，故障检测设备安装于制动控制装置的内部，图1为本申请实施例中故障监测设备的结构框图，如图1所示，故障监测设备包括：

故障识别模块1，用于监测制动控制装置的各项数据，数据包括制动控制电磁阀的电压值、电阻值、环境参数以及预控容积8的预控压力值；

处理模块2，用于收集并处理故障识别模块的各数据；

通信模块3，与电子制动控制单元5电性连接，用于故障监测设备与电子制动控制单元5之间的数据交互；

数据存储模块4，用于存储各所述数据和所述处理模块的识别结果；

其中，故障识别模块1采集制动控制装置内部的各数据并发送至处理模块，处理模块2接收并将识别结果通过通信模块3发送至电子制动控制单元5。

通过上述设置，制动控制电磁阀故障监测设备采用模块化设计，可集成于电子控制单元(EBCU)内部；故障监测设备采用并联监控方式，不影响制动控制电磁阀和EBCU的既有功能及性能。同时，设置有数据存储模块4可实时存储制动控制电磁阀的各项状态数据和故障信息，为检修人员的日常检修工作中出现的故障情况提供了有力的数据支撑。

需要说明的是，故障监测设备可通过CAN通信模块与EBCU进行数据交互，并根据各项目的实际情况进行功能拓展。

在其中一些实施例中，故障识别模块1包括：

气压采集单元11，与预控容积8连接的压力传感器9连接，用于实时采集预控容积8的预控压力值；

电压采集单元12，与充气电磁阀6和排气电磁阀7连接，用于采集制动控制电磁阀的高低电平：

电阻采集单元13，与充气电磁阀6和排气电磁阀7连接，用以采集制动控制阀的电阻值。

在其中一些实施例中，故障识别模块1还包括：

环境采集单元14，用于监测制动控制电磁阀的环境参数，环境参数包括温度值和湿度值。

需要说明的是，由于故障监测设备和制动控制电磁阀都安装于制动控制装置内部，因此该模块采集的温度和湿度数据可认为是制动控制电磁阀的环境温度。

根据上述结构，故障监测设备可根据数据信息来全面监测预判制动控制电磁阀故障，故障种类包含断路/短路故障、电阻异常、线圈温度异常、环境温度异常、环境湿度异常、响应时间参数异常、充气能力异常、排气能力异常、气密性异常、动作次数到限等。

图2为本申请优选实施例中故障监测设备的结构框图，如图2所示，该故障监测设备包括CAN通信模块201、电压采集模块202、电阻采集模块203、温湿度采集模块204、数据存贮模块205、气压采集模块206和中央处理器207，其中：

CAN通信模块201：与EBCU进行信息交互、所述识别结果为故障信息。

电压采集模块202：采集EBCU给制动控制电磁阀的控制指令，即制动控制电磁阀的电压信息。

电阻采集模块203：采集制动控制电磁阀的电阻值。

温湿度采集模块204：采集制动控制电磁阀的环境温度，具体包括温度和湿度。

气压采集模块206：与预控容积上的压力传感器9相连，可实时采集预控压力值。

数据存贮模块205：存贮其它各模块的数据信息和故障判断信息。

中央处理器207：收集和处理故障监测设备的数据信息。

上述故障监测设备的核心部件包含CAN通信模块、电压采集模块、电阻采集模块、温湿度采集模块、数据存贮模块、气压采集模块和中央处理器等，可以降低制动系统严重故障的风险。

可根据数据信息来全面监测制动控制电磁阀故障，故障种类包含断路/短路故障、电阻异常、线圈温度异常、环境温度异常、环境湿度异常、响应时间参数异常、充气能力异常、排气能力异常、气密性异常、动作次数到限等。

需要说明的是，上述各个模块可以是功能模块也可以是程序模块，既可以通过软件来实现，也可以通过硬件来实现。对于通过硬件来实现的模块而言，上述各个模块可以位于同一处理器中；或者上述各个模块还可以按照任意组合的形式分别位于不同的处理器中。

本申请实施例还提出了一种制动控制电磁阀故障监测方法，该方法用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。图3为本申请实施例的制动控制电磁阀故障监测方法的流程图，如图3所示，包括以下步骤：

数据采集步骤S1，监测制动控制装置的各项数据并发送至处理模块，数据包括制动控制电磁阀的电压值、电阻值、环境参数以及预控容积8的预控压力值；

故障识别步骤S2，处理模块根据接收到的电压值、电阻值、环境参数以及预控压力值进行故障识别并将识别结果通过通信模块发送至电子制动控制单元5。

通过上述步骤，故障监测设备可实时存储制动控制电磁阀的各项状态数据和故障信息，为检修人员的日常检修工作中出现的故障情况提供了有力的数据支撑。

故障监测设备可全面的监测制动控制电磁阀的状态，其包含断路/短路、电阻、线圈温度、环境温度、环境湿度、响应时间、充排气能力、气密性和动作次数等项点，并根据数据提前预判制动控制电磁阀故障，能够有效降低制动系统严重故障的风险。

图4为本申请实施例的故障识别步骤的流程图，如图4所示，在其中一些实施例中，故障识别步骤S1包括断路/短路故障监测步骤S11，通过电阻采集模块监测制动控制电磁阀的电阻值，当电阻值为0Ω，则识别结果为相应制动控制电磁阀短路故障，当电阻值为无穷大时，则识别结果为相应制动控制电磁阀断路故障。

在其中一些实施例中，故障识别步骤S1还包括电阻监测步骤S12，在车辆上电时，通过温湿度采集模块监测环境参数中的温度值T，并通过电阻采集模块监测制动控制电磁阀的电阻值R_T，将电阻值按温度20℃采用以下修正公式进行修正：

其中，R20℃表示修正到20℃后的电阻值，若该值超过制动控制电磁阀标准电阻要求则所述识别结果为制动控制电磁阀电阻异常。

需要说明的是，在实际应用中，若制动控制装置1小时内未工作，可认为制动控制装置内温度传感器和电磁线圈内部的温度一致。

在其中一些实施例中，故障识别步骤S1包括环境监测步骤S13，具体包括：

线圈温度监测步骤S131，根据电阻采集模块监测制动控制电磁阀的电阻值R_T，通过以下公式计算漆包线的实时温度：

其中，T₁为电磁线圈内部漆包线的实时温度，若T₁超过漆包线耐热温度或超过系统设定值，则识别结果为相应制动控制电磁阀线圈温度异常。

制动控制电磁阀长时间得电后线圈温度升高，线圈温度过高会存在漆包线熔断的风险。

环境温度/湿度监测步骤S132，通过温湿度采集模块实时监测制动环境参数的温度值和湿度值，当温度值超过预设系统要求温度值时则识别结果为环境温度异常，当湿度值超过预设系统要求湿度值时则识别结果为环境湿度异常。

制动控制电磁阀在高湿环境下易产生锈蚀、绝缘性能下降等问题，在极端温度环境下易发生橡胶老化、硬化等问题，通过检测环境的温湿度值，根据制动控制电磁阀在不同环境下的损耗情况对制动控制电磁阀的损耗状况进行监测。

在其中一些实施例中，故障识别步骤S1包括响应时间监测步骤S14：

根据电压采集模块监测的制动控制电磁阀的高低电平和气压采集模块监测的预控压力值，计算充气电磁阀6得电到预控压力值增加20kPa所用的响应时间t₁，以及排气电磁阀7失电到预控压力值降低20kPa所用响应时间t₂，若响应时间超过预设系统要求响应时间则所述识别结果为相应制动控制电磁阀的响应时间参数异常。

通过上述步骤，本申请实施例提出了制动控制电磁阀响应时间测试方法。

需要说明的是，制动系统施加或调压过程中，预控容积的正常波动范围为±10kPa。本发明选择20kPa为测量值，但本发明并不以此为限制。

在其中一些实施例中，故障识别步骤S1包括气压监测步骤S15，具体包括：

充气/排气能力监测步骤S151，当预控压力值为0kPa时，若充气电磁阀6持续得电时间超过500ms，通过压力传感器9监测500ms时的预控压力值，若该预控压力值小于预设系统要求压力值则所述识别结果为充气电磁阀6的充气能力异常；

当预控压力值＞300kPa时，若排气电磁阀7持续得电时间超过500ms，通过压力传感器9监测初始预控压力值P₁和500ms时的预控压力值P₂并计算压力差，若压力差(P₁-P₂)小于预设系统要求压力差则所述识别结果为排气电磁阀7的排气能力异常；

气密性监测步骤S152，若1min内充气电磁阀6和排气电磁阀7均无动作，则记录1min内的预控压力值的变化值，当该变化值超过预设系统要求变化值且预控压力值处于上升趋势时则所述识别结果为充气阀气密性异常，当该变化值超过预设系统要求变化值且预控压力值处于下降趋势时则所述识别结果为排气阀气密性异常；

若1min内充气电磁阀6无动作、排气电磁阀7动作多次，则所述识别结果为充气电磁阀6气密性异常；

若1min内充气电磁阀6动作多次、排气电磁阀7无动作，则所述识别结果为排气电磁阀7气密性异常；

若1min内充气电磁阀6和排气电磁阀7均多次动作，则抓取充气电磁阀6维持失电状态、排气电磁阀7维持得电状态的时间段，若时间段内预控压力值上升则所述识别结果为充气电磁阀6气密性异常，若时间段内预控压力值下降则所述识别结果为排气电磁阀7气密性异常。

需要说明的是，系统处于保压状态时，充气电磁阀6应处于失电状态，排气电磁阀7应处于得电状态，预控压力值应稳定。

通过上述步骤，本申请实施例提出了一种制动控制电磁阀充气/排气能力测试方法和制动控制电磁阀气密性测试方法。

在其中一些实施例中，故障识别步骤S1还包括动作次数监测步骤S16，根据电压采集模块采集制动控制电磁阀的得电状态和持续时间，当制动控制电磁阀得电时间≥5ms，则判断制动控制电磁阀动作一次，累计制动控制电磁阀的动作次数，当制动控制电磁阀达到预设寿命极限时则提醒更换。

通过上述步骤，本申请实施例提出了一种制动控制电磁阀动作次数的测试方法。

需要说明的是，在轨道车辆制动系统中，制动控制电磁阀的动作次数数以千万计，并且动作次数受线路工况和控制方法的影响较大，为了避免个别制动控制电磁阀动作次数到达寿命极限而导致的故障，故障监测装置则记录了每只制动控制电磁阀的动作次数。

上述各步骤并行进行，实行并行监控，不影响制动控制电磁阀和EBCU的既有功能及性能。

图5是根据本申请优选实施例的制动控制电磁阀故障监测方法的流程图。

S501，监测是否存在断路/短路故障

通过电阻采集模块监测制动控制电磁阀的电阻值，若监测到电阻为0Ω则所述识别结果为相应电磁阀短路故障，若监测到电阻为无穷大则所述识别结果为相应电磁阀断路故障。

S502，监测电阻是否正常

若制动控制装置1小时内未工作，可认为制动控制装置内温度传感器和电磁线圈内部的温度一致。在车辆上电时，温湿度采集模块采集温度信息T，电阻采集模块检测制动控制电磁阀的电阻值R_T，然后将实测电阻值按温度20℃进行修正，修正公式如下：

其中R20℃表示修正到20℃后的电阻值，若该值超过电磁阀标准电阻要求则所述识别结果为电磁阀电阻异常。

S503，监测线圈温度是否正常

制动控制电磁阀长时间得电后线圈温度升高，线圈温度过高会存在漆包线熔断的风险。故障监测设备使用电阻法监测电磁线圈内部漆包线的实时温度T₁：即利用电阻采集模块监测制动控制电磁阀的电阻值R_T，通过以下公式计算漆包线的实时温度：

若漆包线的温度T₁超过漆包线耐热温度或超过系统设定值，则所述识别结果为相应电磁阀线圈温度异常。

S504，监测环境温度/湿度是否异常

制动控制电磁阀在高湿环境下易产生锈蚀、绝缘性能下降等问题，在极端温度环境下易发生橡胶老化、硬化等问题，因此使用温湿度采集模块可实时监测制动控制装置内部的温度和湿度信息。当温度超过系统要求时则识别结果为环境温度异常，当湿度超过系统要求时则识别结果为环境湿度异常。

S505，监测响应时间是否正常

如图6所示，电压采集模块采集制动控制电磁阀的高低电平，气压采集模块记录预控压力值。制动系统施加或调压过程中，预控容积的正常波动范围为±10kPa，计算充气电磁阀得电到预控压力值增加20kPa所用的响应时间t₁，以及计算排气电磁阀失电到预控压力值降低20kPa所用响应时间t₂，若响应时间超过系统要求则提示相应电磁阀的响应时间参数异常。

S506，监测充气/排气能力是否正常

当预控压力值为0kPa时，若充气电磁阀持续得电时间超过500ms，通过压力传感器记录500ms时的预控压力值，若该压力小于系统要求则提示充气电磁阀的充气能力异常。

当预控压力值＞300kPa时，若排气电磁阀持续得电时间超过500ms，通过压力传感器记录该初始预控压力值为P₁，以及记录500ms时的预控压力值P₂，若压力差(P₁-P₂)小于系统要求则提示排气电磁阀的排气能力异常。

S507，监测气密性是否正常

系统处于保压状态时，充气电磁阀应处于失电状态，排气电磁阀应处于得电状态，预控压力值应稳定。

若1min内充气电磁阀和排气电磁阀均无动作，则记录1min内的预控压力值变化值，当该值超过系统要求且预控压力值处于上升趋势时则所述识别结果为充气电磁阀气密性异常，当该值超过系统要求且预控压力值处于下降趋势时则所述识别结果为排气电磁阀气密性异常。

若1min内充气电磁阀无动作、排气电磁阀动作多次，则所述识别结果为充气电磁阀气密性异常。

若1min内充气电磁阀动作多次、排气电磁阀无动作，则所述识别结果为排气电磁阀气密性异常。

若1min内充气电磁阀和排气电磁阀都多次动作，则抓取充气电磁阀维持失电状态、排气电磁阀维持得电状态的时间段，若时间段内预控压力值上升则所述识别结果为充气电磁阀气密性异常，若时间段内预控压力值下降则所述识别结果为排气电磁阀气密性异常。

S508，监测动作次数是否达到寿命极限

在轨道车辆制动系统中，制动控制电磁阀的动作次数数以千万计，并且动作次数受线路工况和控制方法的影响较大，为了避免个别制动控制电磁阀动作次数到达寿命极限而导致的故障，故障监测装置则记录了每只制动控制电磁阀的动作次数。

鉴于制动控制电磁阀得电/失电5～10ms时即可动作，因此当电磁阀得电时间≥5ms则认为制动控制电磁阀动作一次，通过电压采集模块进行采集制动控制电磁阀的得电状态和持续时间，从而累计记录制动控制电磁阀的动作次数，当电磁阀达到预设的寿命极限时则会及时提示更换。

需要说明的是，在上述流程中或者附图的流程图中示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，例如，步骤S501-S508可以组合并行监测或同时并行监测。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种制动控制电磁阀故障监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

数据采集步骤，监测制动控制装置的各项数据并发送至一处理模块，所述数据包括所述制动控制电磁阀的电压值、电阻值、环境参数以及一预控容积的预控压力值；所述制动控制电磁阀包括充气电磁阀和排气电磁阀；

故障识别步骤，所述处理模块根据接收到的所述电压值、所述电阻值、所述环境参数以及所述预控压力值进行故障识别并将识别结果通过一通信模块发送至一电子制动控制单元；

所述故障识别步骤还包括响应时间监测步骤，根据一电压采集单元监测的所述制动控制电磁阀的高低电平和一气压采集单元监测的预控压力值，计算充气电磁阀得电到所述预控压力值增加20kPa所用的响应时间t₁，以及排气电磁阀失电到预控压力值降低20kPa所用响应时间t₂，若所述响应时间超过预设系统要求响应时间则所述识别结果为相应所述制动控制电磁阀的响应时间参数异常；

所述故障识别步骤包括气压监测步骤，具体包括：

充气/排气能力监测步骤，当预控压力值为0kPa时，若充气电磁阀持续得电时间超过500ms，通过压力传感器监测500ms时的预控压力值，若该所述预控压力值小于预设系统要求压力值则所述识别结果为所述充气电磁阀的充气能力异常；

当所述预控压力值＞300kPa时，若排气电磁阀持续得电时间超过500ms，通过所述压力传感器监测初始预控压力值P₁和500ms时的预控压力值P₂并计算压力差，若压力差(P₁-P₂)小于预设系统要求压力差则所述识别结果为所述排气电磁阀的排气能力异常；

气密性监测步骤，若1min内所述充气电磁阀和所述排气电磁阀均无动作，则记录1min内的所述预控压力值的变化值，当该所述变化值超过预设系统要求变化值且所述预控压力值处于上升趋势时则所述识别结果为充气阀气密性异常，当该所述变化值超过所述预设系统要求变化值且所述预控压力值处于下降趋势时则所述识别结果为排气阀气密性异常；

若1min内所述充气电磁阀无动作、所述排气电磁阀动作多次，则所述识别结果为所述充气电磁阀气密性异常；

若1min内所述充气电磁阀动作多次、所述排气电磁阀无动作，则所述识别结果为所述排气电磁阀气密性异常；

若1min内所述充气电磁阀和所述排气电磁阀均多次动作，则抓取所述充气电磁阀维持失电状态、所述排气电磁阀维持得电状态的时间段，若所述时间段内所述预控压力值上升则所述识别结果为所述充气电磁阀气密性异常，若所述时间段内所述预控压力值下降则所述识别结果为所述排气电磁阀气密性异常。

2.根据权利要求1所述的制动控制电磁阀故障监测方法，其特征在于，所述故障识别步骤包括断路/短路故障监测步骤，通过一电阻采集单元监测所述电阻值，当所述电阻值为0，则所述识别结果为相应所述制动控制电磁阀短路故障，当所述电阻值为无穷大时，则所述识别结果为相应所述制动控制电磁阀断路故障。

3.根据权利要求1所述的制动控制电磁阀故障监测方法，其特征在于，所述故障识别步骤还包括电阻监测步骤，在车辆上电时，通过一温湿度采集单元监测所述环境参数中的温度值T，并通过电阻采集单元监测所述电阻值R_T，将所述电阻值按温度20℃采用以下修正公式进行修正：

其中，R_20℃表示修正到20℃后的电阻值，若该值超过制动控制电磁阀标准电阻要求则所述识别结果为相应所述制动控制电磁阀电阻异常。

4.根据权利要求1所述的制动控制电磁阀故障监测方法，其特征在于，所述故障识别步骤还包括环境监测步骤，具体包括：

线圈温度监测步骤，根据一电阻采集单元监测的所述电阻值R_T，通过以下公式计算漆包线的实时温度：

其中，R_20℃表示修正到20℃后的电阻值，T₁为电磁线圈内部漆包线的实时温度，若T₁超过漆包线耐热温度或超过系统设定值，则所述识别结果为相应所述制动控制电磁阀线圈温度异常；

环境温度/湿度监测步骤，通过一温湿度采集单元实时监测所述环境参数的温度值和湿度值，当所述温度值超过预设系统要求温度值时则所述识别结果为环境温度异常，当湿度值超过预设系统要求湿度值时则所述识别结果为环境湿度异常。

5.根据权利要求1所述的制动控制电磁阀故障监测方法，其特征在于，所述故障识别步骤还包括动作次数监测步骤，根据一电压采集单元采集所述制动控制电磁阀的得电状态和持续时间，当所述制动控制电磁阀得电时间≥5ms，则判断所述制动控制电磁阀动作一次，累计所述制动控制电磁阀的动作次数，当所述制动控制电磁阀达到预设寿命极限时则提醒更换。

6.一种制动控制电磁阀故障监测设备，应用上述权利要求1-5任意一项所述的制动控制电磁阀故障监测方法，其特征在于，包括：

故障识别模块，用于监测制动控制装置的各项数据，所述数据包括制动控制电磁阀的电压值、电阻值、环境参数以及预控容积的预控压力值；

处理模块，用于收集并处理所述故障识别模块的各所述数据；

通信模块，与电子制动控制单元电性连接，用于所述故障监测设备与所述电子制动控制单元之间的数据交互；

数据存储模块，用于存储各所述数据和所述处理模块的识别结果；

其中，所述故障识别模块采集所述制动控制装置内部的各所述数据并发送至所述处理模块，所述处理模块接收并将所述识别结果通过所述通信模块发送至所述电子制动控制单元。

7.根据权利要求6所述的制动控制电磁阀故障监测设备，所述制动控制电磁阀包括充气电磁阀和排气电磁阀，其特征在于，所述故障识别模块包括：

气压采集单元，与所述预控容积连接的压力传感器连接，用于实时采集所述预控容积的所述预控压力值；

电压采集单元，与所述充气电磁阀和所述排气电磁阀连接，用于采集所述制动控制电磁阀的高低电平：

电阻采集单元，与所述充气电磁阀和所述排气电磁阀连接，用以采集所述制动控制电磁阀的电阻值。

8.根据权利要求7所述的制动控制电磁阀故障监测设备，其特征在于，所述故障识别模块还包括：

环境采集单元，用于监测所述制动控制电磁阀的所述环境参数，所述环境参数包括温度值和湿度值。