CN114112446A - 一种轨道交通车辆走行部健康状态监测维护系统和方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及机械设备故障维护领域，尤其涉及一种轨道交通车辆走行部健康状态监测维护系统和方法，包括第一监测装置：设置于走行部底部，用于采集走行部的第一监测数据；第二监测装置：设置于轨道两侧，用于采集走行部图像；监测分析模块：用于提取第一监测数据和第二监测数据的特征值，将特征值与预设阈值相比较，根据比较结果确定各部件发生故障的风险等级；运行预测模块：根据历史经验数据、第一监测数据以及第二监测数据，分析走行部各部件在对应风险等级下的预期运行里程；维护确定模块：根据预期运行里程、走行部各部件对应的风险等级以及预设维护时间确定走行部的维护策略。本申请在减少故障发生的情况下，也减少维修资源的浪费。

Description

一种轨道交通车辆走行部健康状态监测维护系统和方法

技术领域

本申请涉及机械设备故障维护领域，尤其是涉及一种轨道交通车辆走行部健康状态监测维护系统和方法。

背景技术

在列车的运行过程，走行部部件会随着运行而发生损伤，进而可能会引发故障。走行部发生故障会影响列车的运营秩序，甚至可能引发事故，对人员造成伤害，特别是对于动车组列车，由于其运行的车速更快，其走行部部件的故障维护显得更为重要。

在相关的列车走行部部件的故障维护方法中，通常是提前做出时间规划，在预定的时间段对列车走行部进行检查和维修或者在列车发生故障时再维修，发明人认为相关技术中，在预定的时间规划对走行部进行维修，有很大的可能会出现所有部件并不需要维修但是也做了检查，或者很多部件在维修时间之前就已经出现故障了，一方面增加了故障的发生几率，另一方面也会有资源浪费。

发明内容

为了在减少故障发生的情况下，也减少维修资源的浪费，本申请提出了一种轨道交通车辆走行部健康状态监测系统和方法。

在本申请的第一方面，提出了一种轨道交通车辆走行部健康状态监测维护系统，包括：

第一监测装置：所述第一监测装置设置于走行部底部，用于采集走行部的第一监测数据，所述第一监测数据包括冲击数据、振动数据和温度数据；

第二监测装置：所述第二监测装置设置于轨道两侧，用于采集走行部图像，所述走行部图像包括整体图像和局部图像图像；

监测分析模块：用于接收所述第一监测数据和所述第二监测数据，提取所述第一监测数据和所述第二监测数据的特征值，将所述特征值与预设阈值相比较，根据所述特征值与预设阈值的比较结果确定各部件发生故障的风险等级，所述风险等级包括预故障等级、亚健康等级和低风险等级；

运行预测模块：用于获取所述走行部的历史经验数据，所述历史经验数据包括同规格列车的历史故障和维修记录以及运行数据，根据所述历史经验数据、所述第一监测数据以及所述第二监测数据，分析所述走行部各部件在对应风险等级下的预期运行里程；

维护确定模块：用于获取所述走行部各部件的预设维护时间，根据所述预期运行里程、走行部各部件对应的风险等级以及所述预设维护时间确定所述走行部的维护策略。

通过采用上述技术方案，由第一监测装置对走行部进行振动频率、冲击频率和各部件温度进行信息采集，第二监测装置对走行部的部件以及车轮进行图像采集，可用于分析车轮失圆状态以及走行部部件出现的擦伤剥离等故障，在由监测分析模块对两个监测装置监测的数据进行分析，确定走行部的各个部件当前的状态，即确定其处于的风险等级；运行预测模块根据同等规格的列车的历史经验数据和当前走行部的监测数据进行分析，获得走行部在当前监测状态下列车还可运行的里程；维护确定模块根据走行部预设的维护时间、列车的预期运行里程和各部件对应的风险等级确定各部件的维修时间，本申请是根据走行部各部件的当前损伤状态来判断的维修时间，若在预设维护时间里走行部的状态还未到达预故障等级，则无需按照预设维护时间来进行每一次的维护，节约了维修资源，另外，若走行部的当前状态在最近的预设维护时间段就会发生故障，则根据故障发生节点来确定部件的维护时间，大大减少了故障发生的几率。

进一步地，所述运行预测模块具体用于根据所述历史经验数据分析同规格列车在出现异常运行数据时至发生故障时的列车运行时间和运行里程关系，基于所述关系，根据所述第一监测数据和所述第二监测数据分析所述走行部各部件在对应风险等级下的预期运行里程。

进一步地，所述维护确定模块具体用于：根据所述风险等级确定处于预故障等级的部件；根据预期运行里程确定所述处于预故障等级部件的故障发生时间；根据所述处于预故障等级部件的预设维护时间，判断所述故障发生时间是否在所述预设维护时间的相近维护时间段之前，若否，则根据所述预设维护时间对所述语出预故障等级的部件进行维修，若是，则查找所述处于预故障等级的部件的关联部件。

进一步地，所述维护确定模块还用于：查找所述处于预故障等级部件的第一关联部件，所述第一关联部件为在所述预故障等级部件维修时，所述第一关联部件必须要进行拆卸的部件；判断所述处于预故障等级部件的故障发生时间是否在所述第一关联部件的预设维护时间的相近维护时间段之前；若否，则按照所述第一关联部件的预设维护时间的相近维护时间段为所述处于预故障等级部件进行维修；若是，则在所述处于预故障等级部件的故障发生时间之前的预设时间段为所述处于预故障等级部件进行维修。

在本申请的第二方面，提供了一种轨道交通车辆走行部健康状态监测维护方法，包括：

采集走行部的第一监测数据，所述第一监测数据包括冲击数据、振动数据和温度数据；

采集走行部图像，所述走行部图像包括整体图像和局部图像图像；

获取所述第一监测数据和所述第二监测数据，提取所述第一监测数据和所述第二监测数据的特征值，将所述特征值与预设阈值相比较，根据所述特征值与预设阈值的比较结果确定各部件发生故障的风险等级，所述风险等级包括预故障等级、亚健康等级和低风险等级；

获取所述走行部的历史经验数据，所述历史经验数据包括同规格列车的历史异常运行数据、故障维修记录以及运行里程数据，根据所述历史经验数据、所述第一监测数据以及所述第二监测数据，分析所述走行部各部件在对应风险等级下的预期运行里程；

获取所述走行部各部件的预设维护时间，根据所述走行部各部件的预期运行里程、对应的风险等级以及所述预设维护时间确定所述走行部的维修策略。

进一步地，所述分析所述走行部各部件在对应风险等级下的预期运行里程具体包括：根据所述历史经验数据分析同规格列车在出现异常运行数据时至发生故障时的列车运行时间和运行里程关系，基于所述关系，根据所述第一监测数据和所述第二监测数据分析所述走行部各部件在对应风险等级下的预期运行里程。

进一步地，所述根据所述走行部各部件的预期运行里程、对应的风险等级以及所述预设维护时间确定所述走行部的维修策略包括：

根据所述风险等级确定处于预故障等级的部件；

根据预期运行里程确定所述处于预故障等级部件的故障发生时间；

根据所述处于预故障等级部件的预设维护时间，判断所述故障发生时间是否在所述预设维护时间的相近维护时间段之前，若否，则根据所述预设维护时间对所述语出预故障等级的部件进行维修，若是，则查找所述处于预故障等级的部件的关联部件。

进一步地，所述查找所述处于预故障等级的部件的关联部件包括：

查找所述处于预故障等级部件的第一关联部件，所述第一关联部件为在所述预故障等级部件维修时，所述第一关联部件必须要进行拆卸的部件；

判断所述处于预故障等级部件的故障发生时间是否在所述第一关联部件的预设维护时间的相近维护时间段之前；

若否，则按照所述第一关联部件的预设维护时间的相近维护时间段为所述处于预故障等级部件进行维修；

若是，则在所述处于预故障等级部件的故障发生时间之前的预设时间段为所述处于预故障等级部件进行维修。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本申请各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：

图1是本申请实施例中轨道交通车辆走行部健康状态监测维护系统模块图。

图2是本申请实施例中轨道交通车辆走行部健康状态监测维护方法流程图。

附图标记说明：100、第一监测装置；200、第二监测装置；300、监测分析模块；400、运行预测模块；500、维护确定模块。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。

另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种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。另外，本文中字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在列车的运行过程，走行部部件会随着运行而发生损伤，进而可能会引发故障。走行部发生故障会影响列车的运营秩序，甚至可能引发事故，对人员造成伤害，走行部部件的故障维护显得更为重要。在相关的列车走行部部件的故障维护方法中，通常是提前做出时间规划，在预定的时间段对列车走行部进行检查和维修或者在列车发生故障时再维修，在预定的时间规划对走行部进行维修，有很大的可能会出现所有部件并不需要维修但是也做了检查，或者很多部件在维修时间之前就已经出现故障了，一方面增加了故障的发生几率，另一方面也会有资源浪费。为了可以减少故障的发生并且能减少一些维修资源的浪费，本申请提出了一种轨道交通车辆走行部健康状态监测维护系统和方法。

下面结合说明书附图对本申请实例中轨道交通车辆走行部健康状态监测维护系统和方法作进一步详细描述。

图1所示是本申请实施例中轨道交通车辆走行部健康状态监测维护系统模块图，如图1所示，该系统包括：第一监测装置100：第一监测装置100设置于走行部底部，用于采集走行部的第一监测数据，第一监测数据包括冲击数据、振动数据和温度数据；

第二监测装置200：第二监测装置200设置于轨道两侧，用于采集走行部图像，走行部图像包括整体图像和局部图像图像；

监测分析模块300：用于接收第一监测数据和第二监测数据，提取第一监测数据和第二监测数据的特征值，将特征值与预设阈值相比较，根据特征值与预设阈值的比较结果确定各部件发生故障的风险等级，风险等级包括预故障等级、亚健康等级和低风险等级；

运行预测模块400：用于获取走行部的历史经验数据，历史经验数据包括同规格列车的历史故障和维修记录以及运行数据，根据历史经验数据、第一监测数据以及第二监测数据，分析走行部各部件在对应风险等级下的预期运行里程；

维护确定模块500：用于获取走行部各部件的预设维护时间，根据预期运行里程、走行部各部件对应的风险等级以及预设维护时间确定走行部的维护策略。

下面对该系统做具体解释。

在本申请实施例中，第一监测模块设置于走行部底部，该装置可以包括多个振动传感器用于采集走行部各部件的振动频率，多个冲击传感器用户采集走行部的冲击频率，还包括多个温度传感器用于采集走行部各部件的温度；第二监测模块可以在轨道两侧设置多个不同方位的拍照设备，采集不同角度的走行部图像和车轮等局部的图像。监测分析模块300可按照预定的时间频率对接收到的第一监测装置100和第二监测装置200采集的信息进行特征值提取，特征值包括每个部件的在预定的时间段内的平均振动频率、冲击频率和/或温度，将提取的特征值和预存的各个部件的常规振动频率数据、冲击频率数据以及温度数据做比较，根据当前的监测数据处于预设对比阈值的位置，综合分析得出每个部件当前的风险等级，在一个示例中：监测分析模块300提取到电机在近五天的平均温度达到了69摄氏度，该型号的电机预存的阈值为小于50摄氏度为低风险、50摄氏度到70摄氏度为亚健康、高于70摄氏度为预故障，当前电机的平均温度达到了69摄氏度，与预设阈值相比，电机处于亚健康风险等级。

在一种可实现的方式中，在获取到各部件的风险等级之后，运行预测模块400首先从数据库中获取同车型的走行部历史经验数据，对历史经验数据中的信息进行分析得到该车型的走行部部件在出现异常数据后，一直到出现故障的这个时间段里，列车又运行的里程数，基于历史经验数据得到部件损伤度与可持续运行里程之间的关系，并根据当前走行部各部件的监测数据来分析在当前损伤程度下，列车还可运行多少里程，因列车每日的运行轨迹是预设好的，故可根据运行里程也可获取到可运行时长。

在本申请实施例中，维护确定模块500用于根据上述得到的数据来对列车的走行部各部件分析得到一个合理的维护策略，需要说明的是，列车的各组成部分均提前设置有固定时间的维修计划，即本申请实施例中的预设维护时间，在一个示例中：可设置为每8个月进行一次维护，每次的维护时间设置为五个工作日。根据预期运行里程、走行部各部件对应的风险等级以及预设维护时间确定所述走行部的维护策略，在一种可实现的方式中，在预设时间里，某次对走走行部各部件进行监测时，获取得到各个部件的风险等级，确定处于预故障等级的部件，对处于预故障等级的部件分析获取从现在的状态开始至发生故障的时间节点，确定发生故障的时间点为该部件的最终维修时间，将该处于预故障等级部件的最终维修时间与该部件的预设维护时间做分析，如果该节点恰巧处于预设维护时间的相近节点的维修时间段中或者在该节点之后，下个节点之前的超出一半时间内，则就根据预设维护时间的该维修时间节点来对该部件进行维修，如果最终维修时间处于最近的预设维护时间段之前，则需要寻找该部件相关联的部件是否处于需要维护的时间里，若有可与相关联部件一同进行维护，这样可节省很多的维修资源，减少不必要的浪费。

在一种可实现的方式中，查找相关部件的维护时间具体为，查找处于预故障等级部件的第一关联部件，第一关联部件为在预故障等级部件维修时必须要进行拆卸的部件；判断处于预故障等级部件的故障发生时间是否在第一关联部件的预设维护时间的相近维护时间段之前；若否，则按照第一关联部件的预设维护时间的相近维护时间段作为维护时间，为处于预故障等级部件和第一关联部件一同进行维修；若是，则在处于预故障等级部件的故障发生时间之前的预设时间段为处于预故障等级部件进行维修，在一个示例中，可设置在最终维修时间前的七个工作日作为维护时间。

以上为本申请实施例中系统的介绍，下面通过方法实施例，对本申请所述的方案进行进一步说明。

图2是本申请实施例中轨道交通车辆走行部健康状态监测维护方法流程图，如图2所示，该方法包括：

S201，采集走行部的第一监测数据，第一监测数据包括冲击数据、振动数据和温度数据。

S202，采集走行部整体图像和车轮图像。

S203，获取第一监测数据和所述第二监测数据，提取第一监测数据和第二监测数据的特征值，将特征值与预设阈值相比较，根据特征值与预设阈值的比较结果确定各部件发生故障的风险等级，风险等级包括预故障等级、亚健康等级和低风险等级。

S204，获取走行部的历史经验数据，历史经验数据包括同规格车辆的历史异常运行数据、故障维修记录以及运行里程数据，根据历史经验数据、第一监测数据以及第二监测数据，分析走行部各部件在对应风险等级下的预期运行里程。

S205，获取走行部各部件的预设维护时间，根据预期运行里程、走行部各部件对应的风险等级以及预设维护时间确定走行部的维修策略。

在一些实施例中，分析走行部各部件在对应风险等级下的预期运行里程具体包括：根据历史经验数据分析同规格车辆在出现异常运行数据时至发生故障时的车辆运行时间和运行里程关系，基于关系，根据第一监测数据和第二监测数据分析走行部各部件在对应风险等级下的预期运行里程。

在一些实施例中，根据走行部各部件的预期运行里程、对应的风险等级以及预设维护时间确定走行部的维修策略包括：根据风险等级确定处于预故障等级的部件；根据预期运行里程确定处于预故障等级部件的故障发生时间；根据处于预故障等级部件的预设维护时间，判断故障发生时间是否在预设维护时间的相近维护时间段之前，若否，则根据预设维护时间对语出预故障等级的部件进行维修，若是，则查找处于预故障等级的部件的关联部件。

在一些实施例中，查找处于预故障等级的部件的关联部件包括：查找处于预故障等级部件的第一关联部件，第一关联部件为在预故障等级部件维修时，第一关联部件必须要进行拆卸的部件；判断处于预故障等级部件的故障发生时间是否在第一关联部件的预设维护时间的相近维护时间段之前；若否，则按照第一关联部件的预设维护时间的相近维护时间段为处于预故障等级部件进行维修；若是，则在处于预故障等级部件的故障发生时间之前的预设时间段为处于预故障等级部件进行维修。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种轨道交通车辆走行部健康状态监测维护系统，其特征在于，包括：

第一监测装置：所述第一监测装置设置于走行部底部，用于采集走行部的第一监测数据，所述第一监测数据包括冲击数据、振动数据和温度数据；

第二监测装置：所述第二监测装置设置于轨道两侧，用于采集走行部图像，所述走行部图像包括整体图像和局部图像；

监测分析模块：用于接收所述第一监测数据和所述第二监测数据，提取所述第一监测数据和所述第二监测数据的特征值，将所述特征值与预设阈值相比较，根据所述特征值与预设阈值的比较结果确定各部件发生故障的风险等级，所述风险等级包括预故障等级、亚健康等级和低风险等级；

运行预测模块：用于获取所述走行部的历史经验数据，所述历史经验数据包括同规格列车的历史故障和维修记录以及运行数据，根据所述历史经验数据、所述第一监测数据以及所述第二监测数据，分析所述走行部各部件在对应风险等级下的预期运行里程；

维护确定模块：用于获取所述走行部各部件的预设维护时间，根据所述预期运行里程、走行部各部件对应的风险等级以及所述预设维护时间确定所述走行部的维护策略。

2.根据权利要求1所述的轨道交通车辆走行部健康状态监测维护系统，其特征在于，

所述运行预测模块具体用于根据所述历史经验数据分析同规格列车在出现异常运行数据时至发生故障时的列车运行时间和运行里程关系，基于所述关系，根据所述第一监测数据和所述第二监测数据分析所述走行部各部件在对应风险等级下的预期运行里程。

3.根据权利要求2所述的轨道交通车辆走行部健康状态监测维护系统，其特征在于，所述维护确定模块具体用于：

根据所述风险等级确定处于预故障等级的部件；

根据预期运行里程确定所述处于预故障等级部件的故障发生时间；

根据所述处于预故障等级部件的预设维护时间，判断所述故障发生时间是否在所述预设维护时间的相近维护时间段之前，若否，则根据所述预设维护时间对所述语出预故障等级的部件进行维修，若是，则查找所述处于预故障等级的部件的关联部件。

4.根据权利要求3所述的轨道交通车辆走行部健康状态监测维护系统，其特征在于，

所述维护确定模块还用于：

查找所述处于预故障等级部件的第一关联部件，所述第一关联部件为在所述预故障等级部件维修时，所述第一关联部件必须要进行拆卸的部件；

判断所述处于预故障等级部件的故障发生时间是否在所述第一关联部件的预设维护时间的相近维护时间段之前；

若否，则按照所述第一关联部件的预设维护时间的相近维护时间段为所述处于预故障等级部件进行维修；

若是，则在所述处于预故障等级部件的故障发生时间之前的预设时间段为所述处于预故障等级部件进行维修。

5.一种轨道交通车辆走行部健康状态监测维护方法，应用于如权利要求1至4任一项所述的走行部健康状态监测维护系统，其特征在于，包括：

采集走行部的第一监测数据，所述第一监测数据包括冲击数据、振动数据和温度数据；

采集走行部图像，所述走行部图像包括整体图像和局部图像；

获取所述第一监测数据和所述第二监测数据，提取所述第一监测数据和所述第二监测数据的特征值，将所述特征值与预设阈值相比较，根据所述特征值与预设阈值的比较结果确定各部件发生故障的风险等级，所述风险等级包括预故障等级、亚健康等级和低风险等级；

获取所述走行部的历史经验数据，所述历史经验数据包括同规格列车的历史异常运行数据、故障维修记录以及运行里程数据，根据所述历史经验数据、所述第一监测数据以及所述第二监测数据，分析所述走行部各部件在对应风险等级下的预期运行里程；

获取所述走行部各部件的预设维护时间，根据所述预期运行里程、走行部各部件对应的风险等级以及所述预设维护时间确定所述走行部的维修策略。

6.根据权利要求5所述的轨道交通车辆走行部健康状态监测维护方法，其特征在于，所述分析所述走行部各部件在对应风险等级下的预期运行里程具体包括：

根据所述历史经验数据分析同规格列车在出现异常运行数据时至发生故障时的列车运行时间和运行里程关系，基于所述关系，根据所述第一监测数据和所述第二监测数据分析所述走行部各部件在对应风险等级下的预期运行里程。

7.根据权利要求6所述的轨道交通车辆走行部健康状态监测维护方法，其特征在于，所述根据所述走行部各部件的预期运行里程、对应的风险等级以及所述预设维护时间确定所述走行部的维修策略包括：

根据所述风险等级确定处于预故障等级的部件；

根据预期运行里程确定所述处于预故障等级部件的故障发生时间；

根据所述处于预故障等级部件的预设维护时间，判断所述故障发生时间是否在所述预设维护时间的相近维护时间段之前，若否，则根据所述预设维护时间对所述语出预故障等级的部件进行维修，若是，则查找所述处于预故障等级的部件的关联部件。

8.根据权利要求7所述的轨道交通车辆走行部健康状态监测维护方法，其特征在于，所述查找所述处于预故障等级的部件的关联部件包括：

查找所述处于预故障等级部件的第一关联部件，所述第一关联部件为在所述预故障等级部件维修时，所述第一关联部件必须要进行拆卸的部件；

判断所述处于预故障等级部件的故障发生时间是否在所述第一关联部件的预设维护时间的相近维护时间段之前；

若否，则按照所述第一关联部件的预设维护时间的相近维护时间段为所述处于预故障等级部件进行维修；

若是，则在所述处于预故障等级部件的故障发生时间之前的预设时间段为所述处于预故障等级部件进行维修。

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