CN115782964B - 列车轴抱死故障的诊断方法、系统及列车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了列车轴抱死故障的诊断方法、系统及列车，其中，列车轴抱死故障的诊断方法包括如下步骤：判断车轴是否存在轴抱死故障；在判断为存在轴抱死故障后，判断空气制动防滑系统是否存在空气制动防滑超时；若不存在空气制动防滑超时，则直接向整车控制系统发送轴抱死故障信号；若存在空气制动防滑超时，则不向整车控制系统发送轴抱死故障信号。本申请在接收到轴抱死故障信号发生后，能够有效的排除因控制制动防滑超时造成的列车轴的低速运行，从而更精准的实现对列车轴抱死异常的监控，避免了轴抱死故障的误报，提升了列车运行的效率。

Description

列车轴抱死故障的诊断方法、系统及列车

技术领域

本发明涉及轨道交通中列车故障检测领域，特别是一种列车轴抱死故障的诊断方法、系统及列车。

背景技术

有轨列车如地铁等在运营的过程中一旦发生车轮轴抱死故障会为列车运行带来较大的麻烦，一方面出现轴抱死故障的时候很大可能会引起车轮擦伤，导致车轮回库后需要维护检修；另一方面，正线运营的列车在出现轴抱死故障的时候很有可能会发生紧急制动或牵引封锁，此时，需要司机或维护人员进行排查，严重时会引起清客下线，影响列车正常运营。因此，轴抱死故障的精准检测对列车的运行至关重要。

现有的有轨列车很少对轴抱死故障进行监控，轴抱死故障的判断仅仅根据车轴速度达到或接近零速，这种检测方式较为粗略，存在误报的风险，现有的轴抱死故障警报系统不利于司机进行误报的判断及维护处理，而一旦出现误报会影响列车的运行，从而降低了运行效率。

有鉴于此，有必要提出一种能够降低轴抱死故障误报，以实现精准高效监测的列车轴抱死故障的诊断方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种列车轴抱死故障的诊断方法，以解决现有技术中的不足，它在接收到轴抱死故障信号发生后，能够有效的排除因控制制动防滑超时造成的列车轴的低速运行，从而更精准的实现对列车轴抱死异常的监控，避免了轴抱死故障的误报，提升了列车运行的效率

本发明提供的列车轴抱死故障的诊断方法，包括如下步骤：

判断车轴是否存在轴抱死故障；

在判断为存在轴抱死故障后，判断空气制动防滑系统是否存在空气制动防滑超时；

若不存在空气制动防滑超时，则直接向整车控制系统发送轴抱死故障信号；若存在空气制动防滑超时，则不向整车控制系统发送轴抱死故障信号。

进一步的，“在判断为存在轴抱死故障后，判断空气制动防滑系统是否存在空气制动防滑超时”包括如下步骤：

判断空气制动防滑系统的防滑排风阀连续排风时间t1否超出第一预定时间T1，若t1超出第一预定时间T1则判定为存在空气制动防滑超时。

进一步的，“在判断为存在轴抱死故障后，判断空气制动防滑系统是否存在空气制动防滑超时”包括如下步骤：

判断刹车制动缸内的气压维持稳定状态的时间t2是否超出第二预定时间T2，若t2超出第二预定时间T2则判定为存在空气制动防滑超时。

进一步的，“判断空气制动防滑系统是否存在空气制动防滑超时”具体包括如下步骤：

通过速度传感器获取同一节车厢内一转向架的两个车轴的轴速；

防滑控制单元计算两个车轴的轴速差，判断轴速差是否超出一定范围；

在轴速差超出范围后控制防滑排气阀工作以调整制动缸内的气压；

硬件看门狗模块判断制动缸内的气压排放过程的时间或气压维持在稳定状态的时间是否超出预设值，并在超出预设值时判定为空气制动防滑超时。

进一步的，“判断车轴是否存在轴抱死故障”具体包括如下步骤：

判断是否允许轴抱死检测；

在允许轴抱死检测后，获取车轴速度V，并判断前车轴速度V是否小于第二速度值V2，在车轴速度V小于第二速度值V2的时候认定为出现轴抱死故障；

在车轴速度V不小于第三速度值V3时，不认定为出现轴抱死故障，其中，V3＝V2+ΔV2。

进一步的，“判断是否允许轴抱死检测”具体包括如下步骤：

获取当前车轴所在车厢组内的参考速度V0；

判断参考速度V0是否超出第一速度值V1；

在参考速度V0超出第一速度值V1时，判定为允许轴抱死检测；

在参考速度V0小于等于第四速度值V4时，则不允许轴抱死检测；其中，第四速度值V4＝V1-ΔV1。

进一步的，“获取当前车轴所在车厢组内的参考速度V0”具体包括如下步骤：

获取车厢组内所有车轴的速度，并挑选其中速度最大的车轴的速度作为参考速度V0。

本申请另一实施例还公开了一种列车轴抱死故障的诊断方法，包括如下步骤：

判断是否允许轴抱死检测；

在允许轴抱死检测后，判断车轴是否存在轴抱死故障；

在判断为存在轴抱死故障后，判断空气制动防滑系统是否存在空气制动防滑超时；

若不存在空气制动防滑超时，则直接向整车控制系统发送轴抱死故障信号；若存在空气制动防滑超时，则不向整车控制系统发送轴抱死故障信号。

进一步的，“判断是否允许轴抱死检测”包括如下步骤：

获取当前车轴所在车厢组内的参考速度V0；

判断参考速度V0是否超出第一速度值V1；

在参考速度V0超出第一速度值V1时，判定为允许轴抱死检测。

进一步的，“判断空气制动防滑系统是否存在空气制动防滑超时”具体包括如下步骤：

通过速度传感器获取同一节车厢内一转向架的两个车轴的轴速；

防滑控制单元计算两个车轴的轴速差，判断轴速差是否超出一定范围；

在轴速差超出范围后控制防滑排气阀工作以调整制动缸内的气压；

硬件看门狗模块判断制动缸内的气压排放过程的时间或气压维持在稳定状态的时间是否超出预设值，并在超出预设值时判定为空气制动防滑超时。

本申请另一实施例还公开了一种列车轴抱死故障诊断系统，包括：

第一判断单元，用于判断车轴是否存在轴抱死故障；

第二判断单元，用于在判断为存在轴抱死故障后，判断空气制动防滑系统是否存在空气制动防滑超时；

执行单元，用于在不存在空气制动防滑超时，直接向整车控制系统发送轴抱死故障信号；并在存在空气制动防滑超时，不向整车控制系统发送轴抱死故障信号。

本申请另一实施例还公开了一种列车，包括所述的轴抱死故障诊断系统。

与现有技术相比，本申请在接收到轴抱死故障信号发生后，能够有效的排除因控制制动防滑超时造成的列车轴的低速运行，从而更精准的实现对列车轴抱死异常的监控，避免了轴抱死故障的误报，提升了列车运行的效率。

附图说明

图1是本发明第一种实施例公开的列车轴抱死故障的诊断方法的流程示意图；

图2是本发明第一种实施例公开的列车轴抱死故障的诊断方法中判断是否出现轴抱死故障的流程示意图；

图3是本发明第一种实施例公开的列车轴抱死故障的诊断方法中判断是否允许轴抱死检测的流程示意图；

图4是本发明第二种实施例公开的列车轴抱死故障的诊断方法的流程示意图；

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本发明的实施例：公开了一种列车轴抱死故障的诊断方法，该轴抱死故障诊断方法用于判断车辆是否出现轴抱死故障，并将判定为出现轴抱死故障的信号向外发送至整车控制系统，从而实现对列车刹车制动过程中轴抱死异常的诊断与监控。

如图1所示，本实施例公开的包括列车轴抱死故障的诊断方法具体如下步骤：

判断车轴是否存在轴抱死故障；

在判断为存在轴抱死故障后，判断空气制动防滑系统是否存在空气制动防滑超时；

若不存在空气制动防滑超时，则直接向整车控制系统发送轴抱死故障信号；若存在空气制动防滑超时，则不向整车控制系统发送轴抱死故障信号。

现有技术中空气制动防滑系统在工作过程中会通过防滑排放阀对相应车轴上的制动缸内进行充气、排气等调整从而调整制动缸内的气压，进而调整施加在车轴上的刹车制动力，从而控制车轴的转速。

空气制动防滑系统主要根据速度差、减速度变化进行滑行检测，空气制动防滑系统主要由速度传感器、防滑控制单元和防滑排风阀组成，速度传感器能在低速时保持稳定的信号输出幅值；防滑控制单元能够根据速度差、减速度等多种滑行判据有效地防止滑行；防滑排风阀根据防滑控制单元的控制信号对制动缸内的气压进行控制，防滑排风阀有如下三种工作状态；充气、保压和排气。

研究发现在空气制动防滑系统调整车轴速度的过程中，如果出现空气制动防滑出现超时异常情况则容易被误判为轴抱死故障，但实际情况并不是。因此，容易出现轴抱死故障误报情况，现有技术的列车轴抱死异常故障的诊断方案不利于司机进行误报的判断及维护处理，而在出现误报后，会影响列车的运行，从而降低了列车的运行效率。

本实施例在接收到轴抱死故障信号发生后，能够有效的排除因控制制动防滑超时造成的列车轴的低速运行，从而更精准的实现对列车轴抱死异常的监控，避免了轴抱死故障的误报，提升了列车运行的效率。

在具体实施例中，“判断空气制动防滑系统是否存在空气制动防滑超时”具体包括如下步骤：

通过速度传感器获取同一节车厢内一转向架的两个车轴的轴速；

防滑控制单元计算两个车轴的轴速差，判断轴速差是否超出一定范围；

在轴速差超出范围后控制防滑排气阀工作以调整制动缸内的气压；

硬件看门狗模块判断制动缸内的气压排放过程的时间或气压维持在稳定状态的时间是否超出预设值，并在超出预设值时判定为空气制动防滑超时。

通常每节车有2个转向架，每个转向架有2根车轴，每根车轴上安装有2个车轮。每根车轴都配置一根速度传感器用于测量对应车轴轴速信息，连接至制动控制单元。

需要说明的是在通过速度传感器获取轴速之前还需要对速度传感器的有效性进行诊断，由制动控制单元进行速度传感器有效位诊断，只有当速度传感器没有出现异常时，速度传感器上传的数据信号才能够被用于下一步的诊断，也即当制动控制单元判断速度信息有效，则对应的速度传感器有效信号置位。本实施例中对速度传感器的有效性诊断采用现有的常规技术手段，本申请的设计点并不在此，因此，在此不再赘述。

制动控制单元内部的空气制动防滑系统包含有硬件看门狗模块，硬件看门狗模块会对制动缸内的气压在制动调整过程中的连续排气时间及制动缸内的保压时间进行监控，并根据监控的连续排气时间或制动缸内的保压时间判定是否存在空气制动防滑超时。

第一种方式可以通过制动缸内的连续排气时间作为判断标准，具体的，判断空气制动防滑系统的防滑排风阀连续排风时间t1否超出第一预定时间T1，若t1超出第一预定时间T1则判定为存在空气制动防滑超时。在本实施例第一预定时间T1可以为4s，防滑排风阀连续排风时间t1过长则指示了出现防滑超时的情况，对应为车轴件的速度差在调整的过程中相应车轴的速度控制的较低，从而被防抱死故障诊断系统检测到，从而发出防抱死故障的错误信号。

第二种方式可以通过监控制动缸内气压维持稳定状态的时间作为判断标准，具体的判断刹车制动缸内的气压维持稳定状态的时间t2是否超出第二预定时间T2，若t2超出第二预定时间T2则判定为存在空气制动防滑超时。在本实施例第二预定时间T2可以为8s，刹车制动缸内的气压维持稳定状态的时间t2过长则指示了出现防滑超时的情况，对应为车轴件的速度差在调整的过程中相应车轴的速度控制的较低，从而被防抱死故障诊断系统检测到，从而发出防抱死故障的错误信号。

需要说明的是第一预定时间T1和第一预定时间T2的具体数值根据实际需要进行设定，本申请并不对其具体限定，只是为了更清楚的描述给予了一定的赋值。

如图2所示，在本申请中“判断车轴是否存在轴抱死故障”具体包括如下步骤：

判断是否允许轴抱死检测；

在允许轴抱死检测后，获取车轴速度V，并判断前车轴速度V是否小于第二速度值V2，在车轴速度V小于第二速度值V2的时候认定为出现轴抱死故障；

在车轴速度V不小于第三速度值V3时，不认定为出现轴抱死故障，其中，V3＝V2+ΔV2。

如图3所示，“判断是否允许轴抱死检测”具体包括如下步骤：

获取当前车轴所在车厢组内的参考速度V0；

判断参考速度V0是否超出第一速度值V1；

在参考速度V0超出第一速度值V1时，判定为允许轴抱死检测；

在参考速度V0小于等于第四速度值V4时，则不允许轴抱死检测；其中，第四速度值V4＝V1-ΔV1。

在本申请中“获取当前车轴所在车厢组内的参考速度V0”具体包括如下步骤：

获取车厢组内所有车轴的速度，并挑选其中速度最大的车轴的速度作为参考速度V0。一个车厢组内由多节车厢组成，如一个车厢组可以由三节车厢组成，每一车厢的转向架上都有两个车轴，获取同一个车厢组内所以的车轴的轴速，判断所有轴速中最大的速度值作为参考速度V0，这个最大的速度值最能反映当前车辆行驶速度，这个最大速度值也反映出其接收到的刹车制动最少，因而能够保持最大转速。

本申请在确定是否出现轴抱死故障的判断依据还是当前车轴的速度V是否过低，也即当前车轴的速度V是否小于第二速度V2，只有在车轴速度V小于第二速度值V2的时候认定为出现轴抱死故障并发送轴抱死故障信号。在具体实施例中第二速度值V2可以为6km/h。

进一步的，为了更好的考虑速度的波动性，以更准确的进行监控，在车轴速度V不小于第三速度值V3时不发送轴抱死故障信号，也即此时允许轴抱死故障信号复位，其中，V3＝V2+ΔV2。ΔV2可以为4km/h，V3则相应的为10km/h。

在实际使用的过程中发现如果车轴转速过低的时候容易出现轴抱死故障诊断误报的情况，为了避免这种状况的出现，以实现更精准的诊断，本申请在进行轴抱死故障检测之前还需要判断是否允许轴抱死检测。

允许轴抱死检测的条件是当前的参考速度V0需要超出第一速度值V1，只有在参考速度处在高速运转的状态下，此时才允许对轴抱死进行检测，只有在允许轴抱死检测后才能获取轴抱死故障信号，并在获取轴抱死故障信号后再去判断是否存在误报。在本实施例中第一速度值V1可以为30km/h。

可以理解的是，如果参考速度V0较小，则指示了整车的运行状态较慢，车轴的转速也相对较慢，很容易被误判为轴抱死故障。

本申请通过上述的设计能够更精准的实现列车轴抱死诊断的准确性，从而能够有效的避免车速过低造成的轴抱死诊断的误报影响。

同样的，考虑到速度的波动性，以更准确的进行监控在参考速度V0小于等于第四速度值V4时，则不允许轴抱死检测，也即则允许轴抱检测信号复位；其中，第四速度值V4＝V1-ΔV1。其中，ΔV1可以为2kmh，第四速度值V4则相应的可以为28km/h。

本申请先通过参考速度V0判断当前是否处在相对高速运转的状态，以判断是否允许轴抱死检测，只有在参考速度V0处在相对高度的时候判定为允许轴抱死检测；在判断为允许轴抱死检测后，通过当前轴速是否小于预定值以确定是否满足存在轴抱死故障的前提条件，在判定为满足轴抱死故障的前提条件下，还需要排除是否是因为制动防滑超时造成的误报，只有排除误报后才能最终确定出现轴抱死故障并向整车控制系统发送轴抱死故障异常信号。

以下以一具体实施例展开描述：

首先，根据当前车厢组的参考速度V0判断是否允许进行轴抱死检测；具体的判断条件如下：

(1)当速度传感器有效信号置位时，也即速度传感器正常运行，当制动控制单元计算的参考速度V0大于V1(如30km/h)，则允许轴抱死检测信号置位，也即满足检测条件，允许进行轴抱死故障的检测；

(2)当速度传感器有效信号置位，且制动控制单元计算的参考速度V0小于等于V1-ΔV1(如30km/h-2kmh即28km/h)，则允许轴抱死检测信号复位；也即不满足轴抱死检测的条件，不允许轴抱死检测；

(3)当速度传感器有效信号复位，也即速度传感器出现异常的时候，则允许轴抱死检测信号复位，也即不满足轴抱死检测的条件，不允许轴抱死检测。相关真值表请参见表1。

在判断完是否允许进行轴抱死检测后对轴抱死故障信号进行判断：

关于轴抱死故障信号的诊断：具体包括如下

(1)当允许轴抱死检测信号复位，也即不允许轴抱死检测的时候，则轴抱死故障信号复位，也即不向整车控制系统发送轴抱死故障的信号；

(2)当防滑超时信号复位，也即不存在防滑超时问题，则轴抱死故障信号复位；

(3)当允许轴抱死检测信号置位，也即允许轴抱死检测，同时防滑超时信号同时置位，也即防滑超时信号不存在超时问题，且当前轴速小于V2(如6km/h，可调整)，则认定为轴抱死故障，即轴抱死信号置位，向整车控制系统发送轴抱死故障信号；

(4)当允许轴抱死检测信号置位，也即允许轴抱死检测，同时防滑超时信号同时置位，也即防滑超时信号不存在超时问题，且当前轴速大于等于V2+ΔV2(如6km/h+4km/h即10km/h)，则认定为不存在轴抱死故障，即轴抱死信号复位，不允许向整车控制系统发送轴抱死故障信号。相关真值表请参见表2。

表1允许轴抱死检测信号真值表

序号	速度传感器有效信号	参考速度V0	允许轴抱死检测信号
				1	1	＞V1	置位
2	1	≤V1-ΔV1	复位
				3	0	ˉ	复位

表2轴抱死故障信号真值表

如图4所示，本申请另一实施例还公开了一种列车轴抱死故障的诊断方法，包括如下步骤：

判断是否允许轴抱死检测；

在允许轴抱死检测后，判断车轴是否存在轴抱死故障；

在判断为存在轴抱死故障后，判断空气制动防滑系统是否存在空气制动防滑超时；

若不存在空气制动防滑超时，则直接向整车控制系统发送轴抱死故障信号；若存在空气制动防滑超时，则不向整车控制系统发送轴抱死故障信号。

其中，“判断是否允许轴抱死检测”包括如下步骤：

获取当前车轴所在车厢组内的参考速度V0；

判断参考速度V0是否超出第一速度值V1；

在参考速度V0超出第一速度值V1时，判定为允许轴抱死检测。

“判断空气制动防滑系统是否存在空气制动防滑超时”具体包括如下步骤：

通过速度传感器获取同一节车厢内一转向架的两个车轴的轴速；

防滑控制单元计算两个车轴的轴速差，判断轴速差是否超出一定范围；

在轴速差超出范围后控制防滑排气阀工作以调整制动缸内的气压；

硬件看门狗模块判断制动缸内的气压排放过程的时间或气压维持在稳定状态的时间是否超出预设值，并在超出预设值时判定为空气制动防滑超时。

本申请另一实施例还公开了一种列车轴抱死故障诊断系统，包括：

第一判断单元，用于判断车轴是否存在轴抱死故障；

第二判断单元，用于在判断为存在轴抱死故障后，判断空气制动防滑系统是否存在空气制动防滑超时；

执行单元，用于在不存在空气制动防滑超时，直接向整车控制系统发送轴抱死故障信号；并在存在空气制动防滑超时，不向整车控制系统发送轴抱死故障信号。

本申请另一实施例还公开了一种列车，包括所述的轴抱死故障诊断系统。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种列车轴抱死故障的诊断方法，其特征在于，包括如下步骤：

判断车轴是否存在轴抱死故障；

在判断为存在轴抱死故障后，判断空气制动防滑系统是否存在空气制动防滑超时；

若不存在空气制动防滑超时，则直接向整车控制系统发送轴抱死故障信号；若存在空气制动防滑超时，则不向整车控制系统发送轴抱死故障信号；

“在判断为存在轴抱死故障后，判断空气制动防滑系统是否存在空气制动防滑超时”包括如下步骤：

判断空气制动防滑系统的防滑排风阀连续排风时间t1否超出第一预定时间T1，若t1超出第一预定时间T1则判定为存在空气制动防滑超时；

判断空气制动防滑系统是否存在空气制动防滑超时”具体包括如下步骤：

通过速度传感器获取同一节车厢内一转向架的两个车轴的轴速；

防滑控制单元计算两个车轴的轴速差，判断轴速差是否超出一定范围；

在轴速差超出范围后控制防滑排气阀工作以调整制动缸内的气压；

硬件看门狗模块判断制动缸内的气压排放过程的时间或气压维持在稳定状态的时间是否超出预设值，并在超出预设值时判定为空气制动防滑超时。

2.根据权利要求1所述的列车轴抱死故障的诊断方法，其特征在于：“在判断为存在轴抱死故障后，判断空气制动防滑系统是否存在空气制动防滑超时”包括如下步骤：

判断刹车制动缸内的气压维持稳定状态的时间t2是否超出第二预定时间T2，若t2超出第二预定时间T2则判定为存在空气制动防滑超时。

3.根据权利要求1所述的列车轴抱死故障的诊断方法，其特征在于：“判断车轴是否存在轴抱死故障”具体包括如下步骤：

判断是否允许轴抱死检测；

在允许轴抱死检测后，获取车轴速度V，并判断前车轴速度V是否小于第二速度值V2，在车轴速度V小于第二速度值V2的时候认定为出现轴抱死故障；

在车轴速度V不小于第三速度值V3时，不认定为出现轴抱死故障，其中，V3=V2+ΔV2。

4.根据权利要求3所述的列车轴抱死故障的诊断方法，其特征在于：“判断是否允许轴抱死检测”具体包括如下步骤：

获取当前车轴所在车厢组内的参考速度V0；

判断参考速度V0是否超出第一速度值V1；

在参考速度V0超出第一速度值V1时，判定为允许轴抱死检测；

在参考速度V0小于等于第四速度值V4时，则不允许轴抱死检测；其中，第四速度值V4=V1-ΔV1。

5.根据权利要求4所述的列车轴抱死故障的诊断方法，其特征在于：“获取当前车轴所在车厢组内的参考速度V0”具体包括如下步骤：

获取车厢组内所有车轴的速度，并挑选其中速度最大的车轴的速度作为参考速度V0。

6.一种列车轴抱死故障的诊断方法，其特征在于，包括如下步骤：

判断是否允许轴抱死检测；

在允许轴抱死检测后，判断车轴是否存在轴抱死故障；

在判断为存在轴抱死故障后，判断空气制动防滑系统是否存在空气制动防滑超时；

若不存在空气制动防滑超时，则直接向整车控制系统发送轴抱死故障信号；若存在空气制动防滑超时，则不向整车控制系统发送轴抱死故障信号；

“判断是否允许轴抱死检测”包括如下步骤：

获取当前车轴所在车厢组内的参考速度V0；

判断参考速度V0是否超出第一速度值V1；

在参考速度V0超出第一速度值V1时，判定为允许轴抱死检测；

“判断空气制动防滑系统是否存在空气制动防滑超时”具体包括如下步骤：

通过速度传感器获取同一节车厢内一转向架的两个车轴的轴速；

防滑控制单元计算两个车轴的轴速差，判断轴速差是否超出一定范围；

在轴速差超出范围后控制防滑排气阀工作以调整制动缸内的气压；

硬件看门狗模块判断制动缸内的气压排放过程的时间或气压维持在稳定状态的时间是否超出预设值，并在超出预设值时判定为空气制动防滑超时。