FR3072408A1 - Procede et systeme de diagnostic de fonctionnement d'un dispositif automatique ou semi-automatique d'acces a un vehicule de transport - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de diagnostic de fonctionnement d'un dispositif automatique ou semi-automatique d'accÚs à un véhicule de transport comprenant au moins un ouvrant adapté à être actionné par une chaîne cinématique comportant au moins un moteur alimenté électriquement et ayant un codeur de position angulaire et/ou de vitesse de rotation associé et au moins un interrupteur. Ce procédé comporte des étapes, pour au moins un cycle d'actionnement de la chaîne cinématique entre une premiÚre et une deuxiÚme position parmi les positions d'ouverture et de fermeture et une deuxiÚme position, consistant à : - durant un dit cycle, acquérir (52) des informations relatives à la chaîne cinématique comprenant au moins une information représentative de l'énergie électrique consommée par le moteur, et/ou des informations de position et/ou de vitesse fournies par ledit codeur et/ou des informations binaires indiquant des positions d'interrupteurs, - découper (54) ledit cycle en une pluralité de segments fonctionnels en fonction desdites informations acquises, - calculer (56) au moins une valeur de descripteur par segment fonctionnel, - établir (58, 60) un diagnostic de fonctionnement comprenant une détection de dégradation en fonction d'au moins une partie desdites valeurs de descripteurs calculées.
Description
Procédé et système de diagnostic de fonctionnement d’un dispositif automatique ou semi-automatique d’accès à un véhicule de transport
La présente invention concerne un procédé de diagnostic de fonctionnement d’un dispositif automatique ou semi-automatique d’accès à un véhicule de transport, un système de diagnostic de fonctionnement d’un tel dispositif automatique ou semiautomatique et un véhicule de transport équipé d’un tel système.
L’invention se situe dans le domaine de la maintenance de véhicules de transport, en particulier de véhicules ferroviaires.
Le diagnostic de fonctionnement d’un système, en anglais « health status assessment >>, comprend la détection de dégradations susceptibles d’entraîner des défaillances et la caractérisation de chaque dégradation : l’identification du ou des composants à l’origine de la dégradation constatée, l’identification du type de dégradation et l’estimation de la sévérité de la dégradation.
Les dispositifs automatiques ou semi-automatiques d’accès à un véhicule concernés comprennent notamment les portes ou les comble-lacunes, également connus sous le nom de dispositifs anti-chute, du type comprenant au moins un ouvrant adapté à être actionné par une chaîne cinématique comportant au moins un moteur alimenté électriquement et ayant, possiblement un codeur de position angulaire et/ou de vitesse de rotation associé.
La réduction des coûts des opérations de maintenance, des pannes en service, ainsi que des périodes d’indisponibilité sont trois axes d’amélioration majeurs dans le domaine de l’industrie ferroviaire. Les dispositifs d’accès automatiques ou semiautomatiques, par exemple les portes d’accès voyageurs, représentent une part importante des perspectives d’amélioration car elles sont nombreuses sur un véhicule comme un train, les coûts de maintenance, la disponibilité des véhicules et la fiabilité étant alors d’autant plus impactés. C’est pourquoi il est fondamental d’assurer leur bon fonctionnement en surveillant l’évolution de leur état de santé au cours du temps. En particulier, l’objectif est double : détecter des dégradations susceptibles d’induire des défaillances et diagnostiquer (localiser, identifier et estimer la sévérité) ces dégradations, suffisamment en amont d’une survenue de panne et sans modification majeure des produits existants. Par exemple, le nombre de capteurs ou de cartes d’acquisition additionnels doit être limité.
De plus, il est important d’assurer le bon fonctionnement dans des marges de sécurité pré-établies, i.e. le système de diagnostic ne doit pas impacter la sécurité des dispositifs d’accès.
Enfin, en cas de défaillance prévue, il est utile d’identifier quels sont les composants, les parties de la chaîne cinématique ayant un comportement dégradé, les déréglages mécaniques, ainsi que les manques de consommables comme par exemple la graisse.
L’invention a pour objectif de fournir une détection de dégradations et un diagnostic de fonctionnement de dispositif automatique ou semi-automatique d’accès à un véhicule de transport dans ce contexte.
A cet effet, l’invention a pour objet un procédé de diagnostic de fonctionnement d’un dispositif automatique ou semi-automatique d’accès à un véhicule de transport comprenant au moins un ouvrant adapté à être actionné par une chaîne cinématique comportant au moins un moteur alimenté électriquement et ayant un codeur de position angulaire et/ou de vitesse de rotation associé et, de préférence, au moins un interrupteur, le dispositif d’accès étant mobile entre une position d’ouverture et une position de fermeture.
Ce procédé est caractérisé par des étapes, mises en œuvre par un processeur, pour au moins un cycle d’actionnement de la chaîne cinématique entre une première position parmi les positions d’ouverture et de fermeture et une deuxième position, différente de la première position, parmi les positions de fermeture et d’ouverture du dispositif d’accès, consistant à:
- durant un dit cycle, acquérir des informations relatives à la chaîne cinématique comprenant au moins une information représentative de l’énergie électrique consommée par le moteur, et/ou des informations de position et/ou de vitesse fournies par ledit codeur et/ou des informations binaires indiquant des positions d’interrupteurs de la chaîne cinématique d’actionnement,
- découper ledit cycle en une pluralité de segments fonctionnels en fonction desdites informations acquises,
- calculer au moins une valeur de descripteur par segment fonctionnel,
- établir un diagnostic de fonctionnement comprenant une détection de dégradation en fonction d’au moins une partie desdites valeurs de descripteurs calculées.
Avantageusement, le procédé de l’invention permet de caractériser chaque cycle d’actionnement de la chaîne cinématique en plusieurs segments fonctionnels, et par conséquent de caractériser finement son fonctionnement.
Le procédé selon l’invention peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, prises indépendamment ou dans toutes leurs combinaisons techniquement acceptables.
Le découpage en segments fonctionnels utilise en outre des informations d’accélération/décélération du moteur obtenues à partir d’informations fournies par ledit codeur.
Chaque segment fonctionnel a un intervalle temporel associé, et les descripteurs sont représentatifs de l’énergie électrique consommée durant ledit intervalle temporel et/ou d’une durée du segment fonctionnel.
Le procédé comporte une détermination d’informations d’accélération/décélération du moteur à partir des informations de position et/ou de vitesse fournies par ledit codeur, et lesdites valeurs de descripteur comprennent des valeurs représentatives de la vitesse ou de l’accélération/décélération moyenne du moteur pendant l’intervalle temporel associé à chaque segment.
Le procédé comporte, avant établissement d’un diagnostic, un calcul d’un indicateur de santé global en fonction d’une distance entre un vecteur comprenant la totalité des valeurs de descripteur calculées et un vecteur de valeurs de référence de descripteurs correspondantes préalablement mémorisées.
Selon une caractéristique, ladite distance est une distance statistique ou une distance euclidienne.
L’établissement d’un diagnostic de fonctionnement comporte une comparaison de la distance calculée à un seuil de bon fonctionnement prédéterminé.
En cas de détection de dégradation, le procédé comporte en outre :
- un calcul d’un ou plusieurs indicateurs de santé individuels par segment fonctionnel,
- un calcul d’au moins un vecteur signature comportant au moins une partie des indicateurs de santé individuels,
- estimation d’une mesure de similarité entre ledit vecteur signature et au moins un vecteur signature de référence représentatif d’un type de dégradation, et
- identification d’un type de dégradation en fonction de l’estimation d’une mesure de similarité.
Selon une caractéristique particulière, la mesure de similarité est une mesure de similarité cosinus.
Le procédé comporte en outre une estimation de valeur de sévérité de dégradation détectée, en fonction du vecteur signature et du vecteur signature de référence associé au type de dégradation identifié.
Une alarme est levée si une valeur de sévérité de dégradation détectée dépasse un seuil de sévérité prédéterminé.
Le procédé comporte, préalablement au découpage en segments fonctionnels, une acquisition d’informations de contexte, et le calcul d’au moins une valeur de descripteur par segment fonctionnel est effectué en fonction d’au moins une information de contexte.
Selon un autre aspect, l’invention a pour objet un système de diagnostic de fonctionnement d’un dispositif automatique ou semi-automatique d’accès à un véhicule de transport comprenant au moins un ouvrant adapté à être actionné par une chaîne cinématique comportant au moins un moteur alimenté électriquement et ayant un codeur de position angulaire et/ou de vitesse de rotation associé et, de préférence, au moins un interrupteur, le dispositif d’accès étant mobile entre une position d’ouverture et une position de fermeture. Ce système est caractérisé en ce qu’il comporte une unité de calcul comportant au moins un processeur, adapté à mettre en oeuvre, pour au moins un cycle d’actionnement de la chaîne cinématique entre une première position parmi les positions d’ouverture et de fermeture et une deuxième position, différente de la première position, parmi les positions de fermeture et d’ouverture du dispositif d’accès, des modules adaptés à :
- durant un dit cycle, acquérir des informations relatives à la chaîne cinématique comprenant au moins une information représentative de l’énergie électrique consommée par le moteur, et/ou des informations de position et/ou de vitesse fournies par ledit codeur et/ou des informations binaires indiquant des positions d’interrupteurs de la chaîne cinématique d’actionnement,
- découper ledit cycle en une pluralité de segments fonctionnels en fonction desdites informations acquises,
- calculer au moins une valeur de descripteur par segment fonctionnel,
- établir un diagnostic de fonctionnement comprenant une détection de dégradation en fonction d’au moins une partie desdites valeurs de descripteurs calculées.
L’invention a également pour objet un véhicule de transport comportant une pluralité de dispositifs d’accès automatiques ou semi-automatiques, chaque dispositif d’accès automatique ou semi-automatique comprenant au moins un ouvrant adapté à être actionné par une chaîne cinématique comportant au moins un moteur alimenté électriquement et ayant un codeur de position angulaire et/ou de vitesse de rotation associé, et étant équipé d’un système de diagnostic de fonctionnement du dispositif d’accès automatique ou semi-automatique tel que brièvement décrit ci-dessus.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles :
- la figure 1 illustre schématiquement un détail d’un véhicule ferroviaire équipé d’un système de diagnostic de fonctionnement de porte automatique ou semi-automatique selon un mode de réalisation ;
- la figure 2 est un synoptique des principales étapes d’un procédé de diagnostic de fonctionnement de porte automatique ou semi-automatique selon un mode de réalisation ;
- la figure 3 illustre schématiquement le découpage d’un cycle d’actionnement d’une chaîne cinématique d’une porte automatique ou semi-automatique en une pluralité de segments fonctionnels.
L’invention sera décrite ci-après dans son application au diagnostic de fonctionnement de portes automatiques ou semi-automatiques d’un véhicule de transport ferroviaire.
Il est entendu que l’invention n’est pas limitée à cette application, et s’applique de manière analogue pour le diagnostic de fonctionnement d’un autre dispositif automatique ou semi-automatique d’accès à un véhicule de transport, par exemple un comble-lacune, qui a pour but de combler une lacune horizontale entre le véhicule et la plateforme de chargement/déchargement (par exemple un quai de train ou de métro).
La figure 1 illustre schématiquement une portion de véhicule ferroviaire 2, relative à une porte automatique 4. En variante, il s’agit d’une porte semi-automatique, par exemple dont l’ouverture est actionnée par une action manuelle (e.g. appui sur un bouton poussoir, actionnement d’un module d’ouverture d’urgence ou actionnement d’un module d’ouverture en maintenance).
Dans la suite, la terminologie « porte » englobera à la fois les portes complètement automatiques et semi-automatiques.
Il est entendu qu’un véhicule ferroviaire comporte généralement plusieurs voitures attachées, et au moins autant de portes 4 que de voitures.
Le véhicule ferroviaire 2 est par exemple un train, tramway ou métro, plus généralement appelé matériel roulant.
Dans un mode de réalisation, les portes sont des portes automatiques ou semiautomatiques d’accès voyageurs. Cependant, l’invention n’est pas limitée à ce mode de réalisation.
La porte 4 comporte un dormant 6, c’est-à-dire un bâti, qui est une structure fixée ou intégrée à la caisse du véhicule ferroviaire et un ouvrant 8.
Dans un mode de réalisation, l’ouvrant 8 est formé par deux vantaux adaptés à coulisser dans des directions opposées pour réaliser une fermeture centrale. Bien entendu, d’autres modes de réalisation sont envisageables, par exemple un vantail unique adapté à coulisser pour réaliser les positions d’ouverture et de fermeture.
L’ouvrant 8 est actionné par une chaîne cinématique 10 comportant notamment un moteur 12 dont la rotation (illustrée par une flèche sur la figure 1) entraîne le déplacement de l’ouvrant 8 et l’ouverture (respectivement la fermeture) de la porte 4.
Le moteur 12 comporte une unité d’entraînement 14, alimentée électriquement par une source d’électricité non représentée. Par exemple, lorsque le véhicule 2 est un véhicule électrique, l’unité d’entraînement est une charge auxiliaire alimentée par la même source que le moteur principal (non représenté) du véhicule électrique. Cette source est par exemple une voie électrifiée.
L’intensité de courant électrique I et/ou la tension de courant électrique V d’alimentation de l’unité d’entraînement 14 sont contrôlées par une unité de contrôle 20 décrite ci-après.
Le moteur 12 comporte également ou est associé à un codeur de position angulaire et /ou de vitesse 16, qui est un capteur de type connu qui permet d’acquérir des informations de position angulaire ou de vitesse de rotation du moteur.
Ces informations sont transmises sous forme d’un signal de codeur SC à l’unité de contrôle 20.
L’unité de contrôle 20 est une unité comportant au moins un processeur 22, adapté à mettre en oeuvre des calculs en exécutant des instructions de code de programme. Il s’agit par exemple d’une carte électronique programmable. Elle comporte également des unités d’entrées/sorties 24, 26.
Elle comporte également un générateur d’horloge interne 28.
La chaîne cinématique 10 comporte également au moins un interrupteur 18, indiquant par exemple une position de porte fermée et/ou une position de porte verrouillée, et l’unité de contrôle 20 reçoit des informations 30 relatives à l’état d’ouverture/fermeture de chaque interrupteur 18.
De plus, optionnellement, l’unité de contrôle 20 reçoit d’autres informations 32 relatives à des éléments non représentés de la porte 4, comme par exemple un appui sur un bouton poussoir, une activation d’un module d’ouverture d’urgence ou de condamnation.
Optionnellement, l’unité de contrôle 20 reçoit des informations 34 relatives au véhicule 2, par exemple des ordres centralisés d’ouvertures/ fermetures, des informations de vitesse du train ou d’autorisation d’ouvertures.
Optionnellement, l’unité de contrôle 20 reçoit des informations de contexte 36, fournies par un système externe 35. Par exemple, les informations de contexte sont constituées de toute information permettant d’indiquer l’état du train et de son environnement lors de l’activation du système de diagnostic, par exemple les données météorologiques, comme par exemple la température extérieure, les données de localisation, les données internes au train, provenant par exemple du système de contrôle global du véhicule ferroviaire 2. Les informations de contexte 36 sont mémorisées. Leur utilisation dans un mode de réalisation sera décrite ci-après.
Dans tous les modes de réalisation, l’unité de contrôle 20 est adaptée à recevoir un signal de commande d’ouverture de la porte 4, ainsi qu’un signal de commande de fermeture de la porte 4. Suite à de tels signaux de commande d’ouverture ou de fermeture de la porte, l’unité de contrôle 20 est adaptée à commander le moteur 12.
Un cycle d’actionnement de la chaîne cinématique 10 est alors réalisé entre une première position parmi les positions d’ouverture et de fermeture et une deuxième position, différente de la première position, parmi les positions de fermeture et d’ouverture de ladite porte. Un tel cycle d’actionnement est caractérisé par une durée, et une énergie électrique d’actionnement de la chaîne cinématique, consommée pendant la durée de ce cycle.
De plus divers éléments de la chaîne cinématique 10, par exemple les interrupteurs 18, changent d’état pendant la durée d’un tel cycle.
Un système 40 de diagnostic de fonctionnement de la porte 4 comprend une unité de calcul 42 comportant au moins un processeur, adapté à exécuter des instructions de code mettant en oeuvre un procédé de diagnostic de fonctionnement tel que décrit en détail ci-après.
Dans un mode de réalisation, le système 40 de diagnostic de fonctionnement est implémenté dans l’unité de contrôle 20.
Dans une variante, il est implémenté par un calculateur électronique distinct de l’unité de contrôle 20, qui peut être embarqué par le véhicule ou distant.
Le système 40 de diagnostic de fonctionnement comporte également une unité de stockage 44, adaptée à mémoriser des données. L’unité 44 mémorise en particulier des valeurs de référence de descripteurs 46 comme expliqué plus en détail ci-après.
Plusieurs variantes de réalisation sont envisagées :
- selon une première variante, l’unité de calcul 42 et l’unité de stockage 44 sont embarquées à bord du matériel roulant ;
- selon une deuxième variante, l’unité de calcul 42 et l’unité de stockage 44 sont débarquées, par exemple dans un centre de traitement au sol et communiquent avec l’unité de contrôle 20, par exemple par une communication radio ;
- selon une troisième variante, l’unité de calcul 42 et l’unité de stockage 44 sont distribuées, comprenant une partie embarquée, et une partie au sol. Des exemples de traitements effectués en embarqué ou au sol seront donnés dans la suite de la description.
Le système 40 de diagnostic de fonctionnement reçoit en entrée des informations relatives à la chaîne cinématique 10, ainsi que des informations 32, 34 relatives au véhicule 2, et des commandes externes.
Ces informations comprennent au moins une mesure caractéristique de l’énergie électrique consommée par le moteur 12, par exemple une mesure de courant ou de tension, et des informations fournies par le codeur 16.
En sortie, le système de diagnostic de fonctionnement 40 fournit un diagnostic 48, comprenant, en cas de détection de dégradation(s), un rapport de fonctionnement et une caractérisation des dégradations détectées.
Le diagnostic est par exemple affiché sur un écran (non représenté) pour une action éventuelle d’un opérateur de maintenance, ou transmis à un système de supervision non représenté qui effectue des actions en conséquence.
Lorsque le système comprend un écran d’affichage, cet écran est de préférence distant, par exemple situé dans un centre de traitement au sol.
En variante ou en complément, le diagnostic 48 entraîne une levée d’alarme, par exemple visuelle ou sonore, permettant d’avertir un opérateur de maintenance de la nécessité d’intervenir pour éviter une panne en service.
Les principales étapes d’un mode de réalisation du procédé de diagnostic de fonctionnement d’un dispositif automatique ou semi-automatique d’accès à un véhicule de transport, implémenté par le système de diagnostic 40 sont illustrées à la figure 2. Le procédé est appliqué à une porte automatique ou semi-automatique dans le mode de réalisation décrit en détail.
Lors d’une première étape d’acquisition 52, des informations de fonctionnement de la chaîne cinématique de la porte automatique ou semi-automatique considérée sont acquises par divers moyens, par exemple par des capteurs ou par des acquisitions parallèles des signaux existants.
L’acquisition d’informations relatives au fonctionnement de la chaîne cinématique est effectuée à bord du matériel roulant (mode embarqué).
Dans un mode de réalisation, lorsque le système 40 et l’unité de stockage 44 sont embarqués, les informations de fonctionnement acquises sont mémorisées et toutes les étapes de traitement décrites ci-après sont effectuées à bord.
En variante, les informations de fonctionnement acquises sont temporairement stockées à bord dans une unité de stockage embarquée, puis transmises, par exemple à des intervalles de temps réguliers, pour stockage dans une unité de stockage distante et traitement par un système 40 distant, par exemple dans un centre de traitement au sol.
Les étapes 54 à 60 décrites en détail ci-après sont dans ce cas effectuées par le système 40 dans un centre de traitement au sol, à partir des informations de fonctionnement reçues par un moyen de communication.
L’acquisition 52 consiste à acquérir plusieurs types d’informations.
D’une part, on acquiert des informations représentatives de la quantité d’énergie électrique consommée pendant un cycle, notamment l’évolution du courant et de la tension pendant un cycle.
Ainsi, on obtient au moins un signal représentatif de la quantité d’énergie électrique consommée durant le cycle, par exemple un signal de courant et/ou un signal de tension consommés pendant le cycle.
D’autre part, le signal SC de codeur de position angulaire et/ou de vitesse de rotation est également obtenu durant cette étape d’acquisition 52. Ce signal fournit des informations de changement dans le mouvement, par exemple des accélérations ou des décélérations, ou changements de régime du moteur. De plus, le signal SC de codeur de position angulaire et/ou de vitesse de rotation est utilisable pour calculer des positions de l’ouvrant de la porte durant le cycle.
De plus, optionnellement, des informations binaires relatives à des positions d’ouverture et/ou de fermeture et/ou de verrouillage d’interrupteurs 18 sont également reçues à l’étape d’acquisition 52.
L’étape d’acquisition 52 est suivie d’une étape 54 de découpage du cycle en une pluralité de segments fonctionnels, en fonction des informations acquises à l’étape d’acquisition 52.
En effet, un cycle d’actionnement de la chaîne cinématique entre une première position, par exemple la position de fermeture de la porte et une deuxième position, par exemple la position d’ouverture, commence à un premier instant Tinit de réception d’un signal de commande d’ouverture ou d’ouverture d’un interrupteur donné de la chaîne cinématique ou par la détection d’un mouvement du moteur ou du codeur, et se termine à un deuxième instant Tfinai, par exemple donné par la réception d’une information de blocage de la porte ou par la détection d’une fin de mouvement du moteur.
Le découpage 54 consiste à découper le cycle compris entre [Tinit, Tfinai] en une pluralité de segments fonctionnels « Segment 1 >>, « Segment 2 >>,...., « Segment N >> tels que schématiquement illustré à la figure 3. Chaque segment « Segment n >> est défini par un instant initial Tn-i et un instant final Tn. Les segments fonctionnels ont des durées variables, chaque segment fonctionnel correspondant à une phase de fonctionnement du cycle d’actionnement de la porte. Les segments correspondent, par exemple, à des phases successives, d’accélération de la porte, de déplacement de la porte à une vitesse prédéterminée globalement constante et de décélération de la porte.
Dans un mode de réalisation, le découpage est effectué en utilisant des informations extraites du signal SC de codeur de position/vitesse, par exemple en se basant sur des changements de régime du moteur ou sur des positions spécifiques.
Selon une variante, le découpage est effectué en utilisant les informations binaires reçues qui indiquent diverses positions de la porte, combinées aux informations extraites du signal SC de codeur de position/vitesse, par exemple en se basant sur des changements de régime du moteur ou sur des positions spécifiques.
En variante ou en complément, les signaux représentatifs de la quantité d’énergie électrique consommée durant le cycle sont également utilisés pour ce découpage, en utilisant par exemple des principes de reconnaissance de formes.
Par exemple, la détection d’une rampe initiale ascendante ou descendante sur le courant moteur peut être utilisée pour détecter une mise en route de la porte en ouverture ou fermeture alors qu’une phase de courant stabilisée pendant un temps donné peut être utilisée pour indiquer la fin d’un cycle d’ouverture ou de fermeture.
Par exemple, un pic de courant peut déterminer son accélération/décélération, par exemple à l’approche d’une butée mécanique d’ouverture ou à l’approche d’une phase de verrouillage.
On peut également optionnellement utiliser des variables temporelles (temps fixe à partir d’un point) pour définir un nouveau segment.
L’étape 54 de découpage du cycle en segments fonctionnels est suivie d’une étape 56 de calcul de valeurs d’un ou plusieurs descripteurs par segment fonctionnel.
Les descripteurs sont préalablement définis et sélectionnés.
Par exemple, pour chaque segment, un ou plusieurs des descripteurs suivants sont choisis :
-une ou plusieurs valeurs relatives au courant et/ou à la tension de l’énergie électrique consommée pendant l’intervalle de temps associé au segment, comme par exemple la moyenne, la variance, l’intégrale du courant et/ou de la tension ;
-une ou plusieurs valeurs relatives au fonctionnement du moteur, par exemple la vitesse moyenne ou l’accélération/décélération moyenne pendant l’intervalle de temps associé au segment ;
-la durée temporelle d=Tn-Tn-i associée au segment fonctionnel Segment n ;
-les positions de la porte associées aux instants Tn-i de début de segment et Tn de fin de segment, obtenues grâce à l’information codeur, peuvent être optionnellement utilisées.
Sur la figure 3, à titre d’exemple schématique, les valeurs de descripteurs relatives au segment fonctionnel « Segment 1 >> sont notées νυ ...V1jK.
Les valeurs de descripteurs calculées sont représentatives de l’énergie électrique consommée par la chaîne cinématique durant chaque segment fonctionnel du cycle d’actionnement et/ou la durée de chaque segment fonctionnel et/ou des positions de la porte.
L’étape 56 de calcul de descripteurs par segment est suivie d’une étape 58 de calcul d’un ou plusieurs indicateurs de santé (en anglais, « health indicators >>) de la porte, incluant les deux types d’indicateurs de santé décrits ci-dessous.
On distingue deux types d’indicateurs de santé :
- un indicateur de santé individuel est associé à un descripteur et est relatif à un aspect particulier de l’état de fonctionnement. Par exemple, un indicateur de santé individuel relatif à un descripteur donné et à un segment donné est égal à une distance entre la valeur descripteur calculée pour le segment et une valeur de référence dudit descripteur ;
- un indicateur de santé global est calculé à partir des valeurs des descripteurs pour tous les segments, et quantifie l’état de santé global du système. Sa valeur est strictement positive. Plus sa valeur est proche de zéro, plus le système (ici, la porte automatique ou semi-automatique considérée) est sain. Plus sa valeur est élevée, plus le système est dégradé.
Dans un mode de réalisation, un indicateur de santé global est calculé par formation d’un vecteur global comprenant au moins une partie des valeurs des descripteurs, suivi par le calcul d’une distance, entre le vecteur global et un vecteur de référence correspondant, dans lequel chaque descripteur prend une valeur de référence préalablement mémorisée, par exemple une valeur dans un état dit sain.
Par exemple, la distance calculée est une distance statistique, par exemple la distance de Mahalanobis.
En variante, la distance calculée est une distance euclidienne.
L’étape 58 est suivie d’une étape 60 d’établissement d’un diagnostic de fonctionnement.
Cette étape comporte notamment la détection de dégradation, et dans le cas d’une détection de dégradation, la caractérisation de la dégradation, notamment l’identification du type de dégradation.
De plus, la caractérisation de la dégradation comporte, dans un mode de réalisation, la localisation de la dégradation, par exemple la détermination du ou des éléments de la chaîne cinématique ayant un fonctionnement dégradé, et l’estimation de la sévérité de la dégradation.
Dans un mode de réalisation, pour la détection de la dégradation, l’indicateur de santé global, calculé à l’étape 58 est comparé à des seuils de bon fonctionnement prédéterminés. Ces seuils de bon fonctionnement sont déterminés par une approche statistique à partir des exigences en termes de taux de fausse alarme et de taux de bonne détection. Une dégradation est détectée lorsque la valeur de l’indicateur de santé dépasse un seuil de bon fonctionnement prédéterminé.
Un rapport de fonctionnement est par exemple établi périodiquement (étape 62) et, en cas de détection de dégradation significative, une alarme est par exemple émise à l’étape 62.
Une dégradation significative est par exemple une dégradation détectée dont la sévérité estimée dépasse un seuil de sévérité prédéterminé.
Avantageusement, le procédé permet de détecter des dégradations avant qu’une défaillance ne survienne.
De plus, grâce à la pluralité de segments fonctionnels et à la pluralité des indicateurs de santé utilisés, il est également possible d’identifier le type de dégradation et d’identifier la partie de la chaîne cinématique dégradée, ou l’ajustement non respecté ou le consommable dégradé/absent.
Dans un mode de réalisation, pour identifier le type de dégradation, un vecteur signature est établi, comprenant au moins une partie des indicateurs de santé individuels calculés à l’étape 58. La partie des indicateurs de santé à prendre en considération pour un type de dégradation considéré est prédéterminée.
Une mesure de similarité entre le vecteur signature et chacun des vecteurs signatures de référence est calculée. Lesdits vecteurs signatures de référence sont constitués des indicateurs de santé individuels calculés à l’étape 58 pour chaque dégradation mémorisée, par exemple lors d’une phase de tests ou lors d’une constatation de dégradation, comme expliqué ci-après. L’identification et la localisation de la dégradation consiste alors à déterminer lequel desdits vecteurs signatures de référence a la plus grande similarité avec le vecteur signature calculé.
Par exemple, la mesure de similarité effectuée est une mesure de similarité cosinus.
De plus, il est également possible d’estimer la sévérité de la dégradation, définie comme le niveau de dégradation atteint entre l’état sain et l’état de dégradation maximum admissible. Dans un mode de réalisation, la sévérité de la dégradation est définie comme un nombre communément compris entre la valeur nulle et la valeur 1. Plus la valeur de ladite sévérité est proche de zéro, plus la dégradation est faible voire inexistante. Plus sa valeur est élevée, plus la dégradation est sévère.
Par exemple, la sévérité est calculée comme la norme de la projection du vecteur signature calculé sur le vecteur signature de référence pour la dégradation identifiée.
Avantageusement, le procédé permet alors l’identification, la localisation et la détermination de la sévérité d’une ou plusieurs dégradations sur la porte et permet d’effectuer la maintenance de manière plus précise.
Le procédé permet, par un suivi de l’historique des valeurs de sévérité mémorisées, de déterminer la probabilité de défaillance pour un horizon donné.
Avantageusement, la maintenance est alors effectuée à temps et permet d’éviter une défaillance de la porte.
Le procédé de l’invention a été décrit ci-dessus pour l’établissement de diagnostic de fonctionnement d’une porte lors de son utilisation.
Le procédé est également utilisable dans une phase amont de test, notamment sur banc de tests dédié, avant installation, notamment pour le calcul des valeurs caractéristiques de référence en fonctionnement nominal ou en fonctionnement dégradé.
De plus, en cas de constatation d’une dégradation durant un service commercial ou durant une opération de maintenance, après identification du type de dégradation et des éléments dégradés concernés et après estimation de la sévérité de la dégradation, il est possible de mémoriser les valeurs caractéristiques correspondantes afin de faciliter l’identification ultérieure d’une dégradation similaire.
Optionnellement, le système utilise également les informations de contexte 36, qui sont par exemple mémorisées dans l’unité de stockage 44.
Le contexte peut avoir une incidence sur la mesure, créant des perturbations. La sensibilité des indicateurs au contexte peut optionnellement être testée sur banc d’essai dédié.
On appelle contexte par la suite le vecteur constitué par l’ensemble des valeurs des informations de contexte dans une situation décrite.
Dans un mode de réalisation, les valeurs des descripteurs calculés sont recalées par rapport au contexte, par exemple par une méthode de régression.
Dans un autre mode de réalisation, on exécute une instance du système de diagnostic pour chaque classe de contexte. Une dite classe de contexte est définie comme étant un ensemble prédéfini de valeurs de contexte. Par exemple, le diagnostic d’une porte peut se faire à partir des mesures effectuées à un intervalle régulier sur une localisation définie pendant le parcours du véhicule ferroviaire.
Avantageusement, l’influence du contexte est réduite et le nombre de fausses alarmes, indiquant à tort une alarme de dégradation, est ainsi diminué.
Claims (14)
- REVENDICATIONS1. - Procédé de diagnostic de fonctionnement d’un dispositif automatique ou semiautomatique d’accès à un véhicule de transport comprenant au moins un ouvrant adapté à être actionné par une chaîne cinématique comportant au moins un moteur alimenté électriquement et ayant un codeur de position angulaire et/ou de vitesse de rotation associé et, de préférence au moins un interrupteur, le dispositif d’accès étant mobile entre une position d’ouverture et une position de fermeture, caractérisé en ce qu’il comporte des étapes, mises en oeuvre par un processeur, pour au moins un cycle d’actionnement de la chaîne cinématique entre une première position parmi les positions d’ouverture et de fermeture et une deuxième position, différente de la première position, parmi les positions de fermeture et d’ouverture, consistant à:- durant un dit cycle, acquérir (52) des informations relatives à la chaîne cinématique comprenant au moins une information représentative de l’énergie électrique consommée par le moteur, et/ou des informations de position et/ou de vitesse fournies par ledit codeur et/ou des informations binaires indiquant des positions d’interrupteurs de la chaîne cinématique d’actionnement,- découper (54) ledit cycle en une pluralité de segments fonctionnels en fonction desdites informations acquises,- calculer (56) au moins une valeur de descripteur par segment fonctionnel,-établir (58, 60) un diagnostic de fonctionnement comprenant une détection de dégradation en fonction d’au moins une partie desdites valeurs de descripteurs calculées.
- 2, - Procédé selon la revendication 1, dans lequel le découpage (54) en segments fonctionnels utilise en outre des informations d’accélération/décélération du moteur obtenues à partir d’informations fournies par ledit codeur.
- 3. - Procédé selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel chaque segment fonctionnel a un intervalle temporel associé, et dans lequel les descripteurs sont représentatifs de l’énergie électrique consommée durant ledit intervalle temporel et/ou d’une durée du segment fonctionnel.
- 4, - Procédé selon la revendication 3, comportant une détermination d’informations d’accélération/décélération du moteur à partir des informations de position et/ou de vitesse fournies par ledit codeur, et dans lequel lesdites valeurs de descripteur16 comprennent des valeurs représentatives de la vitesse ou de l’accélération/décélération moyenne du moteur pendant l’intervalle temporel associé à chaque segment.
- 5. - Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, comportant, avant établissement d’un diagnostic, un calcul d’un indicateur de santé global en fonction d’une distance entre un vecteur comprenant la totalité des valeurs de descripteur calculées et un vecteur de valeurs de référence de descripteurs correspondantes préalablement mémorisées.
- 6. - Procédé selon la revendication 5 dans lequel ladite distance est une distance statistique ou une distance euclidienne.
- 7. - Procédé selon l’une des revendications 5 ou 6, dans lequel l’établissement d’un diagnostic de fonctionnement comporte une comparaison de la distance calculée à un seuil de bon fonctionnement prédéterminé.
- 8. - Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel en cas de détection de dégradation, le procédé comporte en outre :- un calcul d’un ou plusieurs indicateurs de santé individuels par segment fonctionnel,- un calcul d’au moins un vecteur signature comportant au moins une partie des indicateurs de santé individuels,-estimation d’une mesure de similarité entre ledit vecteur signature et au moins un vecteur signature de référence représentatif d’un type de dégradation, et- identification d’un type de dégradation en fonction de l’estimation d’une mesure de similarité.
- 9- Procédé selon la revendication 8, dans lequel la mesure de similarité est une mesure de similarité cosinus.
- 10. - Procédé selon l’une des revendications 8 ou 9, comportant en outre une estimation de valeur de sévérité de dégradation détectée, en fonction du vecteur signature et du vecteur signature de référence associé au type de dégradation identifié.
- 11, - Procédé selon la revendication 10, dans lequel une alarme est levée si une valeur de sévérité de dégradation détectée dépasse un seuil de sévérité prédéterminé.
- 12, - Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant, préalablement au découpage en segments fonctionnels, une acquisition d’informations de contexte, et dans lequel le calcul d’au moins une valeur de descripteur par segment fonctionnel est effectué en fonction d’au moins une information de contexte.
- 13, -Système de diagnostic de fonctionnement d’un dispositif automatique ou semi-automatique d’accès à un véhicule de transport comprenant au moins un ouvrant adapté à être actionné par une chaîne cinématique comportant au moins un moteur alimenté électriquement et ayant un codeur de position angulaire et/ou de vitesse de rotation associé et, de préférence au moins un interrupteur, le dispositif d’accès étant mobile entre une position d’ouverture et une position de fermeture, caractérisé en ce qu’il comporte une unité de calcul comportant au moins un processeur, adapté à mettre en oeuvre, pour au moins un cycle d’actionnement de la chaîne cinématique entre une première position parmi les positions d’ouverture et de fermeture et une deuxième position, différente de la première position, parmi les positions de fermeture et d’ouverture, des modules adaptés à :- durant un dit cycle, acquérir des informations relatives à la chaîne cinématique comprenant au moins une information représentative de l’énergie électrique consommée par le moteur, et/ou des informations de position et/ou de vitesse fournies par ledit codeur et/ou des informations binaires indiquant des positions d’interrupteurs de la chaîne cinématique d’actionnement,- découper ledit cycle en une pluralité de segments fonctionnels en fonction desdites informations acquises,- calculer au moins une valeur de descripteur par segment fonctionnel,- établir un diagnostic de fonctionnement comprenant une détection de dégradation en fonction d’au moins une partie desdites valeurs de descripteurs calculées.
- 14, - Véhicule de transport comportant une pluralité de dispositifs d’accès automatiques ou semi-automatiques, chaque dispositif d’accès automatique ou semiautomatique comprenant au moins un ouvrant adapté à être actionné par une chaîne cinématique comportant au moins un moteur alimenté électriquement et ayant un codeur de position angulaire et/ou de vitesse de rotation associé, et étant équipé d’un système de diagnostic de fonctionnement de dispositif d’accès automatique ou semi-automatique conforme à la revendication 13.
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Effective date: 20190419 |
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