[发明专利]一种均衡风缸制动装置健康评估系统和方法

说明书

本发明公开了一种均衡风缸制动装置健康评估系统和方法，系统包括电流传感器、压力传感器和数据处理模块；依次将多个正常和已知故障类型的均衡风缸制动装置接入系统，分别按照以下步骤进行多次测试并记录测试数据：通过数据处理模块设置均衡风缸目标压力，并发送至电子制动控制单元；电子制动控制单元基于均衡风缸目标压力和实测压力，输出相应的控制信号给充风阀和排风阀，以控制均衡风缸进行充风或排风，并记录测试过程中各个传感器采集的数据，从中提取特征数据，训练健康评估模型；将待测均衡风缸制动装置接入健康评估系统进行测试，获取测试过程中的特征数据，输入训练好的健康评估模型，得到其健康评估结果。本发明能够精确评估均衡风缸制动装置的健康状态。

技术领域

本发明涉及一种均衡风缸制动装置健康评估系统和方法。

背景技术

均衡风缸制动装置作为列车制动系统中的一个关键子系统，其性能好坏直接影响着列车制动的性能。由于现有的列车故障诊断系统对于故障的诊断很大程度上依赖于专家系统和大量经验，且诊断方法单一，采用单一变量监控，故而受到很大的限制。现有的诊断系统无法预测均衡风缸制动装置的早期失效，但早期失效若不加处理，随着时间推移，失效将会逐渐恶化，在之后某个时间发生不可预估的损失。现有列车上的均衡风缸制动装置包括风源系统、均衡风缸、电子制动控制单元(EBCU)、充风阀、排风阀、压力传感器和空气管路；所述风源系统用于给均衡风缸提供风源；所述充风阀和排风阀用于控制均衡风缸进行充风和排风；所述压力传感器用于检测均衡风缸压力。现有均衡风缸制动装置的早期失效检测方法存在以下缺陷：(1)电磁阀作为均衡风缸制动装置的执行元件是一个容易损坏的器件，但现有方法难以实现电磁阀状态的监控，因为高速电磁阀的导通时间一般在10ms左右，其信号难以在现有列车上的均衡风缸制动装置中采集到；(2)压力传感器作为均衡风缸压力的采集设备，在系统中，常见的失效有偏置和漂移，现有的列车诊断系统采用的是单变量监控，当传感器失效时，其监控指标会大于其设定阈值，这种阈值监控手段严重依赖人为设定，效率较低；(3)管路泄漏严重依靠经验数据，且依赖于硬件冗余。

因此，有必要提供一种新的均衡风缸制动装置的早期失效检测方法。

发明内容

本发明所解决的技术问题是，针对现有技术的不足提供一种均衡风缸制动装置健康评估系统和方法，能够精确评估均衡风缸制动装置健康状态。

为了实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：

一种均衡风缸制动装置健康评估系统，包括第一电流传感器、第二电流传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、数据采集卡和数据处理模块；

所述第一电流传感器和第二电流传感器分别用于检测均衡风缸制动装置中充风阀电流和排风阀电流；第一压力传感器和和第二压力传感器分别用于检测均衡风缸制动装置中风源系统输出的总风压力和均衡风缸压力；

所述第一电流传感器、第二电流传感器、第一压力传感器和第二压力传感器的信号输出端均连接至数据采集卡，数据采集卡(通过USB)连接至数据处理模块；

首先，依次将多个正常和已知故障类型的均衡风缸制动装置接入健康评估系统，分别按照以下步骤进行多次测试(模拟列车运行工况，如制动缓解行为)并记录测试数据；

1)通过数据处理模块设置均衡风缸目标压力，并发送至均衡风缸制动装置中的电子制动控制单元；电子制动控制单元基于数据处理模块设置的均衡风缸目标压力和第二压力传感器检测到的均衡风缸压力，输出相应的控制信号给充风阀和排风阀，以控制均衡风缸进行充风或排风以达到均衡风缸目标压力；

2)记录测试数据：记录测试过程中第一电流传感器采集的充风阀电流(Icv)数据、第二电流传感器采集的排风阀电流数据(Idcv)、第一压力传感器采集的总风压力(Pmr)数据、第二压力传感器采集的均衡风缸压力(Pser)数据、以及均衡风缸制动装置中原有的压力传感器采集的压力(Per)数据；