[发明专利]一种车辆走行部监测部件健康状态管理系统及方法

说明书

本发明公开了一种车辆走行部监测部件健康状态管理系统及方法，该系统包括：数据采集模块，数据处理模块，健康状态评估模块，剩余寿命预测模块和运维决策模块；通过采集监测部件的振动信号、温度数据以及冲击数据，计算得到相应特征参数，判断监测点位的失效模式，同时结合异常检测模型判断当前监测点位是正常还是异常，并输出异常值。通过监测点位历史异常值变化趋势判断当前健康状态与健康评分；采用健康评分结果、失效模式以及其他检修数据与运行参数，通过失效机理模型以及神经网络数理模型进行剩余使用寿命的预测，最终给出监测部件的运维决策建议。本发明实现了检修智能化，保障机械设备能够安全可靠高效运行。

技术领域

本发明涉及铁路运输安全监控以及列车故障检测技术领域，具体涉及一种车辆走行部监测部件健康状态管理系统及方法。

背景技术

铁路运输作为中国现代交通运输的支柱，是支撑社会和经济发展的核心力量，而安全始终是铁路运输的生命线。走行部轴承、齿轮作为机车最重要的部件，其工作由于高转速、高压力是故障高发部件。而轮对作为与轨道长期接触的承重端，受道路和地面情况影响较大。在现有的机车走行部部件故障诊断算法中，通常采对振动信号进行快速傅里叶变换得到相应频谱，判断频谱是否出现预先设定的旋转部件的特征频率，得到监测部件是否故障，再判断冲击强度的是否达到预先设定振动强度阈值得到报警级别。但是直接通过冲击强度大小进行报警级别判定并不能完全反应监测部件故障的发展程度，往往增加检修工作量且存在走行部故障得不到及时检修的安全隐患。

2020年4月《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》一经发布，智慧城轨的术语标准出现在了大众的眼前，结合大数据、智慧算法进行智慧城轨的建设，由原来的计划修变成故障修与预防修，不光是城轨也是整个轨道交通行业机遇与挑战。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷，本发明目的在于提供一种车辆走行部监测部件健康状态管理系统及方法，本发明第一个目的在于提出多源数据融合得到监测部件(监测部件包括齿轮、轴承、踏面等)异常趋势指标，通过异常趋势曲线的发展趋势进行监测部件健康状态分类与健康评分预测，实现对不同部件不同故障类型发展趋势的评估；

第二个目的结合历史数据、检修数据、健康状态结果提出车辆走行部监测部剩余使用寿命评估与预测，进而根据故障模式与健康状态、剩余使用寿命提出主动运维策略，有效提高运维效率，保障机械设备能够安全可靠高效运行，延长设备工作周期，避免巨大经济损失。

本发明通过下述技术方案实现：

一种车辆走行部监测部件健康状态管理系统，该系统包括：数据采集模块，数据处理模块，健康状态评估模块，剩余寿命预测模块和运维决策模块；

所述数据采集模块，用于获取车辆走行部监测部件的状态监测数据，所述状态监测数据包括振动信号、温度数据、冲击数据以及运行数据，所述运行数据包括转速、运行里程，运行工况等；

所述数据处理模块，用于根据采集的车辆走行部监测部件的状态监测数据，进行预处理和分析，计算对应走行部监测部件的振动特征数据、温度特征数据、冲击特征数据和运行特征数据，以及走行部监测部件失效模式；

所述健康状态评估模块，用于对不同走行部监测部件构建异常检测模型，并利用所述异常检测模型判断对应走行部监测部件正常或异常，输出异常指标；及通过走行部监测部件异常指标历史发展趋势判断监测部件所处的健康状态评估结果，所述健康状态评估结果包括健康状态与健康评分；

所述剩余寿命预测模块，用于对不同走行部监测部件构建故障模式损失函数与剩余寿命预测模型，利用所述预测模型对走行部监测部件进行剩余使用寿命预测；

所述运维决策模块，用于对健康状态与剩余寿命结果给出不同走行部监测部件的运维建议，指导车辆健康状态维护。

进一步地，所述数据采集模块采集的走行部监测部件包括齿轮、轴承和踏面。