本發(fā)明涉及電力機(jī)車技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電力機(jī)車故障預(yù)測(cè)及健康管理的方法。

背景技術(shù)：

電力機(jī)車傳統(tǒng)的維修方法有預(yù)防性維修和故障維修。預(yù)防性維修是基于時(shí)間的定期維護(hù)，該方法確定的維護(hù)周期偏于保守，易產(chǎn)生過渡維修。故障維修則是在設(shè)備失效后進(jìn)行的維修，該方法易導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)重大經(jīng)濟(jì)損失。

由于傳統(tǒng)電力機(jī)車的維修方式存在檢修周期長和費(fèi)用過高的問題，因此一種新的維修方式隨之出現(xiàn)，即視情維修。視情維修采用對(duì)設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)故障進(jìn)行預(yù)測(cè)，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備全壽命周期進(jìn)行剩余壽命估算、維修及運(yùn)營管理，即實(shí)現(xiàn)故障預(yù)測(cè)及健康管理，以降低維護(hù)使用費(fèi)用，提高設(shè)備安全可靠性。

目前視情維修對(duì)設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控多通過人為來分析監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，人為的對(duì)故障進(jìn)行預(yù)測(cè)，當(dāng)檢測(cè)數(shù)據(jù)較大時(shí)，人為難以準(zhǔn)確判斷。并且各電力機(jī)車的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)較分散，難以及時(shí)的集中判斷各電力機(jī)車的運(yùn)行情況。

鑒于此，本發(fā)明人為此研制出一種電力機(jī)車故障預(yù)測(cè)及健康管理的方法，有效的解決了上述問題，本案由此產(chǎn)生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供的一種電力機(jī)車故障預(yù)測(cè)及健康管理的方法，可自動(dòng)進(jìn)行故障預(yù)測(cè)，并計(jì)算部件的剩余壽命，實(shí)現(xiàn)電力機(jī)車的健康管理，基于此，即可便于提出維修及電力機(jī)車運(yùn)營優(yōu)化策略。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種電力機(jī)車故障預(yù)測(cè)及健康管理的方法，包括如下步驟：

S1由內(nèi)置和外設(shè)在電力機(jī)車上的各傳感器實(shí)時(shí)采集和監(jiān)測(cè)電力機(jī)車不同部件的狀態(tài)特性參數(shù)數(shù)據(jù)和外部環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)；

S2將各參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和壓縮編碼，并將整理和壓縮編碼后的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至地面處理中心；

S3地面處理中心接收電力機(jī)車傳輸來的數(shù)據(jù)，并對(duì)電力機(jī)車不同部件的數(shù)據(jù)按接收的時(shí)序進(jìn)行分類提??；

S4利用模糊邏輯對(duì)電力機(jī)車的不同部件分別建立狀態(tài)評(píng)估模型，各狀態(tài)評(píng)估模型對(duì)按時(shí)序分類提取后的相對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，評(píng)估得出電力機(jī)車不同部件的性能、狀態(tài)和健康情況；

S5采用故障先兆和失效機(jī)理的診斷和預(yù)測(cè)方法并基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立故障預(yù)測(cè)模型，故障預(yù)測(cè)模型根據(jù)得出的電力機(jī)車不同部件的性能、狀態(tài)和健康情況進(jìn)行故障預(yù)測(cè)，計(jì)算剩余壽命，并記錄數(shù)據(jù)形成歷史數(shù)據(jù)庫。

進(jìn)一步，還包括S6、地面處理中心還內(nèi)置故障信息庫和檢修方案庫，地面處理中心根據(jù)故障預(yù)測(cè)結(jié)果與故障信息庫和檢修方案庫進(jìn)行比較后，輸出診斷分析報(bào)告和檢修方案，并記錄數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步，步驟S1中傳感器采用符合IEEE1451標(biāo)準(zhǔn)的智能傳感器，并設(shè)定采樣周期和頻率。

進(jìn)一步，步驟S1中傳感器采集和監(jiān)測(cè)的電力機(jī)車狀態(tài)特性參數(shù)數(shù)據(jù)的選擇方法為，將設(shè)備性能退化表現(xiàn)為性能參數(shù)的衰減，選取與退化失效相關(guān)的物理量作為故障的先兆特征，先兆特征作為傳感器采集和監(jiān)測(cè)選擇的目標(biāo)。

進(jìn)一步，所述先兆特征包括電流、電壓、溫度、位移、速度、加速度和振動(dòng)參數(shù)中的一種以上。

進(jìn)一步，步驟S1中傳感器采集和監(jiān)測(cè)的部件包括電力機(jī)車中的高壓設(shè)備、牽引設(shè)備、制動(dòng)設(shè)備、輔助設(shè)備、車門和/或煙火報(bào)警器，外部環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)包括電力機(jī)車外的天氣情況、氣溫和所處地理位置。

進(jìn)一步，步驟S2中無線網(wǎng)絡(luò)采用4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和/或GSM-R鐵路專用網(wǎng)絡(luò)。

采用上述方案后，本發(fā)明可自動(dòng)進(jìn)行故障預(yù)測(cè)，并計(jì)算部件的剩余壽命，實(shí)現(xiàn)電力機(jī)車的健康管理，基于此，即可便于提出維修及電力機(jī)車運(yùn)營優(yōu)化策略。

具體實(shí)施方式

為了進(jìn)一步解釋本發(fā)明的技術(shù)方案，下面通過具體實(shí)施例來對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡述。

本發(fā)明揭示的一種電力機(jī)車故障預(yù)測(cè)及健康管理的方法，包括如下步驟：

S1、由內(nèi)置和外設(shè)在電力機(jī)車上的各傳感器實(shí)時(shí)采集和監(jiān)測(cè)電力機(jī)車不同部件的狀態(tài)特性參數(shù)數(shù)據(jù)和外部環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)。其中傳感器采用符合IEEE1451標(biāo)準(zhǔn)的智能傳感器，具有自識(shí)別、自診斷及具有標(biāo)準(zhǔn)控制協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)接口的特點(diǎn)。并設(shè)定采樣周期和頻率，保證信息完整性的同時(shí)，減少信息存儲(chǔ)和通信負(fù)荷。

傳感器采集和監(jiān)測(cè)的電力機(jī)車狀態(tài)特性參數(shù)數(shù)據(jù)的選擇方法為，將設(shè)備性能退化表現(xiàn)為性能參數(shù)的衰減，選取與退化失效相關(guān)的物理量作為故障的先兆特征，先兆特征作為傳感器采集和監(jiān)測(cè)選擇的目標(biāo)。先兆特征包括電流、電壓、溫度、位移、速度、加速度和振動(dòng)參數(shù)中的一種以上。

傳感器采集和監(jiān)測(cè)的部件包括電力機(jī)車中的高壓設(shè)備、牽引設(shè)備、制動(dòng)設(shè)備、輔助設(shè)備、車門和/或煙火報(bào)警器。外部環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)包括電力機(jī)車外的天氣情況、氣溫和所處地理位置。

S2、將各參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和壓縮編碼，并將整理和壓縮編碼后的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至地面處理中心。無線網(wǎng)絡(luò)可采用4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)或GSM-R鐵路專用網(wǎng)絡(luò)，也可采用兩者的結(jié)合。

S3、地面處理中心對(duì)電力機(jī)車不同部件的數(shù)據(jù)按接收的時(shí)序進(jìn)行分類提取。比如高壓設(shè)備和制動(dòng)設(shè)備的數(shù)據(jù)分到不同類別下，同時(shí)同一部件不同時(shí)序傳回的數(shù)據(jù)也進(jìn)行分類，以便于后續(xù)數(shù)據(jù)分析處理。

S4、利用模糊邏輯對(duì)電力機(jī)車的不同部件分別建立狀態(tài)評(píng)估模型，各狀態(tài)評(píng)估模型對(duì)按時(shí)序分類提取后的相對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，評(píng)估得出電力機(jī)車不同部件的性能、狀態(tài)和健康情況。

S5、采用故障先兆和失效機(jī)理的診斷和預(yù)測(cè)方法并基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立故障預(yù)測(cè)模型，故障預(yù)測(cè)模型根據(jù)得出的電力機(jī)車不同部件的性能、狀態(tài)和健康情況進(jìn)行故障預(yù)測(cè)，計(jì)算剩余壽命，并記錄數(shù)據(jù)形成歷史數(shù)據(jù)庫。

S6、地面處理中心還內(nèi)置故障信息庫和檢修方案庫，地面處理中心根據(jù)故障預(yù)測(cè)結(jié)果與故障信息庫和檢修方案庫進(jìn)行比較后，輸出診斷分析報(bào)告和檢修方案，并記錄數(shù)據(jù)。

本發(fā)明可自動(dòng)進(jìn)行故障預(yù)測(cè)，并計(jì)算部件的剩余壽命，實(shí)現(xiàn)電力機(jī)車的健康管理，基于此，即可便于提出維修及電力機(jī)車運(yùn)營優(yōu)化策略，減少故障率，降低維修費(fèi)用，提高鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)的整體安全性。

以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍的限定。凡依本案的設(shè)計(jì)思路所做的等同變化，均落入本案的保護(hù)范圍。