一種機(jī)車鎖軸故障診斷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及機(jī)車故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種機(jī)車鎖軸故障診斷方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在機(jī)車傳動系統(tǒng)中，鎖軸故障屬于危及行車安全的走行部故障，它會造成電機(jī)發(fā) 熱嚴(yán)重、輪軌擦傷、列車中斷運輸?shù)纫幌盗袊?yán)重后果。傳統(tǒng)的鎖軸故障判斷通常是基于電機(jī) 速度與機(jī)車綜合速度之間差值是否超限的判斷原理，即通過采集機(jī)車多個鎖軸的速度，計 算得出機(jī)車的綜合速度值，當(dāng)某一鎖軸的速度低于機(jī)車綜合速度值且超過某個門檻值時， 則判斷為鎖軸故障，即當(dāng)VAxls-VTrain〈VTh時判斷為鎖軸故障，其中V Train為鎖軸的速度值，Vax1s為機(jī)車綜合速度值，VTh為門檻值。但采用這類方法，一方面由于其并沒有考慮到電機(jī)速度 傳感器也可能發(fā)生故障，即考慮檢測到的速度信號有效性問題，因而電機(jī)速度傳感器故障 時，會導(dǎo)致誤報鎖軸故障，造成不必要的救援，影響線路運行效率；另一方面，該類方法僅是 基于簡單的超限判斷原理，無法對具體的故障類型、故障源進(jìn)行定位，從而影響鎖軸故障診 斷的有效性及可用性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供實 現(xiàn)操作簡單、能夠綜合速度信號的有效性診斷鎖軸故障，故障診斷準(zhǔn)確度高且能夠?qū)崿F(xiàn)具 體故障工況類型判別的機(jī)車鎖軸故障診斷方法。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為： 一種機(jī)車鎖軸故障診斷方法，步驟包括： 1) 預(yù)先在待診斷鎖軸中速度傳感器處于不同故障工況時檢測機(jī)車運行時鎖軸速度，分 別獲取通過速度采集電路采集到的兩路速度檢測信號，建立待診斷鎖軸中速度傳感器的故 障工況與兩路速度檢測信號之間對應(yīng)關(guān)系； 2) 實時獲取待診斷鎖軸中速度傳感器的兩路速度檢測信號，并進(jìn)行有效性判斷，如果 為有效檢測信號，轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟3);否則判定為無效檢測信號，診斷為速度傳感器故障，根 據(jù)所述對應(yīng)關(guān)系確定對應(yīng)的故障工況并退出； 3) 由機(jī)車中多個鎖軸所對應(yīng)的速度計算當(dāng)前機(jī)車綜合速度值，并根據(jù)所述當(dāng)前機(jī)車綜 合速度值、步驟2)獲取的兩路速度檢測信號診斷鎖軸的故障狀態(tài)。
[0005] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：所述故障工況包括所述速度傳感器的電源輸入兩端或 速度信號兩路輸出端中，一端斷線故障或兩端同時斷線故障。
[0006] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述對應(yīng)關(guān)系具體包括：若機(jī)車運行時兩路速度檢測 信號均為持續(xù)低電平，對應(yīng)所述電源輸入兩端中正端斷線故障工況，或速度信號兩路輸出 端同時斷線故障；若機(jī)車運行時兩路速度檢測信號均為持續(xù)高電平，對應(yīng)所述電源輸入兩 端中負(fù)端斷線故障工況；若兩路速度檢測信號中一路為脈沖信號、另一路為持續(xù)低電平，對 應(yīng)故障工況為速度信號兩路輸出端中為持續(xù)輸出低電平的一端斷線。
[0007] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，，所述步驟2)的具體步驟為： 2. 1)實時獲取待診斷鎖軸中速度傳感器的兩路速度檢測信號； 2. 2)對所述步驟2. 1)獲取的兩路速度檢測信號進(jìn)行有效性判斷，若所述兩路速度檢測 信號均為有效脈沖信號，診斷當(dāng)前速度傳感器處于正常狀態(tài)，轉(zhuǎn)入步驟3);若所述兩路速度 檢測信號中存在電平信號且當(dāng)前機(jī)車處于運行狀態(tài)，則判定為無效檢測信號，診斷為速度 傳感器斷線故障，轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟2. 3); 2. 3)判斷所述步驟2. 1)獲取的兩路速度檢測信號的狀態(tài)，并根據(jù)所述對應(yīng)關(guān)系確定對 應(yīng)的故障工況，定位得到故障工況點。
[0008] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟2. 2)中兩路速度檢測信號均為有效脈沖信號 的判定步驟為：若所述兩路速度檢測信號均為脈沖信號，分別計算所述兩路速度檢測信號 的值與當(dāng)前機(jī)車綜合速度值之間差值；若所述差值均在預(yù)設(shè)速度有效范圍內(nèi)時，判定均為 有效脈沖信號；否則判定為無效脈沖信號，且診斷為對應(yīng)的速度傳感器故障。
[0009] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟3)中診斷鎖軸的故障狀態(tài)的具體步驟為：分 別計算所述當(dāng)前機(jī)車綜合速度值與所述步驟2)獲取的兩路速度檢測信號的值之間差值； 判斷所述差值的大小，如果所述差值超過預(yù)設(shè)有效范圍內(nèi)時，預(yù)判定鎖軸發(fā)生故障；否則判 定鎖軸未發(fā)生故障。
[0010] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括最終故障判定步驟4)，具體步驟為：當(dāng)預(yù)判定 鎖軸發(fā)生故障時，判斷所述當(dāng)前機(jī)車綜合速度值、所述步驟2)獲取到的兩路速度檢測信號 的值是否在預(yù)設(shè)第一時間段內(nèi)均處于對應(yīng)的預(yù)設(shè)故障范圍內(nèi)，以及機(jī)車啟動后預(yù)設(shè)第二時 間段內(nèi)速度傳感器輸出的兩路速度信號是否發(fā)生過變化，如果均為是，則最終判定鎖軸發(fā) 生故障。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于： 1) 本發(fā)明通過預(yù)先對各種故障工況下的速度檢測信號進(jìn)行分析，由各種故障工況下 速度檢測信號的特征建立故障工況與速度檢測信號的對應(yīng)關(guān)系，在實時鎖軸故障診斷時， 綜合速度檢測信號的有效性判斷診斷鎖軸的故障狀態(tài)，當(dāng)速度檢測信號無效時，不進(jìn)行鎖 軸的故障診斷，而僅當(dāng)速度檢測信號有效時才進(jìn)行鎖軸的故障診斷，因而有效提高了鎖軸 故障診斷的準(zhǔn)確性，減少了由于速度信號無效導(dǎo)致鎖軸的誤診斷，從而提高了系統(tǒng)的可用 性； 2) 本發(fā)明通過建立的各種故障工況與速度檢測信號之間的對應(yīng)關(guān)系，可以在判定速度 檢測信號無效時，判定當(dāng)前速度傳感器所對應(yīng)的故障工況，以確定速度傳感器的實時運行 狀態(tài)，實現(xiàn)具體故障工況類型的判別以及故障源的準(zhǔn)確定位； 3) 本發(fā)明進(jìn)一步通過兩路速度檢測信號的狀態(tài)判斷速度傳感器的運行狀態(tài)，若均為有 效脈沖信號，則診斷處于正常狀態(tài)；若均為無效脈沖信號，則診斷速度傳感器自身故障；若 存在電平信號且當(dāng)前機(jī)車處于運行狀態(tài)，則診斷速度傳感器斷線故障，從而可根據(jù)兩路速 度檢測信號準(zhǔn)確的診斷出速度傳感器的可靠性，提高鎖軸故障的準(zhǔn)確性； 4) 本發(fā)明進(jìn)一步通過對機(jī)車的運行工況、速度傳感器的故障狀態(tài)以及電機(jī)速度與機(jī)車 綜合速度之間差值進(jìn)行綜合判斷，來診斷鎖軸故障狀態(tài)，能夠進(jìn)一步提供鎖軸故障的準(zhǔn)確 性，減少鎖軸故障的誤診斷，提高了故障診斷的有效性。
【附圖說明】
[0012] 圖1是本實施例機(jī)車鎖軸故障診斷方法的實現(xiàn)流程示意圖。
[0013] 圖2是本實施例機(jī)車鎖軸故障診斷方法的實現(xiàn)原理示意圖。
[0014] 圖3時本實施例中所采用的速度信號采集電路以及速度檢測信號獲取的原理示 意圖。
【具體實施方式】
[0015] 以下結(jié)合說明書附圖和具體優(yōu)選的實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但并不因此而 限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0016] 如圖1、2所示，本實施例機(jī)車鎖軸故障診斷方法，步驟包括： 1) 故障工況與速度關(guān)系建立：預(yù)先在待診斷鎖軸中速度傳感器處于不同故障工況時檢 測機(jī)車運行時鎖軸速度，分別獲取通過速度采集電路采集到的兩路速度檢測信號，建立待 診斷鎖軸中速度傳感器的故障工況與兩路速度檢測信號之間對應(yīng)關(guān)系； 2) 速度檢測信號有效性判斷：實時獲取待診斷鎖軸中速度傳感器的兩路速度檢測信 號，并進(jìn)行有效性判斷，如果為有效檢測信號，轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟3);否則判定為無效檢測信號， 診斷為速度傳感器故障，根據(jù)對應(yīng)關(guān)系確定對應(yīng)的故障工況并退出； 3) 鎖軸故障診斷：由機(jī)車中多個鎖軸所對應(yīng)的速度計算當(dāng)前機(jī)車綜合速度值，并根據(jù) 當(dāng)前機(jī)車綜合速度值、步驟2)獲取的兩路速度檢測信號診斷鎖軸的故障狀態(tài)。
[0017] 本實施例通過預(yù)先對各種故障工況下的速度檢測信號進(jìn)行分析，由各種故障工況 下速度檢測信號的特征建立故障工況與速度檢測信號的對應(yīng)關(guān)系，在實時鎖軸故障診斷 時，綜合速度檢測信號的有效性判斷診斷鎖軸的故障狀態(tài)，當(dāng)速度檢測信號無效時，不進(jìn)行 鎖軸的故障診斷，而僅當(dāng)速度檢測信號有效時才進(jìn)行鎖軸的故障診斷，因而有效提高了鎖 軸故障診斷的準(zhǔn)確性，減少了由于速度信號無效導(dǎo)致鎖軸的誤診斷，從而提高了系統(tǒng)的可 用性。
[0018] 本實施例通過建立的各種故障工況與速度檢測信號之間的對應(yīng)關(guān)系，可以在判定 速度檢測信號無效時，判定當(dāng)前速度傳感器所對應(yīng)的故障工況，以確定速度傳感器的實時 運行狀態(tài)，實現(xiàn)具體故障工況類型的判別以及故障源的準(zhǔn)確定位。
[0019] 如圖3所示，本實施例所采用的速度信號檢測電路包括電壓源、分別接入速度傳 感器輸出的兩路速度信號的兩個滯回比較器，速度傳感器通過電源接入兩端P+、P-接入 +15V電源，以及分別通過速度信號兩路輸出端A、B輸出兩路速度信號，每路速度信號經(jīng)過 一個滯回比較器后輸出至FPGA進(jìn)行處理，得到A通道、B通道兩路速度檢測信號輸出至T⑶ (Traction Control Unit，傳動控制單元）的DSP和ARM處理器進(jìn)行實時控制和故障保護(hù)。
[0020] 本實施例中，故障工況包括速度傳感器的電源輸入兩端或速度信號兩路輸出端 中，一端斷線故障或兩端同時斷線故障，即P+端、P-端、A端或B端斷線故障，或A端、B端 同時斷線故障。
[0021] 速度傳感器為正常狀態(tài)時輸出方波信號，方波頻率f=n*P/60,其中η為轉(zhuǎn)速，P為 齒輪齒數(shù)。由此可知，轉(zhuǎn)速n=60*f/P，則當(dāng)機(jī)車有速度時，即機(jī)車處于運行狀態(tài)，若速度檢測 信號為電平信號而非脈沖信號時，則可判定速度傳感器發(fā)生故障，對應(yīng)的速度檢測信號為 無效檢測信號。
[0022] 為了得到不同故障工況下的各種故障樣本數(shù)據(jù)，本實施例步驟1)中預(yù)先對速度傳 感器在各種故障工況類型下進(jìn)行現(xiàn)場模擬檢測，并記錄電機(jī)在靜止工況以及在運動工況時 速度采集電路采集到的速度檢測信號，得到如表1所示數(shù)據(jù)。
[0023] 表1 :六種工況與對應(yīng)的速度檢測信號。
[0024]
對表1中數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可建立P+端、P-端、A端或B端四種斷線工況與兩路速度檢測 信號之間的對應(yīng)關(guān)系，對應(yīng)關(guān)系具體包括：若機(jī)車運行時兩路速度檢測信號均為持續(xù)低電 平，對應(yīng)電源輸入兩端中正端（P+端）斷線或A、B端同時斷線故障工況；若機(jī)車運行時兩路 速度檢測信號均為持續(xù)高電平，對應(yīng)電源輸入兩端中負(fù)端（P-端）斷線故障工況；若兩路速 度檢測信號中一路為脈沖信號、另一路為持續(xù)低電平，對應(yīng)故障工況為速度信號兩路輸出 端中為持續(xù)輸出低電平的一端斷線，其中若通道A輸出的速度檢測信號持續(xù)