故障诊断方法

轨道交通列车车辆系统故障诊断——杨建伟2三、列车关键部件结构原理及故障机理二、故障诊断的研究方法一、列车故障诊断概述四、电气部分在线故障技术五、机车走行部故障在线诊断系统主要内容一、列车故障诊断概述1.列车故障诊断的作用与意义铁路是我国重要的基础设施，列车良好的运行是确保铁路安全行车的关键。列车是集中机械、电力、电子、微机控制、气动装置等许多部件于一体的机电设备，并且本身处于运动状态、振动冲击大，所以作为一个系统来研究就十分复杂。机车上大部分零件在高压、大电流、大功率下工作，运行过程中尘土多、温度变化大、工作环境恶劣，容易产生各种不同的故障。对各种故障进行故障诊断与检测是必须的工作，也是重点发展的方向。1.列车故障诊断的主要内容铁路机车车辆故障的监测和诊断包括3个方面：首先是故障，然后是故障的诊和断。产生故障，然后再诊断，有时候已经晚了，故障诊断通常指发现故障的过程。当机车发生某种故障的征兆时，我们希望能很快的发现这个征兆并做出判定，得出结论可能会产生多种可能的故障，这就是诊。根据推理或者专家的经验，确定这多种可能的故障中最有可能出现的是那种，这就是故障的断。一、列车故障诊断概述列车故障诊断的研究方向1.机械部分故障诊断的主要内容①车体的故障检测车体能合理的安装各种电气、机电设备，还有为乘务和检修人员提供好的工作场所，并且要承受各个方向的动态冲击载荷。①转向架的故障检测转向架对机车车辆动力学性能、牵引性能和安全性起决定作用。要对转向架上的轴承、构架、一系弹簧、二系弹簧、齿轮箱等重要部件进行故障监测。①轮对的故障检测机车车辆的绝大部分垂直静载荷都是通过轮对传递给轨道的，是车辆容易发生故障的部位。一、列车故障诊断概述2.电气部分故障诊断电力机车上进行故障诊断的主要电气部件包括8类：受电弓（弓网关系）、主变压器、牵引变流器、牵引电机、辅助电机系统、电气控制系统、微机及电子控制系统、控制电源和辅助电源。电力机车故障诊断非常复杂、是由多门学科综合在一起的学问，所以电力机车故障诊断系统的建立是一个十分巨大复杂的系统工程。3.空气管路部分故障诊断列车开车与停车都离不开空气管路系统，对保障铁路运输安全、提高列车的运行速度和可靠性，都起着十分重要的作用。风源系统管路、控制系统管路、辅助系统管路、制动系统管路等都是一辆列车重要的空气管路，其中制动系统管路和控制系统管路是必须重点监测诊断的。一、列车故障诊断的研究方法列车故障诊断的一般步骤：1.确定状态监测的内容状态监测的内容主要包括：监测参数、监测部位、监测方式等。2.构建故障信息测试系统选取适合的传感器及数据采集装置，组成故障信息测试斯通，用来收集所需信息。3.数据分析处理及故障特征信息提取对车市系统所获取的故障信息进行加工处理，包括滤波、异常数据的剔除以及各种分析算法等。4.状态监测、故障诊断及预报根据列车监测不见的结构特征，构造或选定有效的故障诊断判据，确定划分被诊断部件状态的各有关参量的槛值等内容，以此判定列车上被诊断对象的运行状态，并对其未来发展趋势进行预测。7一、课题概况支撑五城轨列车关键系统故障诊断与预警系统研制城轨交通列车控制系统故障监测和预处理技术城轨列车动力系统的控制与安全保障系统研制城轨列车走行部安全检测与故障诊断系统研制支持多制式接入的安全信息移动数据链关键技术城轨列车综合监控、预警与运维系统示范工程8一、课题概况示范工程9三、主要研究成果二、总体进展情况一、课题概况四、预算计划执行情况五、后期主要工作安排主要内容二、总体进展情况11坑口控制中心部署600400400100100机柜100100维保终端轨旁检测数据分析系统综合展示终端UPS(机头)配电柜空调380V220V220V10KW10KW10KW档案室地线66电池柜电池柜4678紧急事件处理室125-5大屏数据中心机房光纤走廊大屏展示终端终端终端机柜10KW125-2机柜10KW125-2二、总体进展情况12三、主要研究成果二、总体进展情况一、课题概况四、预算计划执行情况五、后期主要工作安排主要内容1、车载监测系统车载监测系统城轨列车动力系统的控制与安全保障系统研制城轨列车走行部安全检测与故障诊断系统研制城轨列车控制系统故障监测和预处理技术141、车载监测系统车载监控系统由列车运行状态检测、信息传输网络、实时故障诊断、列车安全预警等子系统构成，实现对列车走行、动力等关键系统运行状态的全息化检测和实时故障诊断。系统结构151、车载监测系统现在车载监控系统已完成装车与现场调试工作。车载设备分车上和车下两部分，其中车下设备满足任务书中规定的IP54系统防护等级，车上设备满足IP5防护等级。调试获取的轴箱数据解析后的MVB数据161、车载监测系统（走行）车载走行系统建立了城轨列车走行系统故障诊断模型，开发了车载走行系统智能故障诊断算法，研制了列车走行部故障诊断设备。走行部车载故障诊断系统能实时获取走行部运行状态信息，采用谐波小波包和加速度包络的故障诊断方法，能准确的诊断出轴承故障部位，经实验室所搭建平台的验证达到了任务书中所规定“故障预测准确率大于90%”的要求，现在已完成任务书中规定的“实现车载对走行系的判断和下传功能”，正在进行齿轮箱、构架故障集与车地联合诊断的研究，最终实现走行系统车地联合诊断功能。171、车载监测系统（走行）谐波小波包和加速度包络的故障诊断流程181、车载监测系统（走行）轴承故障频率计算序号部位故障频率1内圈17.47982外圈0.52023滚动体1.01044保持架0.0289注：城轨列车轴承型号：BC1B326441A/HB1和BC1B326442A/HB1，频率为1HZ。191、车载监测系统（动力）车载动力系统解决了关键设备的老化损伤评估及健康度预测技术，开发了车载动力系统智能故障诊断算法，研制了列车动力系统故障诊断设备。动力系统车载智能诊断算法，经实验室所搭建平台的验证达到了任务书中所规定的故障预测准确率大于90%的要求。动力系故障诊断结果201、车载监测系统（动力）车载动力系统研究了各关键设备内部的故障机理及相互之间的作用影响，建立了动力系的状态监测及故障诊断模型，能根据系统的状态参量如电压、电流、温度等进行实时的监测与诊断。信息融合特征提取并叠加时间信息鲁棒性滤波健康状况评估MVB信息数据上传发生故障？Y特征提取及神经网络诊断N动力系诊断算法流程图211、车载监测系统（列控）数据缓存区专家系统推理机专家知识库特定逻辑分析器日曲线分析算法报警结果缓存区采集数据处理报警数据处理数据采集和报警处理智能分析组件曲线分析算法针对信号系统的特点，建立故障检测和分析模型。系统实现信号系统的动态特性建模、监测对象状态接入、在线故障诊断与专家知识管理，提供一体化的监测与推演功能。基于故障成因模型-动态故障传播树对故障诊断与影响传播分析开展研究，开发故障诊断与诊断分析软件。221、车载监测系统车载监控系统设备232、车地传输系统车地传输系统支持多制式接入的安全信息移动数据链关键技术2、车地传输系统车载无线通信控制主机信道设备车地传输系统由车地无线传输系统和地面大容量数据传输系统构成，实现了列车运行状态、轨旁检测、车站屏蔽门等信息的同步传输和接入。车载天线2、车地传输系统车地传输系统解决了城市轨道交通系统车-地间信号的高速交互传输技术和支持多制式接入的无线信号传输系统车载数据汇聚技术研究，包括：车-地间信号的高速交互传输技术、基于车载无线通信单元间的无缝切换技术、数据接口标准化交换和传输技术，开发了车载数据汇聚接入软件和车地数据无线传输软件，研制了可多点寻址的高可信移动传输系统设备的工程样机。轨旁信道接入管理设备地面无线通信控制设备地面接入交换设备2、车地传输系统26经测试验证，达到任务书中规定的“传输带宽最高可达16M”的要求。上车点供电点1桥1桥2/第2个弯道开始处供电点3停车点缓冲应急线路约：K2+300约：K2+600试K2+290试K2+643约：试K2+800约：试K3+400说明：1、K2—1000m—试K2—1000m—试K3.2、桥1处是小弯道地形类似短山洞，拐过后看不到之前线路.地面中心设备轨旁设备安装点1约：K2+670轨旁设备安装点2约：试K2+400轨旁设备安装点3约：试K2+850供电点23、地面预警保障系统地面预警保障系统由监测预警、轨旁检测、故障维修等子系统构成，实现了城轨列车运行的监测预警、调度指挥、维护保障等业务工作的集成，解决了列车运行中故障诊断、处置和维修的信息孤岛和业务脱节等问题，实现了全息化信息的智能融合及系统的协同监控，为安全预警和主动维修提供决策支持，构建了列车综合监控、预警和主动维护保养的一体化平台。其中关键系统监测与预警已完成任务书中规定的设备失效分析，正在进行故障谱、分布谱模态、故障推演、预警应急技术研究。3、地面预警保障系统地面预警保障系统城轨列车综合监控、预警与运维系统示范工程城轨列车关键系统故障诊断与预警系统研制城轨交通列车控制系统故障监测和预处理技术3、地面预警保障系统（广州落地）数据接入层业务应用层数据库层列车综合监测各系统自诊断列车关键系统运行状态监测列车运行状态监测地面数据中心DCC屏蔽门状态监测列车运行故障预警显示列车状态统计分析展示TCP/IP通信服务处理MVB数据AN数据轨旁检测数据屏蔽门数据特征数据管理决策人员行车调度人员（OCC）检修调度人员（DCC）系统维护人员检修计划管理故障维修管理综合管理作业管理审核管理系统管理应急数据库管理应急处置建议应急处置知识库构建系统管理（用户管理、权限设置）综合监测及预警列车维保列车故障诊断数据列车监测数据轨旁检测数据屏蔽门数据实时数据库列车故障特征应急处置数据库传输系统状态传感诊断系统状态各系统状态数据库DCC数据中心状态备品备件列车履历检修数据故障记录列车维保数据库原始数据用户数据日志记录系统基础数据库人工手动录入自动批量导入应急处置专家库维保专家库维保人员维保场地定修计划列车运行状态展示物资及质量管理调度管理地面综合监测预警系统平台逻辑架构图3、地面预警保障系统（广州落地）列车综合监测与预警系统平台功能架构图列车运行状态综合监测与预警系统列车综合监测各系统自诊断车站屏蔽门状态监测列车行驶状态监测列车关键系统运行状态监测列车运行预报警信息展示列车运行故障应急处置统计分析系统管理各系统布局各系统自检各系统配置及主要参数车站屏蔽门状态监测实时状态监测历史状态查询动力系统状态监测走行系统状态监测制动系统状态监测列控系统状态监测预报警信息到达提示预报警信息滚动列表预报警信息显示数据库管理应急处置建议用户管理日志管理辅助逆变系统状态监测车门系统监测监测系统自检情况统计列车车辆状态统计列车状态统计列车关键系状态统计列车运行故障预警信息统计城轨列车综合运营维护管理系统列车状态展示检修计划管理调度管理作业管理物资与质量管理故障维修管理系统管理故障录入定修计划管理临时维修计划管理调度排班管理列车运营日计划编制调度交接班管理作业确认工作票/记录表查询备品备件管理工器具管理固定资产管理列车履历管理用户管理日志管理作业编制作业审批报/预警信息展示故障维修建议故障统计分析基础数据管理专家库管理作业记录管理列车综合运营维护系统平台功能架构图3、地面预警保障系统（广州落地）地面预警保障系统展示界面3、地面预警保障系统（上海落地）建立地铁信号维护支持系统，实现对信号系统的统一监督与维护管理，从而形成信号系统主动维修平台。维护支持系统主要提供对二级维护的支持，功能包括设备状态的采集、报警信息的生成、维护管理和统计分析功能等。二级维护是指ATS、ATP/ATO、联锁或通信子系统故障情况下，能定位故障设备（或设备的故障部件），并对故障设备（部件）进行替换及验证的工作。CAN采集机柜综合采集机通信接口分机采集分机采集分机采集分机…智能电源屏计轴设备集中站、车辆段微机监测设备维护网控制中心网络设备ZC/LCCCATS监测设备控制中心控制中心红网蓝网信号维护监测服务器CI智能灯丝报警仪信号设备集中站维护终端维修中心维修中