机车状态监测、智能诊断与维护支持系统的研究与设计

中南大学硕士学位论文机车状态监测、智能诊断与维护支持系统的研究与设计姓名：曾嵘申请学位级别：硕士专业：计算机技术指导教师：危韧勇20080530机车状态监测、智能诊断与维护支持系统的研究与设计作者：曾嵘学位授予单位：中南大学相似文献(10条)1.学位论文尹陆军电力机车状态监测系统研究2004众所周知,机车运行状况直接关系到铁路运行的安全,而机车运行状况的监测与机车维修是机车保持良好状态的有力保障.现在国内常用的机车检修机制为定期检修,这样不但检修成本高,而且极容易使机车带病运行,与铁路运行对安全的要求相背离.随着传感器技术、微型计算机技术与现场总线技术的发展,如何将这些技术应用到机车状态在线监测中,为机车调度与检修提供依据是当今机车运行及检修方面研究的热点,也是适应当前铁路大提速的背景,开发新一代机车监测系统,实现按机车状态进行检修的检修机制的需要.整个系统的思路是运用现代成熟技术,将机车运行过程中的各设备的电参数实时地进行采集,并对其进行判断,如果参数超限,就以较高密度对该参数以及该设备其它相关参数进行录波,并将故障的录波数据以无线通信的方式传输到机车调度与检修部门,由调度与检修部门根据机车的运行状态灵活制定机车检修计划;机车各设备的运行参数长期积累后,便可对其进行综合分析,从而得到各种机车设备的奉命曲线,这样就可以制定更为合理高效的机车检修机制.整个系统由状态监测与数据采集、无线数据通信系统、信息处理与故障诊断专家系统三部分组成,其状态监测与数据采集用于机车设备运行参数的实时监测与采集、数据处理与关键故障报警;信息处理与故障诊断专家系统用于将机车各设备进行建模,并将所采集的机车上的各项参数在所建立的模型中进行综合分析,从而得出机车发生的故障类型或者潜在的故障隐患,进而给出合理有效的维修方法与程序;而无线数据通信系统的作用是进行以上两个子系统的通信.该文是作者结合状态监测与数据采集系统研制过程完成的.全文在充分分析中国电力机车运行条件、机车故障监测与检修现状及存在的问题的基础上,主要阐述了车载状态监测与数据采集系统的设计思路,嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ与ARM架构CPU、CAN总线、液晶显示等技术在系统中的应用,状态监测与数据采集系统工作过程,文中对系统抗干扰措施进行了阐述,并以流程图的形式给出了系统程序中任务的划分、各任务间关联及各任务所完成的工作等.附录中给出了系统的电路图.2.期刊论文唐建湘.蒋新华.陈特放电力机车状态监测与故障诊断系统研究-中南工业大学学报（自然科学版）2003,34(z1)介绍了一个电力机车状态监测与故障诊断系统的设计思想和实现方法,通过利用机车上现有的微机检测控制部分实现在线诊断.3.学位论文李烁和谐Ⅰ型电力机车制动系统监测单元的设计与实现2009和谐Ⅰ型电力机车自规模投入运行以来大幅提高了我国铁路的重载装备水平。但是在接近两年的运行当中，机车多次出现不明原因的异常制动现象，造成了极大的安全隐患。为了诊断异常制动原因，保证机车的运行安全，需要研制机车制动系统监测单元。本文深入研究了基于多协议异构网络的和谐Ⅰ型电力机车控制系统，并结合制动系统监测单元的功能需求，提出了基于FPGA片上集成多协议兼容技术的总体设计方案。首先，在硬件设计中，采用了基于触发式全数字锁相环的方法解决强电磁干扰环境中的通信失步问题。通过数字鉴相器、量化器和滤波器计算本地信号与机车网络信号的相位误差，驱动数控振荡器调整本地信号相位保证数字信号的位同步。针对多协议兼容中共享通信存储器并发冲突访问的问题，采用了存储器总线的时分复用的方法。通过建立多通信接口共访存储器冲突模型，对通信接口的相位偏移参数进行评估，得到最小访问冲突下的时分复用参数。其次，在软件设计中，针对制动系统监测单元CPU模块在运算能力上的不足，根据机车多协议异构网络的数据传输特点，提出了基于循环分相模型的数据更新算法。根据数据制动相关性的强弱，将周期数据分配到更新循环中优先级不同的相位进行访问。通过改进型二进制算法搜索非周期数据的更新事件。保证数据访问的实时性。最后，给出了系统的软硬件实现。目前该制动监测系统已安装在太原铁路局湖东机务段和谐Ⅰ型电力机车上，实际运行结果证明了监测单元设计的可行性和有效性。4.会议论文唐建湘.蒋新华.陈特放电力机车状态监测与故障诊断系统研究2003介绍了一个电力机车状态监测与故障诊断系统的设计思想和实现方法,通过利用机车上现有的微机检测控制部分实现在线诊断.5.学位论文谭刚电力机车制动机状态监测与故障诊断研究2006论文对DK-1电空制动机状态监测与故障诊断系统的实现进行了研究，系统的作用旨在制动机发生故障时，向机车司机提供解决故障的方案措施。论文首先论述了构建DK-1制动机实时监测与故障诊断系统的必要性，提出了论文需要解决的两个主要问题：一是建立DK-1制动机的实时监测与故障诊断系统；二是监测列车管折角塞门开通关闭状态。第二章对制动机结构、工作原理以及制动机主要性能参数进行了简要介绍。第三章内容包括以下三方面：①基于故障树理论对制动机故障进行了研究，根据制动机工况不同，构建十四棵故障树，来实现制动机故障诊断；②论文对三种折角塞门状态监测方法进行比较，确定采用缓解时间分段线性法来计算折角塞门关断位置；③对制动机状态监测与故障诊断总体结构进行了探讨，对状态监测与故障诊断系统需要采集的制动机状态信息进行了研究。第四章对状态监测系统硬件进行了设计，系统基于CAN总线构建，主要功能模块包括：压力采集模块、制动机工况采集模块、数据处理模块以及状态监测系统的供电设计等。第五章为车载系统软件设计，数据采集模块程序包括：压力采集子程序，制动机工况采集子程序以及折角塞门状态监测子程序等。数据处理模块程序包括：制动机工况判断，制动机故障事件编码等子程序。试验环节对实际运行的SS4B机车制动机进行了实时数据采集。分析表明：制动机工况采集方案正确；制动机控制管压力采集方案正确；建立的制动机状态监测方案是可行的。6.期刊论文刘凯.LIUKai电力机车传动系统的状态监测与故障诊断-电机与控制应用2008,35(12)介绍了电力机车传动系统的状态临测与故障诊断的方法.应用嵌入式技术,采用分层次模块化的设计方法,实时的对传动系统进行状态监测.在发现异常后,通过专家系统完成故障诊断与故障定位,有利于提高机车运行的安全性和检修的高效性.7.学位论文周军全基于现场总线的机车运用状态实时监测系统研究2005机车运行状态直接关系到铁路运行的安全，而机车运行状态的监测与机车维修是机车保持良好状态的有力保障。为了适应当前铁路大提速的背景，开发新一代机车监控系统，实现“按机车运行状态检修”的检修机制已成为当前机车应用部门和科研部门普遍关心的热点。　　本文是作者结合机车运用状态实时监测系统的研制过程完成的。作者在对现在流行的几种现场总线进行分析比较之后，将CAN总线技术引入到了该系统中，构建了一个以CAN总线为平台的集散型监测系统，系统采用了模块化的设计方法，以机车上设备的类别为依据将整个系统划分为多个模块，设计了CAN总线的硬件电路，并编写了CAN总线通信程序，从而将各个模块联系成了一个有机整体；完成了机车运行记录监控装置、电网电压、牵引电机及故障显示屏信息的实时采集工作；设计了大容量数据存储芯片CF卡与单片机的接口电路，并完成了相应的软件编制，从而解决了整个车载子系统的数据存储问题；大胆的应用了GPRS技术，通过对GPRS模块的二次开发利用，实现了将车上数据实时传送给地面专家系统的要求。在整个系统软硬件设计完成之后，作者跟车进行了试运行，试验结果表明整个系统的设计方案是正确可行的。8.期刊论文朱涛.ZHUTaoSS型电力机车运行状态监测系统设计-机械与电子2006,(4)介绍一种基于CAN总线和MCU技术的电力机车运行状态监测系统,并提供与PC机的接口,该系统能在低成本、高可靠性的基础上,有效地提高电力机车状态监测的技术含量.9.学位论文韦洁基于主元分析的电机状态监测方法的研究2009在列车运行过程中，其牵引设备尤其是牵引电动机的状态监测是提高列车运行安全性，保障广大乘客生命财产安全的关键。对于复杂的列车牵引设备来说，准确详细的数学模型往往很难得到，这限制了基于数学模型的监控方法的应用。随着计算机控制技术的发展，不同类型的传感器和各种智能化仪表的广泛应用，大量的过程数据被采集并存储下来。如何充分利用这些存储的数据信息，从中挖掘出设备运行过程的深层次规律用于提高状态监测能力，已成为过程监控领域的研究热点。统计过程监控是一种基于数据驱动的方法，它以多元统计理论为基础，对过程测量数据分析和解释，判断过程所处的运行状态，离线和在线检测过程中的异常情况，从而保证系统运行过程的安全性和可靠性，降低事故发生率，减少过程运行维护费用。本研究搭建了一套实验系统，以异步电动机模拟列车牵引电动机作为研究对象，采用多元统计监控技术中的主元分析方法处理异步电机的多维运行参数数据，实现了对异步电机的状态监测。主要研究内容包括：⑴对于牵引电动机的多源传感器数据，采用了主元分析方法处理多变量数据集，充分利用了主元分析算法在处理线性相关数据时可对其降维的作用，使得对多变量运行过程的监测可在低维变量空间实现。由于传统主元分析采用标准化作为数据预处理方法，会导致部分信息的丢失。针对这个问题，本文用均值化代替标准化作为主元分析数据预处理方法，并从理论和实验证明了改进方法的优势。⑵在实验室成功搭建了实验平台，利用电机的历史正常运行数据构造了主元模型，并设计实验用正常数据和异常数据检验主元模型的有效性，实验结果证明了离线的主元模型可以识别正常数据和异常数据，对于异常情况可以迅速做出反应，并利用变量对统计量的贡献定性的实施故障诊断，验证了使用主元分析方法进行牵引设备状态监测的可行性。⑶针对实验平台，开发了一套MSPC状态监测软件，该软件系统能够实现数据采集和存储，数据实时显示，在线统计量监测等功能，基本实现牵引设备的在线状态监测。10.期刊论文王集莹.徐伟计.WangJiying.XuWeiji电力机车充油电气设备状态监测及故障诊断-铁道技术监督2009,37(6)分析电力机车、电动车组充油电气设备的状态监测和故障诊断的现状,重点介绍油液检测技术(主要是理化分析和气相色谱分析)在其状态监测和故障诊断中的应用情况.分析了油液检测技术在电力机车、电动车组充油电气设备状态监测及故障诊断中存在的问题,并提出改进建议.本文链接：授权使用：上海海事大学(wflshyxy)，授权号：8449e318-9406-41e7-b434-9dd701116fee下载时间：2010年8月19日