[发明专利]一种城轨列车制动系统故障诊断方法

说明书

技术领域

本发明涉及制动系统故障诊断领域，具体涉及一种城轨列车制动系统故障诊断方法。

背景技术

城轨列车因采用编组运行方式，具有载客量大，运营速度高、乘坐舒适等特点，其制动系统的故障会导致生命财产的重大损失。随着早晚高峰期地铁运行时间的缩短，更使得地铁制动系统经历一次次严峻的考验。在广州地铁公司的维保计划中，地铁日检仅对制动缸压力和制动管路连接头有无漏气进行检测，而月检中则仅增加了对制动踏面擦伤、制动瓦片与踏面距离的检测，这些日常检测对于制动系统的安全保障是远远不够的。随着大量传感器与智能化节点的安装，列车安全监测向网络化发展，列车网上的TCN信号可以实时传输至车载诊断主机甚至地面监控中心，将列车网（TCN）信号有效利用，并结合车载传感器进行信息融合处理为列车在途制动系统故障诊断提供支撑。截至目前，因技术封锁，有关城轨列车制动系统故障诊断方法研究相对较少，国内学者较关心制动系统建模研究。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种城轨列车制动系统故障诊断方法，可有效对制动系统故障进行实时判断，一旦整车制动系统中有某车厢制动系统发生故障，能够实时检出故障并识别故障所在的车厢。

本发明实施例提供一种城轨列车制动系统故障诊断方法，其特征在于，包括：

第一步：在制动开始时刻，从MVB信号中采集车辆过程数据，包括载荷m_i、制动力请求值、车速，计算基准残差信号，并根据计算出的基准残差信号，设计基准残差发生器；

第二步：根据基准残差发生器，设计各子系统的残差发生器，并根据引理计算各子系统的残差信号阈值；

第三步：根据控制信号与速度信号的值估计下一信号间隔的状态值以及制动力信号；

第四步：到达下一时刻，根据传感器信号计算估计值与实际值之间的残差信号；

第五步：计算一个时间窗口s内的残差估计，以便减少误差；

第六步：对残差信号与信号阈值比较,超出则报警，否则回到第三步。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是列车子制动系统控制模型图；

图2是本发明实施例一的方法流程图；

图3是A1车制动系统残差对故障信号响应图；

图4是B1车制动系统残差信号图；

图5是A1车制动系统残差信号图；

图6是B1车制动系统残差对故障信号响应图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

手动驾驶的列车制动系统通常采用气电结合的方式，对于一些车型，制动力大小与车速呈线性变化关系。广州地铁A5型车制动系统具有常用制动、快速制动，紧急制动、停放制动等模式，可以利用其线性关系结合LMI的相关理论进行列车制动系统状态空间建模，并对其设计残差发生器与残差估计器。采集列车TCN信号及传感器数据进行系统状态的估计，使用残差估计的安全阈值作为判定制动系统故障的依据。

列车每节车厢具有一个制动子控制系统，具有独立的传感器。每个子系统的网络控制结构如图1所示。

列车运行过程中，司机操作制动杆对列车车厢进行制动，k时刻车厢i的制动控制器接收制动信号输入u_i(k)，控制制动系统进行列车制动，此时存在未知输入d与故障输入f伴随控制输入u_i(k)使得制动系统状态x_i(k)产生变化，传感器采集包括状态x_i(k+1)与车钩作用力等信号，通过网络发送至车载诊断主机进行状态数据记录。

本发明实施例针对图1所示列车子制动系统组成的列车制动系统建立基于LMI的状态空间与残差发生器模型。为方便描述，列车制动系统的状态空间表达式符号定义如下：

a(k)：k时刻列车加速度信号；

v(k)：k时刻列车速度信号；

c_i(k)：k时刻第i节车厢列车空气制动输入；