[发明专利]一种高速列车空气制动系统微小故障检测方法

说明书

本发明公开了一种高速列车空气制动系统微小故障检测方法，属于故障诊断领域，该方法包括：在高速列车正常运行工况下，采集多组包含制动全过程的制动缸压力测量数据构成多个训练数据集；计算每个训练数据集所包含每个样本的故障检测统计量；基于所有训练数据集所包含的全部故障检测统计量信息，确定混合故障检测统计量的控制限；在高速列车实时运行工况下，将采集的当前时刻的制动缸压力数据作为测试样本，判断是否有故障发生。本发明利用历史数据建模，在线数据检测，对数据分布没有要求，且算法简单，易于计算机实现与实际应用，适用于不同的制动级别和制动阶段，对几类微小故障具有好的检测效果。

技术领域

本发明属于故障诊断领域，具体涉及一种高速列车空气制动系统微小故障检测方法。

背景技术

近年来，全世界范围内多个国家的高铁技术均取得了快速发展，高铁运营里程不断攀升。尤其，我国的高铁更是取得了举世瞩目的成就，截至2018年底，我国的高铁运营里程超过29,000公里，占世界高铁总运营里程的2/3。作为高铁系统的核心，高速列车与乘客及工作人员密切相关，其安全运行至关重要。高速列车信息控制系统可划分为几个子系统，其中制动系统主要用于确保列车在正常及紧急情况下完成符合要求的减速及停车，是极其重要的安全关键系统。

根据制动过程能量的转移方式，可将制动分为电制动和空气制动两大主要类别。近几年高速列车的电制动技术取得了长足进步，但空气制动技术仍然是高速列车制动中不可或缺的一部分。为确保高速列车空气制动系统的安全、可靠运行，目前实际运营的高速列车中已具备有效的监控和诊断逻辑，以及相应的处置方式。例如，广泛采用德国KNORR公司制定的超限报警机制对制动系统中重要的空气压力进行实时监测，一旦压力值超出限定范围便触发报警；另外，一些系统自检电路也可以有效地诊断传感器的硬件故障，诸如开路、短路故障。这类监控策略虽然可以确保列车的安全运行，但对空气制动系统中常见的几类故障(尤其在故障发生初期时)不够敏感，无法有效地对其进行检测和诊断。事实上，对这类微小/初期故障进行及时且准确的诊断非常重要：首先，可以防止这类故障演化为严重故障，从而有效避免因此而导致的制动切除或紧急停车；再者，微小故障检测与诊断可以为预防性维护与维修提供重要的部件信息，从而节省定期维护造成的经济与人力损耗。

专利(动车组制动缸故障监测方法及故障监测系统，ZL 2016 1 0065389.7，2018年4月20日授权)针对高速列车空气制动系统中的制动缸子系统，公开了一种基于变量间方差的故障监测方法及故障监测系统。通过理论分析及示例说明展示了所提方法相比当前KNORR监测逻辑的优势。然而，这类策略仍然存在不足：例如，变量间方差对空气制动系统中的上游部件例如闭环控制中的EP阀、中继阀等故障无效；此外，对发生初期的微小故障类型，比如轻度泄漏及微小幅值多重传感器故障检测效果不佳。

综上，亟需一种新的故障检测方法对高速列车空气制动系统进行在线监控，及时地完成空气制动系统中几类微小故障的检测。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种高速列车空气制动系统微小故障检测方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高速列车空气制动系统微小故障检测方法，包括如下步骤：

步骤1：在高速列车正常运行工况下，采集多组包含制动全过程的制动缸压力测量数据，将采集的制动缸压力测量数据构成多个训练数据集；

步骤2：计算步骤1中每个训练数据集所包含每个样本的故障检测统计量，其中，针对每个样本需要首先确定该样本所处的制动过程阶段，然后再从混合指标中选取对应的分段函数并计算其故障检测统计量；

步骤3：基于所有训练数据集所包含的全部故障检测统计量信息，确定混合故障检测统计量的控制限；