一种轨道交通车辆抱死或抱死隐患故障在线检测装置及其方法与流程

本发明涉及轨道交通车辆制动领域，特别是一种轨道交通车辆抱死或抱死隐患故障在线检测装置及其方法。
背景技术：
：为确保轨道交通车辆的运行安全，列车配置了很多自诊断功能，包括制动系统的轴抱死故障诊断功能。crh2型动车组在运营过程中发生了多起轴抱死检测误报故障，造成列车的运营晚点。经分析，速度传感器、速度信号传输路径、制动控制器(以下简称bcu)的故障均有可能导致抱死故障的发生，为定位分析故障原因，需进一步分析故障信息、速度值、速度波形等相关数据。经地面模拟试验结果发现，速度传感器输出波形的畸变、传输路径的短时中断均能触发抱死故障。crh2型动车组抱死故障发生时刻，bcu能够存储当前时刻前一段时间、后一段时间的制动数据，包括故障信息与速度值。但bcu所存储数据的不足在于：所存储故障数据长度有限、故障次数有限，故障数据存满后旧的故障数据将被新的故障数据所覆盖，且无法存储速度波形。因此，无法完全满足发生抱死故障情况下，定位分析故障原因过程中对制动数据的分析要求。技术实现要素：针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种能够有效记录轨道交通车辆在发生抱死故障时或有潜在抱死隐患时的前一段时间和后一段时间内的速度信息，为进一步分析故障和改进提供可能。轨道交通车辆抱死或抱死隐患故障在线检测装置及其方法。本发明的目的通过以下技术方案实现。一种轨道交通车辆抱死或抱死隐患故障在线检测装置，其特征在于，包括：数据采集器、缓存器、计算器、速度值存储控制器、速度波形存储控制器、抱死故障显示器；数据采集器，用于依次获取新的速度脉冲、速度波形的测量数据；缓存器，缓存器与数据采集器相连接，用于存储最近一段时间内数据采集器所测量的速度波形数据；计算器，计算器与数据采集器相连接，用于根据数据采集器所采集的速度脉冲、速度波形数据，计算速度值、速度差值、减速度等参数；速度值存储控制器，用于控制速度值存储至非易失性存储或扩展存储；速度波形存储控制器，用于控制速度波形存储至非易失性存储或扩展存储；抱死故障显示器，通过指示灯的方式用于抱死或抱死隐患故障显示，所述速度波形存储控制器与抱死故障显示器相连接；所述计算器和所述速度值存储控制器之间还具有一个车辆停车状态判断比较器，所述缓存器和所述速度波形存储控制器之间还具有一个抱死状态判断比较器，所述计算器与抱死状态判断比较器相连接；所述的车辆停车状态比较器，用于根据计算器计算的速度值判断车辆为停车状态或车辆为非停车状态；当车辆为非停车状态时，所述速度值存储控制器有效，将所述计算器计算的速度值持续写入至非易失性存储或扩展存储；当车辆为停车状态时，所述速度值存储控制器无效，停止写入速度值数据；所述抱死状态判断比较器，用于根据速度值、速度差值、减速度值判断车辆是否为抱死或抱死隐患状态；当车辆为抱死或抱死隐患状态时，所述速度波形存储控制器有效，启动抱死故障显示器，将所述缓存器中的速度波形数据持续写入至非易失性存储或扩展存储；当车辆为非抱死及抱死隐患状态时，所述速度波形存储控制器无效，所述缓存器中速度波形不写入至非易失性存储或扩展存储。所述缓存器，当一段时间内多次发生抱死或抱死隐患故障时，则选择执行将所述缓存器中的波形数据分时间段多次写入至非易失性存储或扩展存储；所述缓存器，当发生抱死或抱死隐患故障时，选择执行将所述缓存器中前一段时间的速度波形写入至非易失性存储或扩展存储，并持续写入一段时间；所述抱死故障显示器，当抱死或抱死隐患故障发生后，启动抱死故障显示器，其以指示灯的形式常亮，当抱死或抱死隐患故障恢复时，其指示灯仍然常亮，直至检测装置断电或重新上电后复位。一种轨道交通车辆抱死故障在线检测方法，其特征在于，包括如下操作步骤：a)数据采集步骤，通过数据采集器依次获取新的测量数据，所述测量数据包括速度脉冲和速度波形数据；b)缓存器更新步骤，向缓存器存储最近一段时间内的速度脉冲和速度波形数据，随着时间的推移不断更新其速度脉冲和速度波形数据；c)计算步骤，计算器根据数据采集器所采集的车辆固有特性计算速度值、速度差值、减速度，所述车辆固有的特性包括轴脉冲频率及轮径、齿数、齿轮比；d)速度值存储步骤，当前车辆至少有一个速度值不为零时，判断车辆为非停车状态，将所述计算器计算的速度值持续写入至非易失性存储或扩展存储；当前车辆全部速度值为零时，判断车辆为停车状态；e)速度波形存储步骤，当前车辆所有速度差值大于一定值或减速度大于一定值，并持续一段时间，判断车辆为抱死或抱死隐患状态，将所述缓存器中的速度波形数据持续写入至非易失性存储或扩展存储；否则，车辆为非抱死及抱死隐患状态；f)抱死故障显示步骤，当车辆判断为抱死或抱死隐患状态时，抱死故障显示器通过指示灯的方式对抱死或抱死隐患故障进行显示。在所述计算步骤和所述速度值存储步骤之间还有一个车辆停车状态判断步骤，在所述计算步骤和所述速度波形存储步骤之间还有一个抱死状态判断步骤；所述车辆停车状态判断步骤，车辆为非停车状态，所述速度值存储控制器有效，选择执行将所述计算器中的速度值持续写入至非易失性存储或扩展存储，否则，所述的速度值存储控制器无效，选择执行停止写入速度值数据；所述抱死状态判断步骤，车辆为抱死或抱死隐患状态，所述速度波形存储控制器有效，选择执行将所述的缓存器中速度波形写入至非易失性存储或扩展存储，输出抱死故障显示器灯常亮，否则，所述速度波形存储控制器无效，选择执行所述缓存器中的速度波形不写入至非易失性存储或扩展存储。所述计算步骤，根据数据采集器所采集的速度脉冲数据，计算脉冲的周期与频率，结合轮径、齿数、齿轮比等参数，计算速度值；所述计算步骤，根据计算器所计算的速度值，取某一时刻当前车辆所有轴速度值的最大值与最小值，相减后得出其速度差值；所述计算步骤，根据计算器所计算的速度值，分别取一段时间开始时刻与结束时刻的速度值，相减后除以时间区间长度得出这段时间内的平均减速度。相比于现有技术，本发明的优点在于：通过该在线检测装置，可以在轨道交通车辆发生轴抱死故障或有潜在抱死隐患后，通过抱死故障显示器提示售后或技术人员车辆已发生抱死故障或抱死隐患，能够一定程度的提前检测速度异常隐患。同时，采集并存储车辆非静止状态的速度值至非易失性存储或扩展存储，采集并存储抱死或抱死隐患故障发生时刻前一段时间与后一段时间内的速度波形数据至指定地址非易失性存储或扩展存储，为进一步定位分析车辆抱死故障原因提供数据支撑与可能原因的方向参考。附图说明图1所示为本发明的一种轨道交通车辆抱死或抱死隐患故障在线检测装置所选用实施例的结构说明图。图2所示为实施例所述的一种轨道交通车辆抱死或抱死隐患故障在线检测装置的处理器103的结构说明图。图3所示为实施例所述的一种轨道交通车辆抱死或抱死隐患故障在线检测装置的动态测量数据实时监测步骤300的步骤说明图。图4所示为实施例所述的一种轨道交通车辆抱死或抱死隐患故障在线检测装置的速度值数据离线曲线示意图。图5所示为实施例所述的一种轨道交通车辆抱死或抱死隐患故障在线检测装置的速度波形数据离线曲线示意图。具体实施方式下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。参考图1，实施例选用一台具有输入接口101、通讯口102的检测装置100，一台具有输出接口111的bcu110，以及一台具有通讯口121的计算机120。计算机120为笔记本电脑，可以用来读取、分析、显示、存储所采集的数据。作为举例说明，本实施例中的计算机120也可以选用其他类型具有通讯口的计算机来替换。在本实施例中，通讯口102、121是以太网接口。作为举例说明，根据不同的应用需要，本实施例中的计算机120与检测装置100也可以通过其他类型的接口相互连接，如usb、3g/4g/5g、wifi、蓝牙、红外、串口、并口等类型的接口。bcu110为制动控制器，为被检测信号的接口来源。在本实施例中，输出接口111、输入接口101是硬线接口，包括电源线缆和信号线缆。作为举例说明，根据不同的应用需要，本实施例中的检测装置100与bcu110也可以通过其他类型的接口相互连接，如以太网、usb、3g/4g/5g、wifi、蓝牙、红外、串口、并口等类型的接口。在本实施例中，检测装置100包括有一个输入接口101、一个通讯口102、一个处理器103、一个指示灯104、一个非易失性存储105和一个扩展存储106。在本实施例中，非易失性存储105的存储容量为8g。作为举例说明，本实施例中的非易失性存储105的存储容量也可以不是8g，可以更高，也可以更低，比如16g或4g。在本实施例中，扩展存储106的存储媒介为sd卡。作为举例说明，本实施例中的扩展存储106也可以采用其他媒介，比如tf卡、u盘、硬盘等。在本实施例中，扩展存储106的存储容量为32g。作为举例说明，扩展存储106的存储容量也可以不是32g，可以更高，也可以更低，比如64g或16g。在本实施例中，结合参考图2，检测装置100的处理器103包括了：一个数据采集器201，用于依次获取新的速度脉冲、速度波形等测量数据；一个缓存器202，用于存储最近一段时间内从数据采集器201得到的速度波形数据；一个计算器203，用于从数据采集器201得到的速度脉冲数据，计算速度值、速度差值、减速度等参数；一个停车状态比较器204，用于根据计算器203所计算得出的速度值判断车辆是否为停车状态，车辆为非停车状态时，速度值存储控制器206有效，否则，速度值存储控制器206无效；一个抱死状态比较器205，用于根据计算器203所计算得出的速度值、减速度判断车辆是否为抱死或抱死隐患状态，车辆为抱死或抱死隐患状态时，速度波形存储控制器207有效，否则，速度波形存储控制器207无效；一个速度值存储控制器206，用于控制速度值存储至非易失性存储105或扩展存储106；一个速度波形存储控制器207，用于控制速度波形存储至非易失性存储105或扩展存储106；一个抱死故障显示控制器208，用于控制抱死或抱死隐患故障以指示灯104的方式显示。在本实施例中，结合参考图3，动态测量数据实时监测步骤300包括：一个数据采集步骤301，依次获取新的测量数据，包括轴脉冲频率和轴脉冲波形数据；一个缓存器更新步骤302，存储最近一段时间内数据采集器201中所采集的速度波形数据，随着时间的推移不断更新其速度波形数据；一个计算步骤303，根据所数据采集器301中所采集的轴脉冲频率及轮径、齿数、齿轮比等车辆固有特性，计算速度值、速度差值、减速度等参数；一个停车状态判断步骤304，根据计算器203的速度值计算结果，当前车辆至少有一个轴速度值不为零时，判断车辆为非停车状态，否则，判断车辆为停车状态；一个抱死状态判断步骤305，根据计算器203的速度值、速度差、减速度计算结果，当前车辆所有轴速度差值大于一定值或减速度值大于一定值、并持续一段时间，判断车辆为抱死或抱死隐患状态，否则，车辆为非抱死及抱死隐患状态；一个速度值存储步骤306，根据停车状态判断步骤304的判断结果，车辆为非停车状态，速度值存储控制器206有效，选择执行将计算器203中的速度值持续写入至非易失性存储105或扩展存储106，否则，速度值存储控制器206无效，选择执行停止写入速度值数据；一个速度波形存储步骤307，根据抱死状态判断步骤305的判断结果，车辆为抱死或抱死隐患状态，速度波形存储控制器207有效，选择执行将所述的缓存器202中速度波形写入至非易失性存储105或扩展存储106，抱死故障显示控制器208有效，否则，速度波形存储控制器207无效，选择执行所述缓存器202中的速度波形不写入至非易失性存储105或扩展存储106；一个抱死故障显示步骤308，根据抱死状态判断步骤305的判断结果，车辆为抱死或抱死隐患状态，通过指示灯104的方式用于抱死或抱死隐患故障显示，否则不改变指示灯104的显示状态；一个返回步骤309，使所述的数据采集步骤，再次获取新的测量数据。在本实施例中：计算步骤303中，根据数据采集器201所采集的速度脉冲数据，计算脉冲的周期与频率，结合轮径、齿数、齿轮比等参数，计算速度值；计算步骤303中，根据计算器203所计算的速度值，取某一时刻当前车辆所有轴速度值的最大值与最小值，相减后得出其速度差值；计算步骤303中，根据计算器203所计算的速度值，取一段时间开始时刻与结束时刻的速度值，相减后除以时间得出这段时间内的平均减速度。结合参考图3，动态测量数据实时监测步骤300做进一步说明如下：在本实施例中，采集步骤301，速度值的采样频率为500s/s，速度波形的采样频率为50ks/s。作为举例说明，根据不同的应用需求，速度值的采样频率也可以不是500s/s，可以更高或更低，如1ks/s或100s/s。作为举例说明，根据不同的应用需求，速度波形的采样频率也可以不是50ks/s，可以更高或更低，如100ks/s或1ks/s。在本实施例中，缓存器更新步骤302，速度波形的缓存器时间长度为3min，分3个文件分别存储，每个文件1min。作为举例说明，根据不同的应用需求，速度波形的缓存器时间长度也可以不是3min，可以更长或更短，如5min或1min。作为举例说明，根据不同的应用需求，速度波形的缓存器中的文件数量也可以不是3个，可以更多或更少，如5个或1个。在本实施例中，计算步骤303，根据数据采集器201所采集的速度脉冲，采用计算多个脉冲的周期来计算速度值，该脉冲的数量能够根据采样频率的变化而自适应调整。作为举例说明，根据不同的应用场合，速度值的计算也可以采用其他方法，如测频法或测周法。在本实施例中，计算步骤303，对速度值计算所采用的轮径为860mm，齿数为72、齿轮比为3.0∶1，其计算公式为：其中：v为当前轴速度值，单位为km/h；d为当前车轮直径，单位为mm；f为当前车轮速度频率，单位为hz；z为测速齿轮齿数，单位为无量纲；i为当前车轮传动齿轮比，单位为无量纲。例如，当速度输入频率为1khz时，带入公式，可计算得出速度值为45.0km/h。作为举例说明，根据不同的车辆特性，轮径值也可以不是860mm，也可以更大或更小，如920mm或840mm。作为举例说明，根据不同的车辆特性，齿数也可以不是72，也可以更大或更小，如80或60。作为举例说明，根据不同的车辆特性，齿轮比也可以不是3.0∶1，也可以更大或更小，如3.5∶1或2.0∶1。在本实施例中，计算步骤303，对速度差计算所采用的公式为：δv＝vmax-vmin其中：δv为当前车辆多个轴速度值之间的差值，单位为km/h；vmax为多个轴速度值中的最大值，单位为km/h；vmin为多个轴速度值中的最小值，单位为km/h。例如，当前车辆的轴数量为4个，某时刻当前车辆4个轴速度分别为附表1所示。附表1序号名称数值13车1轴速度值102.3km/h23车2轴速度值109.6km/h33车3轴速度值95.5km/h43车4轴速度值120.1km/h可以得出：vmax＝120.1km/h，vmin＝95.5km/h，δv＝24.6km/h。作为举例说明，根据不同的应用场合及车辆固有特性，当前车辆的轴数量也可以不是4个，也可以更多或更少，如8个或2个；作为举例说明，根据不同的车辆特性，计算中所使用的各轴速度值也可以为其他值。在本实施例中，计算步骤303，对平均减速度计算所采用的公式为：为平均减速度，单位为km/h/s；v2为计算结束时刻，单位为km/h/s；v1为计算开始时刻，单位为km/h/s；δt为计算时间长度，单位为s。例如，某一段时间开始时刻与结束时刻的速度值信息如附表2所示。附表2可以得出：δt＝0.1s，作为举例说明，根据不同的应用场合，计算时间长度也可以不是0.1s，也可以更多或更少，如0.2s或0.05s；作为举例说明，根据不同的车辆特性，计算中所使用的开始时刻和结束时刻的速度值也可以为其他值。在本实施例中，停车状态判断步骤304，当前车辆的轴数量为4个，低速检测截至速度值为0.25km/h，根据计算步骤303所计算得出的当前车速度值，累加4个轴速度之和，如果其小于0.25km/h*4＝1km/h，则判断为停车状态，否则为非停车状态。作为举例说明，根据不同的应用场合及车辆固有特性，当前车辆的轴数量也可以不是4个，也可以更多或更少，如8个或2个；作为举例说明，根据不同的应用场合，低速检测截至速度值也可以不是0.25km/h，也可以更大或更小，如0.5km/h或0.1km/h。在本实施例中，抱死或抱死隐患状态判断步骤305，当前车辆的轴数量为4个，抱死或抱死隐患判断速度差阈值为10km/h，抱死或抱死隐患判断减速度阈值为5km/h，根据计算步骤303所计算得出的速度差、减速度值，其大于速度差阈值、减速度阈值且持续时间阈值大于或等于1s，则判断为抱死或抱死隐患状态，否则，判断为非抱死及抱死隐患状态。作为举例说明，根据不同的应用场合及车辆固有特性，当前车辆的轴数量也可以不是4个，也可以更多或更少，如8个或2个；作为举例说明，根据不同的应用场合，抱死或抱死隐患判断条件也可以仅为速度差阈值，或仅为减速度阈值，或不限于速度差阈值、减速度阈值，也可以结合速度阈值；作为举例说明，根据不同的应用场合，速度差阈值也可以不是10km/h，也可以更大或更小，如30km/h或3km/h；作为举例说明，根据不同的应用场合，减速度阈值也可以不是5km/h，也可以更大或更小，如30km/h或3km/h；作为举例说明，根据不同的应用场合，持续时间阈值也可以不是1s，也可以更大或更小，如5s或0.5s。在本实施例中，速度值存储步骤306，预设单个文件的时间长度为1h(数据容量约28m)，预设总存储时间为288h(数据容量约7.9g)，当速度值数据存储容量大于7.9g时，删除早期48h的速度值数据(数据容量约1.4g)，保持存储最近240h的速度值数据。作为举例说明，根据不同的应用场合，预设的单个文件的时间长度也可以不是1h，可以更长或更短，如2h或0.5h；作为举例说明，根据不同的应用场合，预设的总存储时间也可以不是288h，可以更长或更短，如336h或240h；作为举例说明，根据不同的应用场合，预设的删除早期数据的时间也可以不是48h，可以更长或更短，如72h或24h；作为举例说明，根据不同的应用场合，预设的最近速度值存储时间也可以不是240h，可以更长或更短，如或288h或192h。在本实施例中，速度波形存储步骤307，根据缓存器202中预设的3min的存储文件(数据容量约69m)，预设抱死或抱死隐患故障数据总次数为240次(数据容量约16.2g)，当速度波形数据存储容量大于16.2g时，删除早期40次抱死或抱死隐患故障数据(数据容量约2.7g)，保持存储最近200次速度波形数据。作为举例说明，根据不同的应用场合，预设的抱死或抱死隐患故障数据总次数也可以不是240次，可以更多或更少，如360次或120次；作为举例说明，根据不同的应用场合，预设的删除早期数据的次数也可以不是40次，可以更多或更少，如80次或20次；作为举例说明，根据不同的应用场合，预设的最近速度波形存储次数也可以不是200次，可以更多或更少，如320次或80次。在本实施例中，抱死故障显示步骤308，车辆为抱死或抱死隐患状态，指示灯104为常亮。作为举例说明，根据不同的应用场合，抱死故障显示控制器208控制指示灯104也可以不是常亮状态，也可以为其他控制方式，如闪烁方式。在本实施例中，下载步骤310，通过通讯口102、121以以太网的方式下载检测装置100中非易失性存储105或扩展存储106中的数据至本地计算机120，进而分析速度值与波形数据，图4为通过本地计算机120进行速度值的曲线显示，图5为通过本地计算机120进行速度波形的曲线显示。作为例说明，根据不同的应用场合，图4和图5中的曲线名称与数值也可以为其他值。作为举例说明，根据不同的应用场合，也可以取出扩展存储106，通过读卡器的方式读取扩展存储106中的数据，该方法更加方便，效率更高，可大大节省售后现场作业时间，但仅可读取扩展存储106中的数据。当将速度值存储控制器206和速度波形存储控制器207将存储地址均设置为扩展存储106时，该方法更优，现场操作性更强。当前第1页12