专利名称：高速列车制动系统故障诊断设备及诊断方法
高速列车制动系统故障诊断设备及诊断方法技术领域
本发明属于列车运行控制技术领域，尤其涉及一种高速列车制动系统故障诊断设备及诊断方法。
背景技术：
高速列车作为一个由复杂技术装备组成、在复杂环境中运行、完成具有复杂时空分布特征的位移服务的整体，是一个复杂的网络化巨系统，其一旦发生故障，危害极大。而且由于高速列车组成部件繁多、检测参数繁多，其发生的故障类型也是复杂多样，包括突发故障、交叉故障、组合故障以及链式故障等。并且不同原因也可能产生同一故障现象，这些就导致了对高速列车的故障诊断及维修较为困难。现在，高速列车的维修基本依靠相关技术人员的经验来维修，而且现有的故障维修系统都是在高速列车运行中采集故障信息， 然后等车辆停止运行后在地面对采集的信息进行处理。因此，准确地采集高速列车制动系统的故障特征、对采集的故障特征进行准确的分析并在此基础上建立起相应的故障诊断系统是高速列车诊断与维修的主要及重要内容，同时也是高速列车运营安全中十分重要的组成部分。本发明正是基于以上问题，提出一种解决方案。发明内容
本发明的目的在于，提供一种高速列车制动系统故障诊断设备及诊断方法，用以提高列车运行的安全性。
为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是，一种高速列车制动系统故障诊断方法，其特征是所述方法包括
步骤I :传感器实时采集高速列车制动系统运行状态的模拟信号，并将采集的模拟信号转换为数字信号；
步骤2 :信息预处理单元对转换的数字信号进行放大和滤波处理，并将处理后的数字信号传输至自诊断单元和车载无线传输平台；
步骤3 :自诊断单元根据处理后的数字信号进行综合分析从而得到制动系统的运行状态诊断结果，并将诊断结果发送至车载无线传输平台；
步骤4 :车载无线传输平台将信息预处理单元处理后的数字信号和自诊断单元得到的诊断结果发送至地面子系统；
步骤5 :地面无线数据接入层接收车载无线传输平台发送的处理后的数字信号和自诊断单元得到的诊断结果，并对其进行分类管理，以便于后期查询；同时，将处理后的数字信号和自诊断单元得到的诊断结果发送至地面中心分析层；
步骤6 :地面中心分析层根据处理后的数字信号和自诊断单元得到的诊断结果， 进行综合分析，从而得到综合诊断结果并发送至地面中心综合维护管理决策层；
步骤7 :地面中心综合维护管理决策层将综合诊断结果保存至数据库，供制定维修策略使用。
一种高速列车制动系统故障诊断设备，包括车载子系统和地面子系统，其特征是所述车载子系统包括传感器、信息预处理单元、自诊断单元、列车通信网络TCN、车载无线传输平台和车载工业以太网络；
所述传感器通过列车通信网络TCN与信息预处理单元相连；
所述信息预处理单元和自诊断单元分别通过车载工业以太网络与车载无线传输平台相连；
所述传感器用于实时采集高速列车制动系统运行状态的模拟信号，并将采集的模拟信号转换为数字信号；
所述信息预处理单元用于对转换的数字信号进行放大和滤波处理，并将处理后的数字信号传输至自诊断单元和车载无线传输平台；
所述自诊断单元根据处理后的数字信号进行综合分析从而得到制动系统的运行状态诊断结果，并将诊断结果发送至车载无线传输平台；
所述车载无线传输平台用于将信息预处理单元处理后的数字信号和自诊断单元得到的诊断结果发送至地面子系统；
所述地面子系统由通过数据传输网络顺序连接的地面无线数据接入层、地面中心分析层和地面中心综合维护管理决策层组成；
所述地面无线数据接入层用于接收车载无线传输平台发送的处理后的数字信号和自诊断单元得到的诊断结果，并对其进行分类管理，以便于后期查询；还用于将处理后的数字信号和自诊断单元得到的诊断结果发送至地面中心分析层；
所述地面中心分析层用于根据处理后的数字信号和自诊断单元得到的诊断结果， 进行综合分析，从而得到综合诊断结果并发送至地面中心综合维护管理决策层；
所述地面中心综合维护管理决策层用于将综合诊断结果保存至数据库，供制定维修策略使用。
本发明实现了高速列车制动系统故障的快速自动诊断，提高了列车运行的安全性。
图I是高速列车制动系统故障诊断设备结构图2是车载子系统结构图3是地面子系统结构图4是主要监测点监测信号、物理量以及输出示意图
图5是制动系统监测原理图6是故障诊断设备安装位置和数量示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
本发明提供的方法包括
步骤I :传感器实时采集高速列车制动系统运行状态的模拟信号，并将采集的模拟信号转换为数字信号；
步骤2 :信息预处理单元对转换的数字信号进行放大和滤波处理，并将处理后的数字信号传输至自诊断单元和车载无线传输平台；
步骤3 :自诊断单元根据处理后的数字信号进行综合分析从而得到制动系统的运行状态诊断结果，并将诊断结果发送至车载无线传输平台；
步骤4 :车载无线传输平台将信息预处理单元处理后的数字信号和自诊断单元得到的诊断结果发送至地面子系统；
步骤5 :地面无线数据接入层接收车载无线传输平台发送的处理后的数字信号和自诊断单元得到的诊断结果，并对其进行分类管理，以便于后期查询；同时，将处理后的数字信号和自诊断单元得到的诊断结果发送至地面中心分析层；
步骤6 :地面中心分析层根据处理后的数字信号和自诊断单元得到的诊断结果， 进行综合分析，从而得到综合诊断结果并发送至地面中心综合维护管理决策层；
步骤7 :地面中心综合维护管理决策层将综合诊断结果保存至数据库，供制定维修策略使用。
图I是高速列车制动系统故障诊断设备结构图。如图I所示,一种高速列车制动系统故障诊断设备，包括车载子系统和地面子系统。
图2是车载子系统结构图。如图2所示，车载子系统包括传感器、信息预处理单元、自诊断单元、列车通信网络TCN、车载无线传输平台和车载工业以太网络。其中，传感器通过列车通信网络TCN与信息预处理单元相连，信息预处理单元和自诊断单元分别通过车载工业以太网络与车载无线传输平台相连。
传感器用于实时采集高速列车制动系统运行状态的模拟信号，并将采集的模拟信号转换为数字信号。
信息预处理单元用于对转换的数字信号进行放大和滤波处理，并将处理后的数字信号传输至自诊断单元和车载无线传输平台；
自诊断单元根据处理后的数字信号进行综合分析从而得到制动系统的运行状态诊断结果，并将诊断结果发送至车载无线传输平台。
车载无线传输平台用于将信息预处理单元处理后的数字信号和自诊断单元得到的诊断结果发送至地面子系统。
图3是地面子系统结构图。如图3所示，地面子系统由通过数据传输网络顺序连接的地面无线数据接入层、地面中心分析层和地面中心综合维护管理决策层组成。
地面无线数据接入层用于接收车载无线传输平台发送的处理后的数字信号和自诊断单元得到的诊断结果，并对其进行分类管理，以便于后期查询；还用于将处理后的数字信号和自诊断单元得到的诊断结果发送至地面中心分析层。地面无线数据接入层可以包括数据管理服务器和维护管理设备等。
地面中心分析层用于根据处理后的数字信号和自诊断单元得到的诊断结果，进行综合分析，从而得到综合诊断结果并发送至地面中心综合维护管理决策层。地面中心分析层可以包括数据分析与处理服务器、地面中心工作站和维护管理设备等。
地面中心综合维护管理决策层用于将综合诊断结果保存至数据库，供制定维修策略使用。地面中心综合维护管理决策层可以包括，地面中心历史数据管理设备、高速列车制动系统诊断设备、车辆状态显示设备和维护管理设备等。
图4是主要监测点监测信号、物理量以及输出示意图。图4给出了高速列车制动故障诊断系统的主要监测点信号，监测物理量及传感器输出。
图5是制动系统监测原理 图。如图5所示，监测点可实现的功能
I)监测总风压力，分析空压机供风情况。
2)监测紧急电磁阀工作状态，预测、分析紧急阀使用状况。
3)监测制动系统阀类动作响应情况，分析制动系统阀类工作状态。
4)监测轴速信息，分析速度传感器工作状态。
5)监测基础制动闸瓦间隙，分析基础制动装置机械性能与响应。
6)监测制动控制逻辑，分析控制系统死机、故障等。
7)监测制动级位信息，分析列车线故障情况。
8)监测升弓模块电磁阀动作情况。
9)监测停放制动施加、缓解工作功能与一致性等特性。
10)监测空簧压力，分析载重信息。
图6是故障诊断设备安装位置和数量示意图。图6给出了系统设备安装位置及数量。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1.一种高速列车制动系统故障诊断方法，其特征是所述方法包括 步骤I:传感器实时采集高速列车制动系统运行状态的模拟信号，并将采集的模拟信号转换为数字信号； 步骤2 :信息预处理单元对转换的数字信号进行放大和滤波处理，并将处理后的数字信号传输至自诊断单元和车载无线传输平台； 步骤3 :自诊断单元根据处理后的数字信号进行综合分析从而得到制动系统的运行状态诊断结果，并将诊断结果发送至车载无线传输平台； 步骤4 :车载无线传输平台将信息预处理单元处理后的数字信号和自诊断单元得到的诊断结果发送至地面子系统； 步骤5 :地面无线数据接入层接收车载无线传输平台发送的处理后的数字信号和自诊断单元得到的诊断结果，并对其进行分类管理，以便于后期查询；同时，将处理后的数字信号和自诊断单元得到的诊断结果发送至地面中心分析层； 步骤6:地面中心分析层根据处理后的数字信号和自诊断单元得到的诊断结果，进行综合分析，从而得到综合诊断结果并发送至地面中心综合维护管理决策层； 步骤7 :地面中心综合维护管理决策层将综合诊断结果保存至数据库，供制定维修策略使用。
2.一种高速列车制动系统故障诊断设备，包括车载子系统和地面子系统，其特征是所述车载子系统包括传感器、信息预处理单元、自诊断单元、列车通信网络TCN、车载无线传输平台和车载工业以太网络； 所述传感器通过列车通信网络TCN与信息预处理单元相连； 所述信息预处理单元和自诊断单元分别通过车载工业以太网络与车载无线传输平台相连； 所述传感器用于实时采集高速列车制动系统运行状态的模拟信号，并将采集的模拟信号转换为数字信号； 所述信息预处理单元用于对转换的数字信号进行放大和滤波处理，并将处理后的数字信号传输至自诊断单元和车载无线传输平台； 所述自诊断单元根据处理后的数字信号进行综合分析从而得到制动系统的运行状态诊断结果，并将诊断结果发送至车载无线传输平台； 所述车载无线传输平台用于将信息预处理单元处理后的数字信号和自诊断单元得到的诊断结果发送至地面子系统； 所述地面子系统由通过数据传输网络顺序连接的地面无线数据接入层、地面中心分析层和地面中心综合维护管理决策层组成； 所述地面无线数据接入层用于接收车载无线传输平台发送的处理后的数字信号和自诊断单元得到的诊断结果，并对其进行分类管理，以便于后期查询；还用于将处理后的数字信号和自诊断单元得到的诊断结果发送至地面中心分析层； 所述地面中心分析层用于根据处理后的数字信号和自诊断单元得到的诊断结果，进行综合分析，从而得到综合诊断结果并发送至地面中心综合维护管理决策层； 所述地面中心综合维护管理决策层用于将综合诊断结果保存至数据库，供制定维修策略使用。
全文摘要
本发明公开了列车运行控制技术领域中的一种高速列车制动系统故障诊断设备及诊断方法。方法包括实时采集高速列车制动系统运行状态的信号，并进行处理；然后得到运行状态诊断结果并发送至地面子系统；地面子系统对其进行分类管理并得到综合诊断结果；该综合诊断结果供制定维修策略使用；系统包括车载子系统和地面子系统，车载子系统包括传感器、信息预处理单元、自诊断单元、列车通信网络TCN、车载无线传输平台和车载工业以太网络；地面子系统包括地面无线数据接入层、地面中心分析层和地面中心综合维护管理决策层。本发明可高效、快捷和准确地诊断出列车制动系统故障，为高速列车可靠运行提供了保障机制。
文档编号G05B23/02GK102981497SQ20121047765
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月21日 优先权日2012年11月21日
发明者杨建伟, 姚德臣 申请人:北京建筑工程学院