一种轴抱死检测方法、装置、设备及轨道交通车辆与流程

1.本发明涉及轨道交通技术领域，尤其是涉及一种轴抱死检测方法、装置、设备及轨道交通车辆。


背景技术：

2.为了保障列车运行的可靠性，轨道交通车辆不仅采用制动控制单元检测轴抱死故障，还采用牵引控制单元(traction control unit，tcu)检测轴抱死故障，二者互为冗余。
3.发生轴抱死故障后，车辆必须施加紧急制动停车，然后让司机人员下车检查。但是，通过tcu检测轴抱死故障时，经常会出现司机人员下车检查后发现并没有出现轴抱死故障，从而增加列车的运行时间与成本、降低乘客的乘车舒适度。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本申请提供一种轴抱死检测方法、装置、设备及轨道交通车辆，能够提高通过tcu检测轴抱死故障的正确率，从而降低列车的运行时间与成本、提高乘客的乘车舒适度。
5.本申请第一方面提供一种轴抱死检测方法，包括：
6.获取第一牵引电机的第一反馈角速度，获取第二牵引电机的第二反馈角速度；其中，所述第一牵引电机与所述第二牵引电机对应同一个转向架；
7.当所述第一反馈角速度为0时，根据所述第二反馈角速度获得同步角速度；
8.当所述同步角速度与对应的预设同步角速度不一致时，判断所述第一牵引电机的第一电流是否正常，若否，则所述第一牵引电机轴抱死故障；其中，所述预设同步角速度为轨道交通车辆正常运行时，所述第一牵引电机与所述第二牵引电机对应的同步角速度。
9.可选的，所述方法还包括：
10.获取所述第一牵引电机在轨道交通车辆正常运行时对应的第一牵引力；
11.所述判断所述第一牵引电机的第一电流是否正常，具体包括：
12.通过所述第一牵引电机的第一电流与所述轨道交通车辆正常运行时对应的第一牵引力是否匹配，判断所述第一牵引电机的第一电流是否正常。
13.可选的，所述判断所述第一牵引电机的第一电流是否正常，具体包括：
14.通过所述第一牵引电机的第一电流在预设时间内的增量是否超过电流阈值，判断所述第一牵引电机的第一电流是否正常。
15.可选的，通过所述第一牵引电机的第一电流互感器采集所述第一电流。
16.本申请第二方面提供一种轴抱死检测装置，其特征在于，包括：
17.反馈角速度获取单元、同步角速度获取单元和故障判断单元；
18.所述反馈角速度获取单元，用于获取第一牵引电机的第一反馈角速度，获取第二牵引电机的第二反馈角速度；其中，所述第一牵引电机与所述第二牵引电机对应同一个转向架；
19.所述同步角速度获取单元，用于当所述第一反馈角速度为0时，根据所述第二反馈角速度获得同步角速度；
20.所述故障判断单元，用于当所述同步角速度与对应的预设同步角速度不一致时，判断所述第一牵引电机的第一电流是否正常，若否，则所述第一牵引电机轴抱死故障；其中，所述预设同步角速度为轨道交通车辆正常运行时，所述第一牵引电机与所述第二牵引电机对应的同步角速度。
21.可选的，所述装置还包括牵引力获取单元，用于获取所述第一牵引电机在轨道交通车辆正常运行时对应的第一牵引力；
22.所述故障判断单元，具体用于通过所述第一牵引电机的第一电流与所述轨道交通车辆正常运行时对应的第一牵引力是否匹配，判断所述第一牵引电机的第一电流是否正常。
23.可选的，所述故障判断单元，具体用于通过所述第一牵引电机的第一电流在预设时间内的增量是否超过电流阈值，判断所述第一牵引电机的第一电流是否正常。
24.可选的，还包括：第一电流互感器和第二电流互感器；
25.所述第一电流互感器，用于采集所述第一牵引电机的第一电流；
26.所述第二电流互感器，用于采集所述第二牵引电机的第二电流。
27.本申请第三方面提供一种轴抱死检测设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器：
28.所述存储器用于存储计算机程序，并将所述计算机程序传输给所述处理器；
29.所述处理器用于根据所述计算机程序中的指令执行上述任意一项所述的轴抱死检测方法。
30.本申请第四方面提供一种轨道交通车辆，其特征在于，包括上述所述的轴抱死检测设备，还包括整车控制器；
31.所述整车控制器，用于监控所述轴抱死检测设备。
32.相对于现有技术，本申请上述技术方案的优点在于：
33.本申请实施例提供一种轴抱死检测方法、装置、设备及轨道交通车辆，所述方法包括：首先，获取第一牵引电机的第一反馈角速度，获取第二牵引电机的第二反馈角速度。然后，当第一反馈角速度为0时，根据第二反馈角速度获得同步角速度。最后，当同步角速度与对应的预设同步角速度不一致时，判断第一牵引电机的第一电流是否正常，若否，则第一牵引电机轴抱死故障。
34.当速度传感器输出的脉冲信号为低电平，即当第一反馈角速度为0时，通过检测第一反馈角速度对应的第一牵引电机是否发生过流故障判断是轴抱死故障还是速度传感器故障，若发生过流，则此时的故障为牵引电机严格轴抱死故障；若未发生过流，则此时的故障为速度传感器故障。在不改变现有的硬件配置基础上，通过优化tcu控制软件，在速度传感器输出低电平时，通过检测电流是否发生过流故障可以识别出牵引电机速度传感器故障还是发生轴抱死故障，进而提示相关人员进行相应的故障处置，防止误报故障对轮轴本身造成损坏和对行车秩序造成影响，进而降低列车的运行时间与成本、提高乘客的乘车舒适度。
附图说明
35.为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，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它的附图。
36.图1为本申请提供的一种牵引变流器控制牵引电机的示意图；
37.图2为本申请提供的一种轴抱死检测方法的流程图；
38.图3为本申请提供的一种轴抱死检测装置的示意图；
39.图4为本申请提供的一种轴抱死检测设备的示意图；
40.图5为本申请提供一种轨道交通车辆的示意图。
具体实施方式
41.参见图1，该图为本申请实施例提供的一种牵引变流器控制牵引电机的示意图。
42.一个轨道交通车辆配置一台牵引变流器，一台牵引变流器内部配置两台牵引逆变器，每台牵引逆变器驱动一个转向架上的两台牵引电机，每台牵引电机均输出一个速度信号。
43.例如，轨道交通车辆配置一台牵引变流器100，牵引变流器100内部配置两台牵引逆变器，分别是牵引逆变器110和120。以牵引逆变器110为例，牵引逆变器110驱动牵引电机111和牵引电机112，牵引电机111与牵引电机112均输出一个速度信号。其他牵引逆变器同理，在此不再赘述。
44.牵引控制单元(traction control unit，tcu)通过采集牵引电机非传动端的电压型速度传感器信号进行牵引电机的轴抱死检测。速度传感器测量电机转子的转速，牵引电机转子转轴通过联轴节、齿轮箱等与车轴啮合，通过一定的传动比可转换为车速。其中，电机速度传感器输出信号为方波脉冲电压信号。
45.当速度传感器发生故障时，速度传感器输出的脉冲信号为低电平。但是，当发生严格轴抱死故障，即轴严格不旋转时，牵引电机输出的轴速度为0。此时，速度传感器输出的脉冲信号也为低电平。
46.速度传感器故障与牵引电机严格轴抱死两个故障的表征相同，即tcu接收到的脉冲信号均为低电平，但是tcu无法识别出该低电平故障的原因是牵引电机严格轴抱死故障还是速度传感器故障。
47.虽然两个故障的表征相同，但是发生故障之后的处理方法不同。严格轴抱死故障需要限速停车，而速度传感器故障只需要切除对应架的牵引逆变器即可，动车组可正常达速运行。因此，会出现由于速度传感器故障而出现的轨道车道“轴抱死”的误报警，从而增加列车的运行时间与成本、降低乘客的乘车舒适度。
48.基于此，为了提高通过tcu检测轴抱死故障的正确率，本申请提供一种轴抱死检测方法，当速度传感器输出的脉冲信号为低电平时，通过检测低电平对应的牵引电机是否发生过流故障，若是，则此时的故障为牵引电机严格轴抱死故障；若否，则此时的故障为速度传感器故障。
49.为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的
附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
50.参见图2，图2是本申请提供的一种轴抱死检测方法的流程图，该方法可以包括以下步骤201
‑
203。
51.s201：获取第一牵引电机的第一反馈角速度，获取第二牵引电机的第二反馈角速度；其中，所述第一牵引电机与所述第二牵引电机对应同一个转向架。
52.一个轨道交通车辆配置一台牵引变流器，一台牵引变流器内部配置两台牵引逆变器，每台牵引逆变器驱动一个转向架上的两台牵引电机，每台牵引电机均输出一个速度信号。
53.获取同一个转向架上的两台牵引电机的反馈角速度，下面结合图1以牵引电机111和牵引电机112为例进行说明。
54.牵引电机111为第一牵引电机，牵引电机112为第二牵引电机，第一牵引电机111和第二牵引电机112位于同一个转向架上。获取第一牵引电机111的第一反馈角速度，获取第二牵引电机112的第二反馈角速度。
55.本申请实施例不具体限定获取第一反馈角速度和第二角速度的先后顺序。例如，可以先获得第一反馈角速度，后获得第二反馈角速度。又如，可以先获得第二反馈角速度，后获得第一反馈角速度。再如，还可以同时获得第一反馈角速度和第二反馈角速度。
56.s202：当所述第一反馈角速度为0时，根据所述第二反馈角速度获得同步角速度。
57.当第一反馈角速度为0时，速度传感器输出的脉冲信号为低电平，此时第一电机可能出现轴抱死故障，也可能出现速度传感器故障。因此，需要判断此时是轴抱死故障还是速度传感器故障。
58.继续参见图1，例如，当牵引电机111输出的反馈角速度为0时，牵引电机111可能会出现轴抱死故障。在该实施例中，牵引电机111输出的角速度为第一反馈角速度，牵引电机111为第一电机。
59.又如，当牵引电机112输出的反馈角速度为0时，牵引电机112可能会出现轴抱死故障。在该实施例中，牵引电机112输出的角速度为第一反馈角速度，牵引电机112为第一电机。
60.为了判断故障的原因是轴抱死故障还是速度传感器故障，可以通过同步角速度获得进行判断。具体地，根据第二反馈角速度获得同步角速度。可以理解的是，由于第一电机出现轴抱死故障，此时第一反馈角速度为0，根据第二反馈角速度获得同步角速度实际上是根据第一反馈角速度与第二反馈角速度获得此时第一电机与第二电机的同步角速度简化而来。
61.需要说明的是，此时的同步角速度为当前工况下，根据第二反馈角速度获得的第一电机与第二电机获得的实际同步角速度。
62.下面介绍一种根据第一反馈角速度与第二反馈角速度获得同步角速度的方式。
63.首先根据第一反馈角速度与第二反馈角速度计算电机旋转磁场转速，并获取第一反馈角速度与第二反馈角速度的差值，通过电机旋转磁场转速和所述差值进行电机转矩控制。例如，当检测到第一反馈角速度为0时，采用第二反馈角速度作为控制变量进行电机转
矩控制，获得同步角速度。在一种可能的实施方式中，为了提高通过tcu检测轴抱死故障的正确率，可以在第一反馈角速度为0，且持续时间超过第一预设时间阈值时，根据所述第二反馈角速度获得同步角速度。
64.通过增设预设时间，降低了速度传感器由于自身不稳定出现输出为低电平的概率，提高了识别速度传感器输出的脉冲信号为低电平的正确率，进一步提高了检测轴抱死故障的正确率。
65.s203：当所述同步角速度与对应的预设同步角速度不一致时，判断所述第一牵引电机的第一电流是否正常，若否，则所述第一牵引电机轴抱死故障。
66.在轨道交通车辆正常运行时，根据第一牵引电机与第二牵引电机输出的速度获得预设同步角速度。例如，根据第一牵引电机的反馈角速度与第二牵引电机的反馈角速度获得预设同步角速度。预设同步角速度代表轨道交通车辆正常运行，即牵引电机正常时，获得的预设同步角速度。该预设同步角速度可以成为判断牵引电机是否正常的标准。若检测得到的实际同步角速度与对应的同步角速度不一致时，则此时有可能出现严格轴抱死故障。
67.例如，在轨道交通车辆正常运行时，第一电机输出的第一反馈角速度为a，同一转向架上第二电机输出的第二反馈角速度为b，则根据第一反馈角速度和第二角速度获得的第一电机与第二电机的同步角速度为c。c可以作为参照的预设同步角速度。当第二电机的反馈角速度为b时，获得的第一电机与第二电机的同步角速度理论上应该为c。若根据第二电机的反馈角速度获得的实际的同步角速度是d，且d与c相差较大，则此时有可能出现严格轴抱死故障，也可能出现速度传感器故障。
68.进一步通过故障电机，即第一牵引电机的电流进行判断。具体的，如果第一牵引电机的第一电流发生异常，则此时是严格轴抱死故障，如果第一牵引电机的第一电流正常，则此时是速度传感器故障。
69.当实际的同步角速度与预设同步角速度相差较大时，若发生严格轴抱死故障，相当于故障电机发生堵转，此时会一直增大故障电机的牵引力以带动故障电机转动，在牵引力增加的同时，功率增大，从而导致故障的电流急剧增大。
70.当实际的同步角速度与预设同步角速度相差较大时，若发生速度传感器异常，牵引电机的运转没有发生故障，即电机未发生堵转，不会采用通过增大电机的牵引力带动电机转动，进而功率不会增大，电流也不会急剧增大。
71.由此，当实际的同步角速度与预设同步角速度相差较大时，通过电流是否急剧增大，即电流是否正常来区分电机是轴抱死故障还是速度传感器故障。具体地，以第一电机为例，若第一电机的第一电流正常，则速度传感器发生故障，若第一电机的第一电流异常，则第一电机发生轴抱死故障。
72.本申请不具体限定判断第一电流是否正常的方式，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。
73.例如，获取第一牵引电机在轨道交通车辆正常运行时对应的第一牵引力，然后判断第一牵引力与第一电流是否匹配，若不配，则第一电流发生异常。例如，在轨道交通车辆正常运行时，带动第一牵引电机运行的第一牵引力为10n，理论上10n带动第一牵引电机运行的电流应该为10a。但是，此时获取的第一电流为20a，则此时第一电流与第一牵引力不匹配，确定第一牵引电机的第一电流不正常。
74.又如，在预设时间内，记录第一电流的变化情况，若第一电流在预设时间内的增量超过电流阈值，则第一电流急剧增大，确定第一电流不正常。
75.本申请不具体限定预设时间与阈值的大小，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。
76.本申请不具体限定第一电流的获取方式，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。例如，通过第一牵引电机上本就存在的第一电流互感器采集第一电流。由于动车组牵引电机普遍采用电压型速度传感器，硬件电路已固定，额外增加其他的硬件检测电路成本较高，因此在不改变现有的硬件配置基础上，获得第一电流可以降低成本。
77.作为一种可能的实现方式，可以在特定的速度区间内，区分轴抱死故障和速度传感器故障。本申请实施例不具体限定特定的速度区间，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。
78.例如，当轨道交通车辆的运行速度超过50km/h时，当所述同步角速度与对应的预设同步角速度不一致时，判断所述第一牵引电机的第一电流是否正常，从而区分轴抱死故障和速度传感器故障。当轨道交通车辆的运行速度小于50km/h时，无需区分轴抱死故障和速度传感器故障，在该速度运行区间内，即使出现轴抱死故障，也不会对轨道交通车辆的安全问题造成威胁，进而降低列车的运行时间与成本、提高乘客的乘车舒适度。
79.本申请实施例提供一种轴抱死检测方法，首先，获取第一牵引电机的第一反馈角速度，获取第二牵引电机的第二反馈角速度。然后，当第一反馈角速度为0时，根据第二反馈角速度获得同步角速度。最后，当同步角速度与对应的预设同步角速度不一致时，判断第一牵引电机的第一电流是否正常，若否，则第一牵引电机轴抱死故障。
80.当速度传感器输出的脉冲信号为低电平，即当第一反馈角速度为0时，通过检测第一反馈角速度对应的第一牵引电机是否发生过流故障判断是轴抱死故障还是速度传感器故障，若发生过流，则此时的故障为牵引电机严格轴抱死故障；若未发生过流，则此时的故障为速度传感器故障。在速度传感器输出低电平时，通过检测电流是否发生过流故障可以识别出牵引电机速度传感器故障还是发生轴抱死故障，进而提示相关人员进行相应的故障处置，防止误报故障对轮轴本身造成损坏和对行车秩序造成影响，进而降低列车的运行时间与成本、提高乘客的乘车舒适度。
81.本申请不仅提供一种轴抱死检测方法，还提供一种轴抱死检测装置。
82.参见图3，该图为本申请提供的一种轴抱死检测装置。
83.该装置包括：反馈角速度获取单元310、同步角速度获取单元320和故障判断单元330。
84.反馈角速度获取单元310用于获取第一牵引电机的第一反馈角速度，获取第二牵引电机的第二反馈角速度；其中，第一牵引电机与第二牵引电机对应同一个转向架；
85.同步角速度获取单元320用于当第一反馈角速度为0时，根据第二反馈角速度获得同步角速度；
86.故障判断单元330用于当同步角速度与对应的预设同步角速度不一致时，判断第一牵引电机的第一电流是否正常，若否，则第一牵引电机轴抱死故障；其中，预设同步角速度为轨道交通车辆正常运行时，第一牵引电机与第二牵引电机对应的同步角速度。
87.可选的，所述装置还包括牵引力获取单元，用于获取所述第一牵引电机在轨道交
通车辆正常运行时对应的第一牵引力；
88.所述故障判断单元，具体用于通过所述第一牵引电机的第一电流与所述轨道交通车辆正常运行时对应的第一牵引力是否匹配，判断所述第一牵引电机的第一电流是否正常。
89.可选的，所述故障判断单元，具体用于通过所述第一牵引电机的第一电流在预设时间内的增量是否超过电流阈值，判断所述第一牵引电机的第一电流是否正常。
90.可选的，还包括：第一电流互感器和第二电流互感器；
91.所述第一电流互感器，用于采集所述第一牵引电机的第一电流；
92.所述第二电流互感器，用于采集所述第二牵引电机的第二电流。
93.本申请还提供一种轴抱死检测设备，参见图4，该图为本申请提供的一种轴抱死检测设备的示意图。
94.如图4所示，所述轴抱死检测设备400包括处理器410以及存储器420：
95.所述存储器410用于存储计算机程序，并将所述计算机程序传输给所述处理器；
96.所述处理器420用于根据所述计算机程序中的指令执行上述任意一项所述的轴抱死检测方法。
97.本申请还提供一种轨道交通车辆。参见图5，该图为本申请提供的一种轨道交通车辆的结构示意图。
98.该轨道交通车辆，包括：整车控制器510，以及前述介绍的轴抱死检测设备400；其中，整车控制器420，用于轴抱死检测设备400；
99.其中，轴抱死检测设备400具体实现方式可以参见上述实施例中的描述，这里不再赘述。
100.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元及模块可以是或者也可以不是物理上分开的。另外，还可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元和模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
101.以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。