车辆及司机室、故障判断方法及装置及允许误差修正方法与流程

1.本发明涉及一种电位器输出电流允许误差修正方法、以及司机控制器故障判断方法及装置，适用于轨道交通行业。


背景技术：

2.司机控制器(以下简称司机控制器)是轨道交通行业司机用来操纵车辆运行方向和车速的一种手动电器。司机控制器一般具有3对辅助触点、1-2组输出电位器。如图1所示，控制手柄位于制动最大位、制动小零位、大零位、牵引小零位、牵引最大位时，控制手柄的位置分别是：与竖直方向夹角为-(θ1+θ2)、与竖直方向夹角为-θ1、位于竖直方向、与竖直方向夹角为θ1、与竖直方向夹角为θ1+θ2。即控制手柄位于大零位时表示轨道交通车辆无牵引、制动的设定(即司机控制器指示车辆利用自身的惯性运行，即车辆可能惰行或停车)，制动最大位和制动小零位限定的位置范围表示制动位，牵引小零位和牵引最大位限定的位置范围表示牵引位。另外，司机控制器的辅助触点可根据司机对控制手柄的操作，输出表示司机控制器位置的信号，第1对辅助触点的信号表示控制手柄是否位于大零位，第2对辅助触点的信号表示控制手柄是否位于牵引区，第3对辅助触点的信号表示控制手柄是否位于制动区。当司机推动控制手柄时，带动电位器(作为车速输入检测电路)的滑点移动，使得电位器电阻值变化，进而输出相应的电流，车辆控制单元(以下简称ccu)根据采集到的司机控制器电位器输出的实际电流，使用预先标定的控制手柄位于大零位时的输出电流、位于牵引小零位时的输出电流、位于制动小零位时的输出电流、位于牵引最大位时的输出电流、位于制动最大位时的输出电流等技术参数(见表1)，计算司机控制器的级位，从而控制车辆的牵引力或制动力大小，达到车速控制的目的。
3.表1预先标定的某司机控制器的控制手柄位于不同位置时电位器的输出电流
[0004][0005][0006]
准确、及时、有效的对司机控制器故障进行诊断及预测，对于车辆安全高效的运行有着非常重要的意义。目前一般使用上述司机控制器的技术规格参数来判断司机控制器是否存在输出超限故障。由于采集模块的采集误差、司机控制器电源误差等误差的影响，这种判断方法往往导致司机控制器故障的判断不准确，即可能将超过限定范围的电流判定为未
超过限定范围，而将未超过限定范围的电流判定为超过限定范围，从而存在误报故障的情况。另外，电位器输出电流不准确的问题，也无相应的故障判断方案。而且，随着司机控制器的老化，当司机推动司机控制器到同一位置，司机控制器输出电位器的输出也会和刚出厂时存在不同，只有检修人员定期对司机控制器检修时，在司机控制器输出电位器接入万用表，才能检查司机控制器电位器输出的电流是否标准，使得当机车运行时若司机控制器存在故障使得输出电流异常，则无法及时检测故障。


技术实现要素：

[0007]
本发明要解决的问题是针对司机控制器故障判断不准确的问题，提供一种电位器输出电流允许误差修正方法。
[0008]
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种电位器输出电流允许误差修正方法，包括：
[0009]
利用下式计算司机控制器的控制手柄位于第m个位置时电位器输出电流的修正后的允许误差i_cal(m)：
[0010]
i_cal(m)＝i_enerr+i_ave_err(m)；
[0011]
i_ave_err(m)＝[i_err(1,m)+i_err(2,m)+
……
+i_err(n,m)]/n；
[0012]
其中：
[0013]
若i(m)-i_enerr≤i(n,m)≤i(m)+i_enerr，则i_err(n,m)＝0；
[0014]
若i(n,m)＜i(m)-i_enerr，则i_err(n,m)＝i(m)-i_enerr-i(n,m)；
[0015]
若i(n,m)＞i(m)+i_enerr，则i_err(n,m)＝i(n,m)-[i(m)+i_enerr]；
[0016]
其中：
[0017]
i_err(n,m)为根据第n次试验得到的、控制手柄位于第m个位置时的修正误差系数，n＝1,2,
……
,n，n≥5，m＝1,2,
……
,5；
[0018]
i(n,m)为第n次试验时记录的、控制手柄位于第m个位置时电位器输出电流；
[0019]
i_ave_err(m)为经过n次试验得到的、控制手柄位于第m个位置时的平均修正误差系数；i(m)为预先标定的控制手柄的第m个位置对应的电位器输出电流，i_enerr为预先标定的电位器输出电流的允许误差；
[0020]
控制手柄的第1个位置、第2个位置、
……
、第5个位置分别对应为制动最大位、制动小零位、大零位、牵引小零位、牵引最大位。
[0021]
本发明中，通过进行n次试验并采集控制手柄在各个位置时电位器输出电流，从而可以计算每次试验得到的、控制手柄位于第m个位置时的修正误差系数，进而结合n次试验得到的修正误差系数得到平均修正误差系数，并得到控制手柄位于第m个位置时电位器输出电流的修正后允许误差。本发明中，对控制手柄位于不同位置的输出电流的允许误差分别进行修正，相比于现有技术中采用测量的输出电流(测量精度影响受采集模块采集误差等误差)叠加/减去预先标定的允许误差可能导致故障误判，采用本发明得到的修正后的允许误差使得在各个电流测量点叠加减去的允许误差更符合实际情况，从而可降低故障误判的风险。
[0022]
本发明还提供一种司机控制器故障判断方法，包括如下步骤：
[0023]
步骤a：利用权利要求1所述的电位器输出电流允许误差修正方法计算司机控制器
的控制手柄位于第m个位置时电位器输出电流的修正后允许误差i_cal(m)；
[0024]
步骤b：实时监测电位器输出电流io；
[0025]
若io＞i(5)+i_cal(5)或io＜i(1)-i_cal(1)，则判断为电位器输出电流超限故障；
[0026]
若如下任一个条件满足，则判断为电位器输出电流不准确的故障：
[0027]
条件1：控制手柄位于第3个位置，io＞i(3)+i_cal(3)或io＜i(3)-i_cal(3)；
[0028]
条件2：控制手柄位于牵引区，且io＜i(4)-i_cal(4)；
[0029]
条件3：控制手柄位于制动区，且io＞i(2)+i_cal(2)；
[0030]
其中，所述牵引区是由第4个位置和第5个位置限定的位置范围，所述制动区是由第1个位置和第2个位置限定的位置范围。
[0031]
本发明中，对电位器位于各个位置时的允许误差分别进行修正，在判断故障时，测量得到的输出电流叠加/减去相应的修正后的允许误差，使得故障判断更为准确，尽量降低误判风险。
[0032]
上述技术方案中，根据采集的司机控制器辅助触点的信号确定所述控制手柄是否位于第3个位置、是否位于牵引区、是否位于制动区。
[0033]
当控制手柄到达大零位(即到达第3个位置)时、从其他位置区域到达牵引区或从牵引区离开(即经过作为牵引区和其他位置区域的分界点的第4个位置)、从其他位置区域到达制动区或从制动区离开(即经过作为制动区和其他位置区域的分界点的第2个位置)时，辅助触点信号状态都会发生变化，从而可根据辅助触点的信号，可确定控制手柄到达第2个位置的时刻、到达第3个位置的时刻、到达第4个位置的时刻，从而可在这些时刻相应采集电位器输出电流。
[0034]
上述技术方案中，所述司机控制器故障判断方法还包括：
[0035]
当控制手柄位于第2个位置时，采集电位器输出电流，且计算已采集的控制手柄位于第2个位置时电位器各个输出电流的平均值i
ave
(2)；
[0036]
当控制手柄位于第3个位置时，采集电位器输出电流，且计算已采集的控制手柄位于第3个位置时电位器各个输出电流的平均值i
ave
(3)；
[0037]
当控制手柄位于第4个位置时，采集电位器输出电流，且计算已采集的控制手柄位于第4个位置时电位器各个输出电流的平均值i
ave
(4)；
[0038]
若|i
ave
(2)-i(2)|＞i
tha
、|i
ave
(3)-i(3)|＞i
thb
、|i
ave
(4)-i(4)|＞i
thc
中任一个条件成立，则判断司机控制器发生故障；
[0039]
其中：i
tha
、i
thb
、i
thc
分别为第一设定阈值、第二设定阈值、第三设定阈值。
[0040]
本发明中，记录控制手柄在不同位置的电位器输出电流，并得到在各个位置的电流平均值，与司控器预先标定的技术参数进行对比，从而可对司控器故障进行预警。
[0041]
上述技术方案中，根据采集的司机控制器辅助触点的信号确定所述控制手柄到达第2个位置的时刻、到达第3个位置的时刻、到达第4个位置的时刻。
[0042]
当控制手柄到达大零位(即到达第3个位置)时、从其他位置区域到达牵引区或从牵引区离开(即经过作为牵引区和其他位置区域的分界点的第4个位置)、从其他位置区域到达制动区或从制动区离开(即经过作为制动区和其他位置区域的分界点的第2个位置)时，辅助触点信号状态都会发生变化，从而可根据辅助触点的信号，可确定控制手柄到达第
2个位置的时刻、到达第3个位置的时刻、到达第4个位置的时刻，从而可在这些时刻相应采集电位器输出电流。
[0043]
本发明还提供一种司机控制器故障判断装置，其特征在于，包括车辆控制单元；所述车辆控制单元被配置或编程为用于执行上述司机控制器故障判断方法的步骤。
[0044]
本发明具有的优点和积极效果是：
[0045]
1)本发明通过对电位器输出电流允许误差进行修正，来对司机控制器输出超限、输出不准确故障进行判断，有效降低了目前司机控制器故障判断中容易误报故障的风险；
[0046]
2)本发明结合司机控制器辅助触点和司机控制器电位器输出电流来判断司机控制器输出不准确的故障，实现了对司机控制器输出不准确故障的判断；
[0047]
3)本发明根据司机控制器辅助触点反应的司机控制器位置，从而记录司机控制器在不同位置的电位器输出电流并得到在各个位置的电流平均值，与司机控制器标定的技术参数进行对比，对司机控制器故障实现预警，同时为司机控制器的日常检修提供数据参考。
附图说明
[0048]
为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0049]
图1是现有技术中司机控制器的控制手柄位于不同位置时的示意图；
[0050]
图2是本发明实施例的司机控制器故障判断装置的结构示意图；
[0051]
图3是本发明实施例的修正后的司机控制器控制手柄位于大零位时电位器输出电流的允许误差的计算流程图；
[0052]
图4是本发明实施例的司机控制器输出不准确判断说明的示意图；
具体实施方式
[0053]
下面将结合本技术的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
[0054]
如图2-4所示，本发明提供一种司机控制器的电位器输出电流允许误差修正方法，包括：利用下式计算司机控制器的控制手柄位于第m个位置时电位器输出电流的修正后允许误差i_cal(m)：
[0055]
i_cal(m)＝i_enerr+i_ave_err(m)；
[0056]
i_ave_err(m)＝[i_err(1,m)+i_err(2,m)+
……
+i_err(n,m)]/n；
[0057]
其中：
[0058]
若i(m)-i_enerr≤i(n,m)≤i(m)+i_enerr，则i_err(n,m)＝0；
[0059]
若i(n,m)＜i(m)-i_enerr，则i_err(n,m)＝i(m)-i_enerr-i(n,m)；
[0060]
若i(n,m)＞i(m)+i_enerr，则i_err(n,m)＝i(n,m)-[i(m)+i_enerr]；
[0061]
其中：
[0062]
i_err(n,m)为第n次试验时得到的、控制手柄位于第m个位置时的修正误差系数，n＝1,2,
……
,n，n≥5，m＝1,2,
……
,5；
[0063]
i(n,m)为第n次试验时记录的、控制手柄位于第m个位置时电位器输出电流；
[0064]
i_ave_err(m)为经过n次试验得到的、控制手柄位于第m个位置时的平均修正误差系数；
[0065]
i(m)为预先标定的控制手柄的第m个位置对应的电位器输出电流，i_enerr为预先标定的电位器输出电流的允许误差(即司机控制器产品的规格参数表中的允许误差)；
[0066]
控制手柄的第1个位置、第2个位置、
……
、第5个位置分别对应为制动最大位、制动小零位、大零位、牵引小零位、牵引最大位。
[0067]
本技术中，可执行n次试验，在每次试验中令控制手柄分别位于第1个位置、第2个位置、
……
、第5个位置；也可针对每个位置，均执行n次试验，例如令控制手柄到达大零位n次、到达牵引小零位n次、到达牵引最大位n次、到达制动小零位n次、到达制动最大位n次。
[0068]
本发明还提供一种司机控制器故障判断方法，包括如下步骤：
[0069]
步骤a：利用权利要求1所述的电位器输出电流允许误差修正方法计算司机控制器的控制手柄位于第m个位置时电位器输出电流的修正后允许误差i_cal(m)；
[0070]
步骤b：实时监测电位器输出电流io；
[0071]
若io＞i(5)+i_cal(5)或io＜i(1)-i_cal(1)，则判断为电位器输出电流超限(超出规定限度)故障；
[0072]
若如下任一个条件满足，则判断为电位器输出电流不准确的故障：
[0073]
条件1：控制手柄位于第3个位置，io＞i(3)+i_cal(3)或io＜i(3)-i_cal(3)；
[0074]
条件2：控制手柄位于牵引区，且io＜i(4)-i_cal(4)；
[0075]
条件3：控制手柄位于制动区，且io＞i(2)+i_cal(2)；
[0076]
其中，所述牵引区是由第4个位置和第5个位置限定的位置范围(即由第4个位置、第5个位置、第4个位置和第5个位置之间的位置构成的位置范围)，所述制动区是由第1个位置和第2个位置限定的位置范围(即由第1个位置、第2个位置、第1个位置和第2个位置之间的位置构成的位置范围)。
[0077]
若控制手柄位于牵引区，且io＞i(5)+i_cal(5)时，则判断电位器输出电流超限，且判断输出电流不准确。
[0078]
若控制手柄位于制动区，且io＜i(1)-i_cal(1)时，则判断电位器输出电流超限，且判断输出电流不准确。
[0079]
根据采集的司机控制器辅助触点的信号确定所述控制手柄是否位于第3个位置、是否位于牵引区、是否位于制动区。
[0080]
所述司机控制器故障判断方法还包括：
[0081]
当控制手柄位于第2个位置时，采集电位器输出电流，且计算已采集的控制手柄位于第2个位置时电位器各个输出电流的平均值i
ave
(2)，即将本次采集的第2个位置对应的输出电流、之前采集的所有与第2个位置对应的各个输出电流求平均值；
[0082]
当控制手柄位于第3个位置时，采集电位器输出电流，且计算已采集的控制手柄位于第3个位置时电位器各个输出电流的平均值i
ave
(3)；
[0083]
当控制手柄位于第4个位置时，采集电位器输出电流，且计算已采集的控制手柄位
于第4个位置时电位器各个输出电流的平均值i
ave
(4)；
[0084]
若|i
ave
(2)-i(2)|＞i
tha
、|i
ave
(3)-i(3)|＞i
thb
、|i
ave
(4)-i(4)|＞i
thc
中任一个条件成立，则判断司机控制器发生故障；
[0085]
其中：i
tha
、i
thb
、i
thc
分别为第一设定阈值、第二设定阈值、第三设定阈值。
[0086]
根据采集的司机控制器辅助触点的信号确定所述控制手柄到达第2个位置的时刻、到达第3个位置的时刻、到达第4个位置的时刻。
[0087]
如图2所示，本发明还提供一种司机控制器故障判断装置，包括车辆控制单元；所述车辆控制单元被配置或编程为用于执行上述司机控制器故障判断方法的步骤。图2所示的本发明的司机控制器故障判断装置与现有装置的结构是相似的，区别仅在于司机控制器执行司机控制器故障判断方法的步骤。
[0088]
在司机控制器辅助触点输出司机控制器在大零位时，ccu记录采集模块采集的电位器实际电流值，并与司机控制器标定的技术参数：大零位的电流值进行对比，并结合司机控制器的允许误差，对误差进行修正，得到修正误差，使用修正误差进行司机控制器的输出超限故障判断。同时结合司机控制器辅助触点和电位器输出电流，对司机控制器输出不准确故障进行判断。车辆控制单元根据辅助触点表示司机控制器的位置变化，记录司机控制器电位器电流值，得到司机控制器的输出变化趋势，可对司机控制器进行故障预测。
[0089]
本系统方案说明如图3所示：
[0090]
本方案的控制流程为：
[0091]
①
司机显示屏可设置修正误差计算次数n。
[0092]
②
手动将司机控制器推到牵引最大位或制动最大位，推到最大位后显示屏点击确定，共进行n次。ccu分别记录每次牵引最大位对应的电位器输出电流值和制动最大位对应的电位器输出电流值。
[0093]
③
ccu根据辅助触点自动获取司机控制器控制手柄的位置，当监测到司机控制器控制手柄到达大零位、达到牵引区、到达制动区的时刻，ccu自动记录司机控制器电位器输出的与大零位对应的输出电流值、与牵引小零位对应的输出电流值、与制动小零位对应的输出电流值。
[0094]
④
将每次记录的实际大零位电流值与司机控制器技术参数i_zero(即i(3))、i_enerr进行对比，得到大零位的修正误差，对比逻辑如下(逻辑流程图见图3)：
[0095]
a.若i_zero-i_enerr≤记录的大零位电流值≤i_zero+i_enerr，则不执行b、c，否则执行b。
[0096]
b.若i(n,zero)＜i_zero-i_enerr
[0097]
那么，本次修正误差系数＝i_zero-i_enerr-i(n,zero)
[0098]
若i(n,zero)＞i_zero+i_enerr
[0099]
那么，本次修正误差系数＝i(n,zero)-(i_zero+i_enerr)
[0100]
c.累加每次计算得到的修正误差系数，并得到平均大零位修正误差系数
[0101]
d.大零位修正误差＝i_enerr+平均大零位修正误差系数
[0102]
⑤
牵引小零位、制动小零位、牵引最大位、制动最大位的修正误差按照第
④
步的逻辑，分别与司机控制器标定的i_tracz(即i(4))、i_brkz(即i(2))、i_tracmax(即i(5))、i_brkmax(即i(1))、i_enerr进行对比，计算得到。
[0103]
⑥
司机控制器输出超限故障判断逻辑：
[0104]
ccu实时监测电位器输出电流，当电位器输出电流大于i_tracmax+牵引最大位修正误差或电位器输出电流小于i_brkmax-制动最大位修正误差，则认为司机控制器输出超限。其中，牵引最大位修正误差即为i_cal(5)，制动最大位修正误差即为i_cal(1)。
[0105]
⑦
司机控制器输出不准确故障判断逻辑(见图4)：
[0106]
以下任一工况，则认为是司机控制器输出不准确故障：
[0107]
当司机控制器辅助触点在大零位，若电位器输出电流大于i_zero+大零位修正误差或电位器输出电流小于i_zero-大零位修正误差。其中，大零位修正误差即i_cal(3)；
[0108]
当司机控制器辅助触点在牵引位，若电位器输出电流小于i_tracz-牵引小零位修正误差。其中，牵引小零位修正误差即i_cal(4)；
[0109]
当司机控制器辅助触点在制动位，若电位器输出电流大于i_brkz+制动小零位修正误差。其中，制动小零位修正误差即i_cal(2)。
[0110]
⑧
司机控制器故障预测：每当司机控制器辅助触点到达大零位、到达牵引区、到达制动区的时刻，ccu记录此时刻司机控制器控制手柄分别位于大零位、牵引小零位、制动小零位时电位器的输出电流值，分别累加电流值并记录累计次数，计算司机控制器在大零位、牵引小零位、制动小零位的平均输出电流。ccu每次记录的大零位输出电流和大零位平均输出电流、牵引小零位电流和牵引小零位平均输出电流、制动小零位和制动小零位平均电流都可在司机室显示屏进行状态显示，为机车的日常检修提供参考。在司机室显示屏可设置故障阈值，计算大零位平均输出电流和i_zero的差值、牵引小零位平均输出电流和i_tracz的差值、制动小零位平均输出电流和i_brkz的差值，这三个差值任一个超过故障阈值时，可进行故障预警。
[0111]
在司机室显示屏可设置修正误差计算次数n，由于司机控制器一般没有牵引最大位、制动最大位的辅助触点，所以在落车后需人工推动司机控制器，推到牵引最大位n次，制动最大位n次。ccu可自动计算司机控制器在大零位、牵引小零位、制动小零位、牵引最大位、制动最大位的修正误差，并根据司机控制器的辅助触点反馈，对司机控制器进行故障判断。同时，在司机室显示屏可显示大零位输出电流和大零位平均输出电流、牵引小零位电流和牵引小零位平均输出电流、制动小零位和制动小零位平均电流都可在司机室显示屏进行状态显示，为机车的日常检修提供参考。
[0112]
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
[0113]
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本技术所附权利要求所限定的范围。在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。