一种列车车载PHM设备及高速轨道列车制造技术

本发明专利技术公开了一种列车车载PHM设备，利用信息采集装置采集列车牵引电机的设备运行数据，并与列车PHM诊断装置中存储的PHM标准数据(包含设备全生命周期下运行数据)进行比对分析后确定列车牵引电机的运行状况，得以根据该运行状况预测接下来一段时间内是否会有故障发生，本发明专利技术将PHM技术拓展至轨道交通领域，区别于传统利用传感器去发现列车上已发生的故障，通过本发明专利技术提供的列车车载PHM设备可以在结合设备实际运行数据和PHM标准数据的分析比对下，发现即将发生的故障并在其发生前就进行处理，得以进一步提升高速轨道列车的安全性。本发明专利技术还同时公开了一种设置有该列车车载PHM设备的高速轨道列车，具有上述有益效果。

A train borne PHM equipment and high-speed rail train

【技术实现步骤摘要】
一种列车车载PHM设备及高速轨道列车
本专利技术涉及列车安全设备领域，特别涉及一种列车车载PHM设备及高速轨道列车。
技术介绍
故障预测与健康管理(PHM，PrognosticandHealthManagement)技术是在美国国家航空航天局的大力推动下发展成熟起来的，目前航空领域的PHM技术发展较为成熟，已进入实用化阶段。PHM技术是综合利用现代信息技术、人工智能技术的最新研究成果而提出的一种全新的管理健康状态的解决方案，其具有分析得到在未来一段时间内系统失效的可能性以及采取适当维护措施的能力，还具有故障检测与隔离、故障诊断、故障预测、健康管理和部件寿命追踪等能力。与航空领域类似，轨道交通领域不仅拥有更大的载客量、更广的覆盖面积和更低的成本，但轨道交通行业的PHM技术还处于起步阶段，在高速轨道列车上还仅停留在增加一些传感器来检测故障是否发生的阶段，相对于发现已经发生的故障，发现即将发生的故障并在其发生前就进行处理的方式显然拥有更高的安全性，列车上最重要的部分就是动力牵引系统和制动系统，哪一部分出现了问题都可能造成严重的后果，因此有必要将PHM技术拓展至轨道交通领域。因此，如何将PHM技术拓展至轨道交通领域、提供一种适用于高速轨道车辆的PHM车载设备是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种列车车载PHM设备，应用于高速轨道列车，利用信息采集装置采集列车牵引电机的设备运行数据，并与列车PHM诊断装置中存储的PHM标准数据(包含设备全生命周期下运行数据)进行比对分析后确定列车牵引电机的运行状况，得以根据该运行状况预测接下来一段时间内是否会有故障发生，本专利技术将PHM技术拓展至轨道交通领域，区别于传统利用传感器去发现列车上已发生的故障，通过本专利技术提供的列车车载PHM设备可以在结合设备实际运行数据和PHM标准数据的分析比对下，发现即将发生的故障并在其发生前就进行处理，得以进一步提升高速轨道列车的安全性。本专利技术的另一目的在于提供了一种牵引系统中包括该列车车载PHM设备的高速轨道列车。为实现上述目的，本专利技术提供一种列车车载PHM设备，包括：信号采集装置，与设置于列车牵引电机上的传感器相连，用于采集所述传感器反馈回的设备运行数据；列车PHM诊断装置，通过连接器与所述信号采集装置相连，用于根据所述设备运行数据和预存的PHM标准数据对所述列车牵引电机的当前运行状态进行诊断；供电模块，与所述传感器、所述信号采集装置以及所述列车PHM诊断装置均相连，用于分别为所述传感器、所述信号采集装置以及所述列车PHM诊断装置提供正常工作所需电压。可选的，所述信号采集装置包括：信号调理电路，与所述传感器相连，用于对接收到的设备运行数据进行预处理和抗混叠滤波处理，得到处理后数据；模数转换器，其输入端与所述信号调理电路的输出端相连、输出端与FPGA信息采集板卡的输入端相连，用于将为模拟量的处理后数据转换为数字量；所述FPGA数据采集加速板卡，输出端与所述列车PHM诊断装置的输入端相连，用于利用FPGA的异构加速功能多通道同步进行数据采集和处理。可选的，所述信号采集装置还包括：设备运行数据记录模块，与所述FPGA数据采集加速板卡相连，用于记录并存储数字量的设备运行数据。可选的，所述列车PHM诊断装置包括：数据存储模块，用于存储所述PHM标准数据和预设的PHM诊断算法；FPGA数据诊断加速板卡，与所述数据存储模块、所述FPGA数据采集加速板卡均相连，用于利用FPGA的异构加速功能以多通道同时进行所述列车运行数据与所述PHM标准数据间的数据诊断操作。可选的，所述数据存储模块具体为磁盘存储阵列。可选的，所述信号采集装置的采集通道数量与所述传感器的种类数相同。可选的，该列车车载PHM设备还包括：数据传输接口，其一端与所述列车PHM诊断装置的输出端相连，另一端通过列车总线与列车信息显示系统相连，用于将根据所述设备运行数据和所述标准PHM数据进行诊断后得到的列车牵引电机诊断结果发送至所述列车信息显示系统。可选的，该列车车载PHM设备还包括：诊断结果判别装置，与所述列车PHM诊断装置相连，用于根据接收到的列车牵引电机诊断结果确定所述列车牵引电机的当前故障等级，并在所述当前故障等级超过预设等级时，生成故障预警信号。可选的，所述列车车载PHM设备的机箱尺寸具体为3U。为实现上述目的，本专利技术还提供了一种高速轨道列车，包括牵引系统和制动系统，且所述牵引系统包括预设数量的列车牵引电机，所述牵引系统还包括如上述内容所描述的列车车载PHM设备。显然，本专利技术所提供的一种列车车载PHM设备，应用于高速轨道列车，利用信息采集装置采集列车牵引电机的设备运行数据，并与列车PHM诊断装置中存储的PHM标准数据(包含设备全生命周期下运行数据)进行比对分析后确定列车牵引电机的运行状况，得以根据该运行状况预测接下来一段时间内是否会有故障发生，本专利技术将PHM技术拓展至轨道交通领域，区别于传统利用传感器去发现列车上已发生的故障，通过本专利技术提供的列车车载PHM设备可以在结合设备实际运行数据和PHM标准数据的分析比对下，发现即将发生的故障并在其发生前就进行处理，得以进一步提升高速轨道列车的安全性。本专利技术同时还提供了一种设置有该列车车载PHM设备的高速轨道列车，具有上述有益效果，在此不再赘述。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种列车车载PHM设备的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的列车车载PHM设备中信号采集装置20的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的列车车载PHM设备中列车PHM诊断装置30的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的另一种列车车载PHM设备的结构示意图；图5为本专利技术实施例体用的又一种列车车载PHM设备的连接示意图。具体实施方式本专利技术的核心是提供一种列车车载PHM设备和高速轨道列车，利用信息采集装置采集列车牵引电机的设备运行数据，并与列车PHM诊断装置中存储的PHM标准数据(包含设备全生命周期下运行数据)进行比对分析后确定列车牵引电机的运行状况，得以根据该运行状况预测接下来一段时间内是否会有故障发生，本专利技术将PHM技术拓展至轨道交通领域，区别于传统利用传感器去发现列车上已发生的故障，通过本专利技术提供的列车车载PHM设备可以在结合设备实际运行数据和PHM标准数据的分析比对下，发现即将发生的故障并在其发生前就进行处理，得以进一步提升高速轨道列车的安全性。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种列车车载PHM设备，其特征在于，包括：/n信号采集装置(20)，与设置于列车牵引电机(10)上的传感器(11)相连，用于采集所述传感器(11)反馈回的设备运行数据；/n列车PHM诊断装置(30)，通过连接器与所述信号采集装置(20)相连，用于根据所述设备运行数据和预存的PHM标准数据对所述列车牵引电机(10)的当前运行状态进行诊断；/n供电模块(40)，与所述传感器(11)、所述信号采集装置(20)以及所述列车PHM诊断装置(30)均相连，用于分别为所述传感器(11)、所述信号采集装置(20)以及所述列车PHM诊断装置(30)提供正常工作所需电压。/n

【技术特征摘要】
1.一种列车车载PHM设备，其特征在于，包括：
信号采集装置(20)，与设置于列车牵引电机(10)上的传感器(11)相连，用于采集所述传感器(11)反馈回的设备运行数据；
列车PHM诊断装置(30)，通过连接器与所述信号采集装置(20)相连，用于根据所述设备运行数据和预存的PHM标准数据对所述列车牵引电机(10)的当前运行状态进行诊断；
供电模块(40)，与所述传感器(11)、所述信号采集装置(20)以及所述列车PHM诊断装置(30)均相连，用于分别为所述传感器(11)、所述信号采集装置(20)以及所述列车PHM诊断装置(30)提供正常工作所需电压。


2.根据权利要求1所述的列车车载PHM设备，其特征在于，所述信号采集装置(20)包括：
信号调理电路(21)，与所述传感器(11)相连，用于对接收到的设备运行数据进行预处理和抗混叠滤波处理，得到处理后数据；
模数转换器(22)，其输入端与所述信号调理电路(21)的输出端相连、输出端与FPGA信息采集板卡(23)的输入端相连，用于将为模拟量的处理后数据转换为数字量；
所述FPGA数据采集加速板卡(23)，输出端与所述列车PHM诊断装置(30)的输入端相连，用于利用FPGA的异构加速功能多通道同步进行数据采集和处理。


3.根据权利要求2所述的列车车载PHM设备，其特征在于，所述信号采集装置(20)还包括：
设备运行数据记录模块(24)，与所述FPGA数据采集加速板卡(23)相连，用于记录并存储数字量的设备运行数据。


4.根据权利要求2或3所述的列车车载PHM设备，其特征在于，所述列车PHM诊断装置(30)包括：

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建峰，雷平振，高锦慧，石永进，阳咏梅，
申请(专利权)人：中车永济电机有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14