基于多传感器数据融合技术的RMG啃轨故障诊断方法技术

本发明专利技术属于轨道式起重设备、有轨机车领域，涉及数据处理与啃轨故障诊断技术，根据“不同原因造成的啃轨有规律可循”这一原则，利用测距传感器、格雷母线、旋转编码器等传感器获得啃轨信息，经过预处理、多传感器数据融合技术、故障诊断逻辑运算等操作，得出可能导致啃轨的原因列表，并用图形将ＲＭＧ啃轨的情况进行显示或将啃轨原因进行文字告警。该方法从源头寻找啃轨原因，不但能大大减少或消除啃轨现象，还便于维护人员掌握设备状态，其中多传感器数据的融合使得该技术尤其适用于环境恶劣、干扰信号繁杂等环境。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于轨道式起重设备、有轨机车领域，涉及数据处理与啃轨故障诊断技术o
技术介绍
世界经济、国际贸易的迅速增长迫切需要集装箱码头装卸的高效化和智能化，以提高营运效益。而RMG (Rail-Mounted Gantry轨道式集装箱门式起重机) 因其优越的性能在集装箱码头装卸过程中扮演着愈来愈重要的角色，其自动化 程度的提高对发展高效率的现代化大型国际枢纽港具有举足轻重的作用。众所 周知，啃轨现象是起重机的痼疾问题，也是制约起重机全自动化发展过程中的 瓶颈问题。极大地影响了起重机的安全性、工作效率，同时也增加了起重机的 运营和维护成本。起重机的发展在我国有近五十年的历史，五十年来，我国起 重机取得了飞速的发展，但从整个发展过程中看，国内起重机的自动化和智能 化程度还是偏低，对啃轨问题的治理仍没有十分有效的方法。所以针对预防和 消除啃轨，并以起重机安全性、智能化、高效率等为目标的研究具有十分重要的意义。'目前国内外针对RMG啃轨的治理方法很多，大部分方法归根究底都是在啃 轨发生之后，通过实时测量起重机偏斜相关数据，根据一定的控制算法控制大 车两端或一端的速度，以调节车轮轮缘与轨道之间的间隙，使之保持在正常范 围内，并不能找出导致啃轨的本质原因，因此从长远观点看无法提高整个系统 的工作效率和使用寿命，如文献-。国内有些研究成果在采取一定纠偏措 施的同时，也有通过传感器信息和经验确定纠偏原因的事例，但其故障诊断 系统存在一系列弊端，如传感器类型少只有接近开关一种传感器，由于起重 机一般工作环境恶劣，当某个传感器自身发生故障时，或受到严重干扰时，整 个故障诊断系统无法继续工作；传感器信息量少仅取运行前方两个轮子的啃 轨信号，并通过这两个啃轨信号判断其它轮子的啃轨状况，可造成多种错误判 断结果；无系统分析方法仅基于经验进行分析，分析方法过于简单且不完整； 故障报警信息模糊仅能对同侧和/或对角线方向上车轮啃轨现象进行报警，需 要有经验的工作人员对报警信息进行分析，定位啃轨原因等。 文献-技术专利，起重机车轮运行纠偏装置，中国专利，公开号 CN2598976,公开日期2004.01.14专利技术专利桥、门式起重机大车啃道的治理方案，中国专利，公开号 CN1895987，公开日期2007.01.17曹新，朱劲，蒋平.大跨度龙门起重机的精确位置控制.机械与电 子，2006， (8) : 17-19.赵国庆.大跨度龙门起重机的电气自动纠偏系统.起重运输机械，32006， (5): 81-82.技术专利桥式起重机自动纠偏装置，中国专利，公开号-CN2194348,公开日期1995.04.1220世纪70年代出现的多传感器信息融合技术，具有提高测量精度、信息处理速度、完整描述环境能力及容错能力，降低信息获取成本等优点。可以克服单一传感器测量的种种缺点，如起重机工作环境恶劣时，传感器自身容易出现故障，此时系统仍可以利用其它传感器获取的信息维持系统的正常运行；单一测量信号中存在各种噪声时，同时使用多个传感器描述同一特征的多个信息，可以减小测量不精确所引起的不确定性，同时也可以用多个廉价的传感器获得与昂贵的单一高精度传感器同样甚至更高的性能，降低成本；还可以描述环境中的多个不同特征，减小对环境信息理解的歧义，从而提高系统测量的精度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于根据"不同原因造成的啃轨均有规律可循"这一原则，提供一种基于多传感器数据融合技术的RMG啃轨故障诊断方法，利用各类传感器测量啃轨相关信息，并对这些信息进行处理、运算，最终确定啃轨部位和啃轨原因。为达到以上目的，本专利技术所采用的解决方案是首先利用测距传感器、格雷母线、旋转编码器等传感器获得啃轨信息，并对信息数据进行一系列处理信号预处理、数据融合、诊断逻辑运算，得出可能导致啃轨的原因列表，并用形象的图形将RMG啃轨的情况进行显示或将啃轨原因进行文字告警。由于造成啃轨的原因众多且复杂，加之RMG的工作环境恶劣，故使用多个传感器对啃轨信息进行测量， 一方面可更精确定位故障原因，另一方面可消除噪声及传感器自身误差甚至故障对诊断结果的影响。多个传感器中有三种同类型传感器，共同测量RMG大车两侧同一位置处车轮的连续位移，包括绝对式旋转编码器、格雷母线、电磁感应开关；有两种异类型传感器， 一类采用测距传感器测量轨道侧面和车轮轮缘之间的距离，另一类即前面提到的测量RMG大车两侧同一位置处车轮的连续位移传感器，这两类传感器可互相补充，增加对啃轨的精确定位与啃轨原因的准确判断。在对各传感信息进行必要的预处理之后，根据各传感器的类型，采用相应的数据融合算法进行数据融合。绝对式旋转编码器、格雷母线和电磁感应开关测量获得的信息属于冗余信息，对冗余信息需采用定量信息融合方法，以消除单一数据的不确定性。为保证融合的正确进行，对融合前的传感器数据进行一致性检验，将错误、虚假的测量值从数据中去掉。错误的数据可能源于传感器自身的故障等原因，虚假数据则是由测量过程中环境因素受到干扰导致的。对于两种异类型传感器获得的信息，将应用到下面的逻辑诊断算法中。根据"不同原因造成的啃轨大都有规律可循"这一原则，由融合得到的啃轨信号确定故障诊断必要信息，如发生啃轨的车轮、啃轨发生在相应车轮的内侧还是外侧、大车有无偏转及偏转角度、大车当前运行方向、啃轨发生时大车运行阶段(启动或制动阶段、运行阶段)等，再由故障诊断表(表l)中的诊断算法，进行逻辑运算，最终得到可能导致啃轨的原因列表，并将分析结果进行图形显示或文字告警。由于采用了上述方案，本专利技术具有以下特点便于维护人员掌握设备运行 状态，及时发现并处理设备故障，提高设备自动运行的可靠性；同不断调整大 车两侧电机转速的方法相比，不但节省能源，还提高了设备的使用寿命，如果 能配合动态调整大车两侧电机转速方法，即大车运行时动态纠偏，大车停止工 作后调用所存数据进行故障诊断，既保证了 RMG的正常工作，又能及时发现故 障原因，并有针对性的从源头抑制啃轨；由于采用多传感器进行数据测量，因 此适用于环境恶劣、干扰信号繁杂等工作环境，同时还可用多个廉价的传感器 获得与昂贵的单一高精度传感器同样甚至更高的性能，降低成本，还提高了啃 轨定位和诊断的精度、速度。这种方法适用于各种存在车轮啃轨现象的轨道式 起重机、桥式起重机、有轨机车。附图说明图1为本专利技术实施例的故障诊断流程示意图。图2为本专利技术实施例的测距传感器分配示意图。图3为本专利技术实施例的测距传感器位置示意图。图4为本专利技术实施例的格雷母线位置检测系统结构示意图。图5为本专利技术实施例的绝对式编码器带野值输出曲线。具体实施例方式以下结合附图所示实施例对本专利技术作进一步的说明。 RMG啃轨故障诊断流程图，如图1所示。RMG大车四个角的车轮内外侧各安装一个测距传感器，各测距传感器位置布 置如图2所示，单个车轮上测距传感器的具体位置如图3所示；大车两侧各有 一条与轨道平行安装测量大车连续位移量的格雷母线(安装有地址编码发生器， 通过格雷母线芯线发射地址信号)，大车两侧1、 2号车轮上安装有天线箱，控 制室中有地址编码接收器，格雷母线位置检测系统结构图如图4所示(仅示意 一侧结构，另一侧相同)；大车两侧各有数个与轨道平行安装且等间距的感应片， 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＲＭＧ啃轨故障诊断方法，其特征在于：包括以下步骤：　通过传感器采集ＲＭＧ大车的啃轨信息；　对传感器采集的数据进行预处理、数据融合、逻辑诊断，以确定啃轨位置及啃轨原因。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈启军，刘安家，杨育青，赵霞，
申请(专利权)人：上海振华港口机械集团股份有限公司，同济大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]