本发明专利技术提供一种用于列车走行部的健康管理方法，包括：数据采集和处理，获取列车走行部关键部件的状态监测数据，列车走行部关键部件包括箱轴承、轮对踏面、齿轮组、齿轮轴承、电机轴承，状态监测数据包括特征频率故障量值、轴温、环温、振动有效值；健康评价，对列车走行部关键部件的健康状态量化评分，包括：关键参数扣分值计算和健康值计算；检修策略制定，根据健康值确定相应的列车走行部关键部件的健康等级并制定检修策略；剩余寿命预测，根据健康等级预测相应的列车走行部关键部件的剩余寿命。本发明专利技术结合多参数的数据，对走行部关键部件的健康状态进行量化评估，能够有效监测磨损性故障，揭露安全隐患。揭露安全隐患。揭露安全隐患。
【技术实现步骤摘要】
一种用于列车走行部的健康管理方法和系统
[0001]本专利技术属于列车运行安全监控
，尤其涉及一种用于列车走行部的健康管理方法和系统。
技术介绍
[0002]轴承、齿轮是城轨列车走行部最重要的部件，其在高转速、高压力下工作，属于故障高发的部件；轮对作为与轨道长期接触的承重端，受道路和地面情况的影响较大。因此，需要建立一个能够量化的方法，对走行部的健康状态持续监控，评价列车走行部的健康状态和变化趋势，提早识别隐患，并指导检修。
[0003]在现有的走行部部件故障诊断算法中，通常对振动信号进行共振解调后，进行快速傅里叶变换得到相应频谱，判断频谱是否出现预先设定的旋转部件的特征频率，得到监测部件是否存在故障，再判断冲击强度的是否达到预先设定冲击强度阈值得到报警级别。但是，仅通过冲击强度大小进行报警级别判定并不能完全反映监测部件故障的发展趋势，还有其他监测参量能够反映故障发展趋势，尤其是磨损性故障。另外，硬件和列车运行环境差异而产生的振动信号差异未能规避，这可能导致误报，使检修工作量增加且存在走行部故障得不到及时检修的安全隐患。
技术实现思路
[0004]基于上述问题，本专利技术的第一方面提出一种用于列车走行部的健康管理方法，包括：
[0005]S1：数据采集和处理，获取列车走行部关键部件的状态监测数据，列车走行部关键部件包括箱轴承、轮对踏面、齿轮组、齿轮轴承、电机轴承，状态监测数据包括特征频率故障量值、轴温、环温、振动有效值；
[0006]S2：健康评价，对列车走行部关键部件的健康状态量化评分，包括：
[0007]S21：关键参数扣分值计算，关键参数包括特征频率故障量，温度，原始振动
[0008]有效值；
[0009]S22：健康值计算，对每个关键参数的扣分值加权统计，得到健康值；
[0010]S3：检修策略制定，根据健康值确定相应的列车走行部关键部件的健康等级并制定检修策略；
[0011]S4：剩余寿命预测，根据健康等级值相应的列车走行部关键部件的剩余寿命。
[0012]优选地，S1应用轮询采集机制，采集间隔为8～12s，每包数据采集点数为1024个点。
[0013]进一步地，S21的扣分值的计算方法包括，参考预警和报警等级的阈值分级，或参考关键参数的拟合基准值，结合定义的扣分满分值进行归一化，得到关键参数扣分值。
[0014]具体地，特征频率故障量扣分值Y1的计算公式为：
[0015][0016]其中，X1为特征频率故障量值；Z1为特征频率故障量扣分满分值，Z1∈[60,80]；X
A
为预警阈值，X
B
为I级报警阈值，X
C
为II级报警阈值，分别对应健康扣分值常数Z
A
、Z
B
、Z
C
，角标A、B、C取下一级将要达到的阈值。
[0017]具体地，温度扣分值Y2的计算公式为：
[0018][0019]其中，
[0020][0021][0022]其中，X21为轴温，温升X22＝X21
‑
X23，其中X23为环境温度；Z2为温度扣分满分值，以50
‑
70分为扣分满分值为限；X
D1
为轴温预警阈值，X
E1
为轴温报警阈值，分别对应健康扣分值常数Z
D1
、Z
E1
，X
D2
为温升阈值，X
E2
为温升报警阈值，分别对应健康扣分值常数Z
D2
、Z
E2
，角标D、E取下一级将要达到的阈值。
[0023]具体地，原始振动有效值扣分值Y3的计算公式为：
[0024][0025]其中，X
rms
为原始振动有效值，Xq为振动基准值，Xq＝q
×
n2+P，a、q、P为定常数，q＝0.0002～0.0005，P＝0.6～1.5，n为转速；Z3为原始振动有效值扣分满分值，Z3∈[40,60]。
[0026]进一步地，S22中健康值计算的公式为
[0027]Y＝100
‑
(b
×
Y1+c
×
Y2+d
×
Y3)
[0028]其中，Y1为特征频率故障量扣分值，Y2为温度扣分值、Y3为原始振动有效值扣分值，b、c、d为定常数。
[0029]进一步地，S22还包括以连续一段时间的扣分值为整体，以移动滑窗形式统计健康值。
[0030]本专利技术的第二方面提出一种用于列车走行部的健康管理系统，包括：
[0031]数据采集和处理模块，获取列车走行部关键部件的状态监测数据，列车走行部关键部件包括箱轴承、轮对踏面、齿轮组、齿轮轴承、电机轴承，状态监测数据包括特征频率故障量值、轴温、环温、振动有效值；
[0032]健康评价模块，对列车走行部关键部件的健康状态量化评分，包括：
[0033]a)关键参数扣分值单元，关键参数包括特征频率故障量，温度，原始振动有效值；
[0034]b)健康值计算单元，对每个关键参数的加权统计，得到健康值；
[0035]检修策略制定模块，根据健康值确定相应的列车走行部关键部件的健康等级并制定检修策略；
[0036]剩余寿命预测模块，根据健康等级预测相应的列车走行部关键部件的剩余寿命。
[0037]优选地，数据采集和处理模块包括温度振动一体化复合传感器、前置处理器、数据
处理板卡。
[0038]本专利技术通过多参数多来源的数据融合、走行部运行的机理分析、大数据处理技术的运用，以分层次分等级的检修策略为基础，构建列车走行部关键部件健康管理评价体系。除了现有技术算法能够满足的故障报警的需求，本专利技术还结合不同参数的量值变化，对走行部关键部件的健康状态进行量化评估，监测走行部关键部件在发生故障报警之前的发展趋势，有效监测磨损性故障，并为城轨运营用户提供直观的检修策略，消除走行部故障得不到及时检修的安全隐患。并且，通过移动滑窗形式统计的方式，能够规避硬件和列车运行环境的差异而产生的误报现象，减少检修工作量。
附图说明
[0039]附图帮助进一步理解本申请。为了便于描述，附图中仅示出了与有关专利技术相关的部分。
[0040]图1为一实施例中用于列车走行部的健康管理方法的流程图；
[0041]图2为一实施例中健康评价流程示意图；
[0042]图3为一实施例中特征频率故障量扣分值计算的流程示意图；
[0043]图4为一实施例中温度扣分值计算的流程示意图；
[0044]图5为一实施例中原始振动有效值扣分值计算的流程示意图；
[0045]图6为一实施例中健康值计算示意图；
[0046]图7为一实施例中用于列车走行部的健康管理系统结构示意图；
[0047]图8为一实施例中数据采集和处理模块本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于列车走行部的健康管理方法，其特征在于，包括：S1：数据采集和处理，获取列车走行部关键部件的状态监测数据，所述列车走行部关键部件包括箱轴承、轮对踏面、齿轮组、齿轮轴承、电机轴承，所述状态监测数据包括特征频率故障量值、轴温、环温、振动有效值；S2：健康评价，对所述列车走行部关键部件的健康状态量化评分，包括：S21：关键参数扣分值计算，所述关键参数包括特征频率故障量，温度，原始振动有效值；S22：健康值计算，对每个关键参数的扣分值加权统计，得到健康值；S3：检修策略制定，根据健康值确定相应的列车走行部关键部件的健康等级并制定检修策略；S4：剩余寿命预测，根据健康值预测相应的列车走行部关键部件的剩余寿命。2.根据权利要求1所述的列车走行部健康管理方法，其特征在于，S1中应用轮询采集机制，采集间隔为8～12s，每包数据采集点数为1024个点。3.根据权利要求1所述的列车走行部健康管理方法，其特征在于，S21的扣分值的计算方法包括，参考预警和报警等级的阈值分级，或参考关键参数的拟合基准值，结合定义的扣分满分值进行归一化，得到关键参数扣分值。4.根据权利要求3所述的列车走行部健康管理方法，其特征在于，所述特征频率故障量扣分值Y1的计算公式为：其中，X1为特征频率故障量值；Z1为特征频率故障量扣分满分值，Z1∈[60,80]；X
A
为预警阈值，X
B
为I级报警阈值，X
C
为II级报警阈值，分别对应健康扣分值常数Z
A
、Z
B
、Z
C
，角标A、B、C取下一级将要达到的阈值。5.根据权利要求3所述的列车走行部健康管理方法，其特征在于，所述温度扣分值Y2的计算公式为：其中，其中，X21为轴温，温升X22＝X21
‑
X23，其中X23为环境温度；Z2为温度扣分满分值，以50
‑
70分为扣分满分值为限；X
D1
为轴温预警阈值，X
E1
为轴温报警阈值，分别对应健康扣分值常数Z
D1
...
【专利技术属性】
技术研发人员：张泽华，黄锦殿，彭午弦，连滨猛，
申请(专利权)人：厦门物之联智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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