一种高速铁路ATP车载设备故障管理方法、系统及设备技术方案

本发明专利技术公开了一种高速铁路ATP车载设备故障管理方法、系统及设备，属于铁路交通管理技术领域。包括：获取ATP车载设备运行信息；根据ATP车载设备运行信息建立列车状态方程；根据列车状态方程建立故障诊断模型；根据故障诊断模型判断当前ATP车载设备是否出现故障，若是，则发出报警并输出故障检测报告。本发明专利技术能够短时预测ATP车载设备的故障率趋势，进一步提高列车运行的安全。列车运行的安全。列车运行的安全。

【技术实现步骤摘要】
一种高速铁路ATP车载设备故障管理方法、系统及设备


[0001]本专利技术涉及铁路交通管理
，更具体的说是涉及一种高速铁路ATP车载设备故障管理方法、系统及设备。

技术介绍

[0002]ATP(Automatic Train Protection,列车自动防护)车载设备作为列控系统中重要的设备之一，在高速铁路运营中所扮演的角色举足轻重。随着其结构的集成化、耦合化和复杂化程度的增加，使其产生的故障也具有随机性、突发性、重叠性以及多样性等特点，，增加了多故障发生的可能性。故对ATP车载设备多故障进行监测与管理显得尤为重要。
[0003]现有技术中，对ATP车载设备多故障进行监测与管理的方法存在故障定位准确率较低，故障监测范围小，存在漏判或误判现象等。例如申请号201510377325.6的中国专利公开了一种ATP车载设备故障率预测方法，仅是通过列车历史故障的角度，从而进一步挖掘列车故障数据的特点预测列车故障趋势，并未涉及到根据列车实时情况，来判断列车故障趋势，因此，该故障率预测方法不利于监测ATP车载设备存在多故障安全隐患时的有效性，可能会存在漏判或误判现象等。
[0004]因此，如何提供一种高速铁路ATP车载设备故障管理方法、系统及设备是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种高速铁路ATP车载设备故障管理方法、系统及设备，用以解决上述现有技术中存在的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一方面，本专利技术提供了一种高速铁路ATP车载设备故障管理方法，包括以下步骤：
[0008]步骤S100：获取ATP车载设备运行信息；
[0009]步骤S200：根据所述ATP车载设备运行信息建立列车状态方程；
[0010]步骤S300：根据所述列车状态方程建立故障诊断模型；
[0011]步骤S400：根据所述故障诊断模型判断当前ATP车载设备是否出现故障，若是，则发出报警并输出故障检测报告。
[0012]优选的，所述ATP车载设备运行信息，包括：列车车轮里程信息、列车雷达定位信息以及列车加速度信息。
[0013]优选的，所述步骤S200，根据所述列车车轮里程信息，所述列车雷达定位信息以及所述列车加速度信息得到列车状态方程，具体步骤为：
[0014]步骤S210：得到所述列车车轮里程信息、所述列车雷达定位信息以及所述列车加速度信息的关系式：
[0015][0016]其中，s
k
为k时刻列车行驶距离，v
k
为k时刻列车行驶速度，a
k
为k时刻列车行驶加速度，T为相邻两个时刻的时间间隔，j为加速度的变化率；
[0017]步骤S220：将k时刻列车行驶距离s
k
、k时刻列车行驶速度v
k
以及k时刻列车行驶加速a
k
度组合，作为状态向量x
K
＝[s
k
，v
k
，a
k
]T
，从而根据k时刻列车行驶距离s
k
、k时刻列车行驶速度v
k
以及k时刻列车行驶加速a
k
运动学状态方程，构成列车状态方程：
[0018]x
K
＝Φ
k,k
‑1x
k
‑1+Γ
k
‑1j
k
‑1；
[0019]其中，Φ为状态转移矩阵，用于描述前一时刻k
‑
1到当前时刻k的状态转移方式，Γ为过程噪声矩阵；
[0020]优选的，得到所述列车车轮里程信息、所述列车雷达定位信息以及所述列车加速度信息的关系式后，做零均值白噪声处理。
[0021]优选的，步骤S300：根据所述列车状态方程建立故障诊断模型，具体步骤为：
[0022]步骤S310：根据列车状态方程建立故障集；
[0023]步骤S320：计算ATP车载设备故障先验概率集；
[0024]步骤S330：分别计算所述ATP车载设备故障先验概率集中任一项故障发生的概率；
[0025]步骤S340：判断所述概率，若所述概率大于预设数值，则发出报警并根据所述概率输出故障检测报告。
[0026]优选的，所述故障集为：X＝{x
k0
,x
k1
,
…
,x
km
}；
[0027]其中，x
k0
表示ATP系统无故障，x
km
表示ATP系统存在m种故障。
[0028]优选的，所述ATP车载设备故障先验概率集为：
[0029]P＝{P(x
k0
),P(x
k1
),
…
,P(x
km
)}；
[0030]其中，P(x
k0
)表示ATP车载设备无故障，P(x
km
)表示ATP车载设备发生m种故障的概率。
[0031]优选的，计算ATP车载设备发生m种故障的概率P(x
km
)为：
[0032][0033]式中，1≤i≤m，λ
m
为故障x
km
的常数故障率。
[0034]另一方面，本专利技术提供了一种高速铁路ATP车载设备故障管理系统，其包括：
[0035]采集模块，用于获取ATP车载设备运行信息；
[0036]处理模块，与所述采集模块连接，用于根据所述ATP车载设备运行信息建立列车状态方程；
[0037]计算模块，与所述处理模块连接，用于根据所述列车状态方程建立故障诊断模型；
[0038]判断模块，与所述计算模块连接，用于根据所述故障诊断模型判断当前ATP车载设
备是否出现故障，若是，则发出报警并输出故障检测报告。
[0039]再一方面，本专利技术提供了一种电子设备，包括：存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如上述的高速铁路ATP车载设备故障管理方法的步骤。
[0040]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术提供了一种高速铁路ATP车载设备故障管理方法、系统及设备，通过对列车的实时精准监测，并将监测结果基于运动学模型得到状态向量并构建列车状态方程，同时根据列车状态方程短时预测ATP车载设备的故障率趋势。提高了高速铁路ATP车载设备故障监测的时效性以及准确性，并且，根据本专利技术的预测结果可以有针对性地提前采购备品备件，以便全路ATP车载设备备品备件的合理储备和科学调配。
附图说明
[0041]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，下面描述中的附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高速铁路ATP车载设备故障管理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S100：获取ATP车载设备运行信息；步骤S200：根据所述ATP车载设备运行信息建立列车状态方程；步骤S300：根据所述列车状态方程建立故障诊断模型；步骤S400：根据所述故障诊断模型判断当前ATP车载设备是否出现故障，若是，则发出报警并输出故障检测报告。2.根据权利要求1所述的一种高速铁路ATP车载设备故障管理方法，其特征在于，所述ATP车载设备运行信息，包括：列车车轮里程信息、列车雷达定位信息以及列车加速度信息。3.根据权利要求2所述的一种高速铁路ATP车载设备故障管理方法，其特征在于，所述步骤S200，根据所述列车车轮里程信息，所述列车雷达定位信息以及所述列车加速度信息得到列车状态方程，具体步骤为：步骤S210：得到所述列车车轮里程信息、所述列车雷达定位信息以及所述列车加速度信息的关系式：其中，s
k
为k时刻列车行驶距离，v
k
为k时刻列车行驶速度，a
k
为k时刻列车行驶加速度，T为相邻两个时刻的时间间隔，j为加速度的变化率；步骤S220：将k时刻列车行驶距离s
k
、k时刻列车行驶速度v
k
以及k时刻列车行驶加速a
k
度组合，作为状态向量x
K
＝[s
k
，v
k
，a
k
]
T
，从而根据k时刻列车行驶距离s
k
、k时刻列车行驶速度v
k
以及k时刻列车行驶加速a
k
运动学状态方程，构成列车状态方程：x
K
＝Φ
k,k
‑1x
k
‑1+Γ
k
‑1j
k
‑1；其中，Φ为状态转移矩阵，用于描述前一时刻k
‑
1到当前时刻k的状态转移方式，Γ为过程噪声矩阵。4.根据权利要求3所述的一种高速铁路ATP车载设备故障管理方法，其特征在于，得到所述列车车轮里程信息、所述列车雷达定位信息以及所述列车加速度信息的关系式后，做零均值白噪声处理。5.根据权利要求4所述的一种高速铁路ATP车载设备故障管理方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：康仁伟，程剑锋，李科，戴博，衣沛然，王彧，李一楠，岳林，王鹏，王飞，乔森，刘育君，
申请(专利权)人：北京华铁信息技术有限公司中国铁道科学研究院集团有限公司北京锐驰国铁智能运输系统工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：