列车轴箱轴承健康状态预警方法及系统技术方案

本发明专利技术提出了一种列车轴箱轴承健康状态预警方法及系统。该方法为：实时采集同一列车中m个轴箱轴承的至少两种特征参数，m为正整数；计算每个轴箱轴承的至少一个特征参数的特征指标；分别计算当前时刻所有特征指标和/或特征参数的均值；根据所述均值计算当前时刻每个所述轴箱轴承的每个所述特征指标和/或特征参数的偏离值；判断每个所述轴箱轴承的特征指标和/或特征参数的偏离值是否超出对应特征指标或特征参数的偏离阈值；若某轴箱轴承超出偏离阈值的特征指标和/或特征参数的种类数量达预设值，则对该轴箱轴承发出健康预警。该方法有效解决了列车轴箱轴承健康状态准确预警难的问题。的问题。的问题。

【技术实现步骤摘要】
列车轴箱轴承健康状态预警方法及系统


[0001]本专利技术涉及机械部件健康状态监测领域，具体涉及一种列车轴箱轴承健康状态预警方法及系统。

技术介绍

[0002]轴箱轴承作为高铁、地铁等轨道交通列车走行部的关键基础件，一旦列车走行部轴承出现故障，轻则导致列车停止运营、降低效能，重则还会引起列车切轴、侧翻等重大安全事故。因此，对列车轴承的工作状态和健康状态进行实时监测，实现轴承早期故障的预警，对保障列车的行车安全、保护乘客安全具有重要的社会价值。
[0003]目前，常用的方式是通过监测轴承运行过程中振动、冲击、温度等信号，计算对应时域、频域、时频域特征，而后根据实时转速、负载信息，制定和选取多级、多维的状态报警阈值，通过对比判断轴承的健康状态。然而，列车的实时速度、负载等信息多变，很难准确测量，多级、多维报警阈值也大多凭借专家经验或者少量样本确定，导致传统方法在判断轴承健康状态时经常出现误报、漏报、错报等问题。此外，在传统的故障诊断方法中，转速、负载等工况信息的引入同时带来了必不可少的大量实时计算，增加了轴承健康状态监测系统的负担。因此亟需解决无工况信息或者少工况信息下的轴承(如列车走行部轴承)健康状态监测技术问题。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的是提供一种列车轴箱轴承健康状态预警方法及系统。
[0005]为了实现本专利技术的上述目的，本专利技术提供了一种列车轴箱轴承健康状态预警方法，包括以下步骤：
[0006]实时采集同一机构中m个相同轴箱轴承的至少两种特征参数，m为正整数；
[0007]计算每个轴箱轴承的至少一个特征参数的特征指标；
[0008]分别计算当前时刻所有特征指标和/或特征参数的均值；
[0009]根据所述均值计算当前时刻每个所述轴箱轴承的每个所述特征指标和/或特征参数的偏离值；
[0010]判断每个所述轴箱轴承的特征指标和/或特征参数的偏离值是否超出对应特征指标或特征参数的偏离阈值；
[0011]如某轴箱轴承超出偏离阈值的特征指标和/或特征参数的种类数量达预设值，则对该轴箱轴承发出健康预警。
[0012]该方法通过实时检测特征参数，具有实时性；基于相同轴箱轴承的特征值进行的多目标特征协同比较，具有一定的自适应性；对比方法通过分布阈值比较，克服了固定阈值下特征值随车速变化而导致误判问题，具有一定的智能性；有效解决了列车轴箱轴承健康状态准确预警难的问题。
[0013]该列车轴箱轴承健康状态预警方法的优选方案：所述特征参数包括振动参数和温度参数。通过采用振动参数和温度参数作为特征参数，避免了转速、负载等工况信息的引入，从而减少了实时计算量，减轻了轴箱轴承健康状态监测系统的负担，解决了无工况信息或者少工况信息下的列车轴箱轴承健康状态监测问题。
[0014]该列车轴箱轴承健康状态预警方法的优选方案：计算每个轴箱轴承的振动参数的特征指标：RMS值R和峭度值K,结合温度参数得到协同特征值对比矩阵CoF,i指第i个轴箱轴承，R
i
指第i个轴箱轴承的振动参数的RMS值，K
i
指第i个轴箱轴承的振动参数的峭度值，T为温度参数，T
i
为第i个轴箱轴承的温度参数；
[0015]计算当前时刻振动参数的RMS值、峭度值和温度参数各自的均值，得到均值矩阵M
R
、M
K
、M
T
分别为当前时刻振动参数的RMS值、振动参数的峭度值、温度参数的均值；
[0016]计算振动参数的RMS值和峭度值、温度参数的偏离值，得到特征值偏离值矩阵：
[0017][0018]将振动参数的RMS值、峭度值、温度参数的偏离值与其对应的特征偏离阈值比较，得到由m个相轴箱轴承的健康指数构成的健康指数矩阵，Fitness＝[F1,F2,...F
i
...,F
m
]，F
i
＝ISLE(DevR
i
,DR)+ISLE(DevK
i
,DK)+ISLE(DevT
i
,DT),其中，DR为RMS值偏离阈值，DK为峭度值偏离阈值，DT为温度偏离阈值；
[0019]若F
i
达到预设值，则对第i个轴箱轴承发出健康预警。
[0020]通过实时采集列车轴箱轴承的振动和温度数据，计算振动参数特征指标，建立起多目标特征协同矩阵，而后通过分布偏离比对来判断轴箱轴承是否存在故障，有效的克服了无转速、负载等工况信息时列车轴箱轴承健康状态预警准确率低的问题。
[0021]本专利技术还提出了一种列车轴箱轴承健康状态预警系统，包括处理单元、存储单元
和用于采集轴箱轴承特征参数的数据采集单元，所述数据采集单元的信号输出端连接所述处理单元的信号输入端，所述处理单元与存储单元连接，相互通信，所述存储单元用于存放至少一个可执行指令，所述可执行指令使所述处理单元根据所述数据采集单元采集的特征参数执行如上述的列车轴箱轴承健康状态预警方法对应的操作。优选的，所述数据采集单元设置于轴承端盖处。优选的，所述数据采集单元包括振动传感器和温度传感器。该系统具备上述列车轴箱轴承健康状态预警方法的所有优点。
[0022]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0023]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0024]图1是列车走行部轴承分布示意图；
[0025]图2是列车走行部轴承健康状态预警方法流程示意图。
具体实施方式
[0026]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0027]在本专利技术的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0028]本专利技术提供了一种列车轴箱轴承健康状态预警方法，包括以下步骤：
[0029]实时采集同一列车中m个相同轴箱轴承的至少两种特征参数，m为正整数。这里的相同包括但不限于指结构相同、安装位置相同、作用相同。这里的特征参数可以是振动参数、温度参数、音频参数等等。
[0030]计算每个轴箱轴承的至少一个特征参数的特征指标，如振动参数的时域特征、频域特征，峭度值等等。
[0031]分别计算当前时刻所有所述特征指标和/或特征参数的均值。
[0032]根据所述均值计算当前时刻每个所述轴箱轴承本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种列车轴箱轴承健康状态预警方法，其特征在于，包括以下步骤：实时采集同一列车中m个轴箱轴承的至少两种特征参数，m为正整数；计算每个轴箱轴承的至少一个特征参数的特征指标；分别计算当前时刻所有特征指标和/或特征参数的均值；根据所述均值计算当前时刻每个所述轴箱轴承的每个所述特征指标和/或特征参数的偏离值；判断每个所述轴箱轴承的特征指标和/或特征参数的偏离值是否超出对应特征指标或特征参数的偏离阈值；如某轴箱轴承超出偏离阈值的特征指标和/或特征参数的种类数量达预设值，则对该轴箱轴承发出健康预警。2.根据权利要求1所述的列车轴箱轴承健康状态预警方法，其特征在于，第i个轴箱轴承的特征指标和/或特征参数的偏离值计算公式为：其中，Q
i
指第i个轴箱轴承的特征指标或特征参数Q，M
Q
指特征指标或特征参数Q的均值。3.根据权利要求1所述的列车轴箱轴承健康状态预警方法，其特征在于，判断每个所述轴箱轴承的特征指标和/或特征参数的偏离值是否超出对应特征指标或特征参数的偏离阈值时，设置判断函数：其中DevQ
i
为第i个轴箱轴承的特征指标或特征参数Q的偏离值，DQ为特征指标或特征参数Q的偏离阈值；计算轴箱轴承超出偏离阈值的特征指标和/或特征参数的种类数量的方法为将该轴箱轴承的所有所述特征指标和/或特征参数的判断函数结果值相加。4.根据权利要求1所述的列车轴箱轴承健康状态预警方法，其特征在于，设置预警等级，包括健康状态、存在故障风险、存在故障，超出偏离阈值的特征指标和/或特征参数数量越多，预警等级越高。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的列车轴箱轴承健康状态预警方法，其特征在于，所述特征参数包括振动参数和温度参数。6.根据权利要求5所述的列车轴箱轴承健康状态预警方法，其特征在于，计算每个轴箱轴承的振动参数的特征指标：RMS值R和峭度值K,结合温度参数得到协同特征值对比矩阵CoF,i指第i个轴箱轴承，R
i
指第i个轴箱轴承的振动参数的RMS值，K
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王利明，何家富，邵毅敏，陈晓慧，冯小宁，丁晓喜，李林，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：