機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架檢測用加速度傳感器的自診斷方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架檢測用加速度傳感器的自診斷方法，包括依次進(jìn)行的以下步驟：步驟一、將轉(zhuǎn)向架檢測測點(diǎn)分成多個(gè)監(jiān)測陣列，每個(gè)監(jiān)測陣列對(duì)應(yīng)檢測一類軸承，監(jiān)測陣列中每個(gè)測點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)所需檢測軸承；步驟二、分別在每個(gè)所需檢測軸承上安裝一個(gè)加速度傳感器；步驟三、分別離線建立每個(gè)監(jiān)測陣列內(nèi)K個(gè)測點(diǎn)加速度傳感器各自的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測器；步驟四、設(shè)定加速度傳感器開路故障、短路故障時(shí)各自沖擊信號(hào)的均值閾值和方差閾值，以及加速度傳感器的距離誤差閾值；步驟五、在機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架工作時(shí)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)監(jiān)測陣列的巡檢并進(jìn)行故障診斷。本發(fā)明能快速檢測出加速度傳感器短路、開路故障及其它故障，對(duì)轉(zhuǎn)向架監(jiān)測的安全性具有重要作用。
【專利說明】機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架檢測用加速度傳感器的自診斷方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及故障診斷技術(shù)，具體是機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架檢測用加速度傳感器的自診斷 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 轉(zhuǎn)向架作為機(jī)車車輛的重要組成部分，起著承載、牽引、走行和制動(dòng)等重要作用， 是決定機(jī)車車輛運(yùn)行安全及動(dòng)力學(xué)性能最為關(guān)鍵的組成部分。機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架的軸承一般 為滾動(dòng)軸承，其起著承受載荷和傳遞載荷的作用。在高速重載的運(yùn)營條件下，機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向 架的軸承一旦發(fā)生故障，易導(dǎo)致熱軸、燃軸、切軸等事故的發(fā)生，因此，為了保證機(jī)車車輛安 全可靠運(yùn)行，對(duì)轉(zhuǎn)向架的軸承進(jìn)行檢測尤為重要。
[0003] 機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架軸承的故障檢測普遍采用振動(dòng)沖擊檢測法，振動(dòng)沖擊檢測法的具 體操作過程為：在轉(zhuǎn)向架上安裝多個(gè)檢測陣列，每個(gè)檢測陣列包含安裝在轉(zhuǎn)向架對(duì)稱位置 軸承的多個(gè)加速度傳感器，通過加速度傳感器采集的振動(dòng)沖擊信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)向架軸承的故障 檢測。加速度傳感器作為沖擊信息獲取的源頭，是機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架軸承故障檢測不可或缺 的部件，其測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性對(duì)檢測結(jié)果有至關(guān)重要的影響。由于機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架軸承的 工作環(huán)境復(fù)雜、惡劣，加速度傳感器安裝在其上時(shí)也處于復(fù)雜、惡劣的環(huán)境中，因此，實(shí)現(xiàn)加 速度傳感器自身狀態(tài)的故障檢測十分重要。
[0004] 目前機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架軸承上加速度架傳感器的在線故障檢測技術(shù)主要集中在加 速度傳感器失靈故障的檢測，檢測技術(shù)主要利用人工或特定工具敲擊加速度傳感器，并根 據(jù)加速度傳感器輸出的沖擊波形值與理想值的比對(duì)差異來實(shí)現(xiàn)，實(shí)時(shí)性及準(zhǔn)確性較差。綜 上所述，現(xiàn)有機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架軸承上加速度傳感器的故障檢測類型的局限性且檢測技術(shù)的 缺陷，使加速度傳感器的工作狀態(tài)得不到及時(shí)檢測，嚴(yán)重影響了轉(zhuǎn)向架軸承故障檢測的實(shí) 時(shí)性及準(zhǔn)確性，無法確保機(jī)車的行車安全。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架檢測用加速 度傳感器的自診斷方法，其能及時(shí)準(zhǔn)確的對(duì)加速度傳感器的故障進(jìn)行識(shí)別，確保機(jī)車的行 車安全。
[0006] 本發(fā)明解決上述問題主要通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架檢測用加速度 傳感器的自診斷方法，包括以下步驟： 步驟一、根據(jù)機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架上所檢測同類型軸承對(duì)稱性分布的特點(diǎn)將轉(zhuǎn)向架檢測測 點(diǎn)分成多個(gè)監(jiān)測陣列，監(jiān)測陣列的數(shù)量與同一轉(zhuǎn)向架上所需檢測軸承類型的數(shù)量相同，每 個(gè)監(jiān)測陣列對(duì)應(yīng)檢測一類軸承，每個(gè)監(jiān)測陣列包括K個(gè)呈現(xiàn)對(duì)稱分布的測點(diǎn)，每個(gè)測點(diǎn)對(duì) 應(yīng)一個(gè)所需檢測軸承，其中，K為大于或等于4的偶數(shù)； 步驟二、分別在每個(gè)所需檢測軸承上安裝一個(gè)加速度傳感器； 步驟三、分別離線建立每個(gè)監(jiān)測陣列內(nèi)K個(gè)測點(diǎn)加速度傳感器各自的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù) 測器； 步驟四、設(shè)定加速度傳感器短路故障時(shí)沖擊信號(hào)均值閾值、短路故障時(shí)沖擊信號(hào)方差 閾值、開路故障時(shí)沖擊信號(hào)均值閾值、開路故障時(shí)沖擊信號(hào)方差閾值、以及加速度傳感器的 距離誤差閾值； 步驟五、在機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架工作時(shí)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)監(jiān)測陣列的巡檢并進(jìn)行加速度傳感器故 障診斷。
[0007] 進(jìn)一步的，所述步驟三中離線建立每個(gè)監(jiān)測陣列K個(gè)測點(diǎn)加速度傳感器各自的 RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測器的具體操作步驟如下：獲取N個(gè)時(shí)刻各個(gè)測點(diǎn)加速度傳感器的訓(xùn)練樣 本，根據(jù)訓(xùn)練樣本，按照梯度下降法調(diào)整權(quán)值矩陣，當(dāng)達(dá)到設(shè)定精度后，表示各個(gè)測點(diǎn)的RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)則器已離線建立完成；其中，每個(gè)測點(diǎn)某一時(shí)刻的訓(xùn)練樣本包括該測點(diǎn)相應(yīng)時(shí) 亥IJ的輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)，訓(xùn)練樣本的獲取通過取該測點(diǎn)外其余測點(diǎn)同一時(shí)刻采樣的長度 為L振動(dòng)沖擊信號(hào)的均值作為該測點(diǎn)的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測器的輸入數(shù)據(jù)，并取該測點(diǎn)同一 時(shí)刻起采集的長度為L振動(dòng)沖擊信號(hào)的均值作為該測點(diǎn)的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測器的輸出數(shù) 據(jù)。
[0008] 本發(fā)明針對(duì)一個(gè)時(shí)間窗內(nèi)的數(shù)據(jù)，其均值可以有效反映信號(hào)的幅度，方差可以反 映信號(hào)的穩(wěn)態(tài)性，基于傳感器發(fā)生開路故障時(shí)其輸出信號(hào)接近于加速度傳感器輸出值的最 大值的表現(xiàn)形式，制定了傳感器開路故障診斷的標(biāo)準(zhǔn)，基于傳感器發(fā)生短路故障時(shí)其輸出 信號(hào)接近于〇,制定了傳感器短路故障診斷的標(biāo)準(zhǔn)。具體為：所述步驟四中加速度傳感器 開路故障和短路故障的閾值采用以下方式設(shè)定：加速度傳感器開路故障的設(shè)定均值閾值為 m 加速度傳感器短路故障的設(shè)定均值閾值為m -at)，加速度傳感器開路或短路故 障的設(shè)定方差閾值為5，其中，m為加速度傳感器的輸出最大值，0.95 <a<l，0<5< 0.05〇
[0009] 進(jìn)一步的，所述機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架檢測測點(diǎn)分成三個(gè)監(jiān)測陣列，三個(gè)監(jiān)測陣列分別 為軸箱位監(jiān)測陣列、電機(jī)位監(jiān)測陣列及抱軸位監(jiān)測陣列，每個(gè)監(jiān)測陣列包含轉(zhuǎn)向架上對(duì)稱 分布的4個(gè)同類檢測軸承，對(duì)應(yīng)4個(gè)測點(diǎn)。
[0010] 進(jìn)一步的，所述機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架的軸承上安裝有轉(zhuǎn)速傳感器，所述加速度傳感器 在轉(zhuǎn)速傳感器輸出脈沖信號(hào)后同步采集某監(jiān)測陣列內(nèi)K個(gè)測點(diǎn)的振動(dòng)沖擊信號(hào)。
[0011] 進(jìn)一步的，所述步驟五中實(shí)現(xiàn)某一監(jiān)測陣列的檢測時(shí)具體包括以下步驟： 步驟5. 1、同步獲取該監(jiān)測陣列對(duì)應(yīng)的K個(gè)加速度傳感器產(chǎn)生的振動(dòng)沖擊信號(hào)，并計(jì)算 該監(jiān)測陣列K個(gè)測點(diǎn)振動(dòng)沖擊信號(hào)的均值和方差； 步驟5. 2、將K個(gè)測點(diǎn)的均值和方差與設(shè)定的均值閾值和方差閾值進(jìn)行對(duì)比，并根據(jù)對(duì) 比結(jié)果判斷加速度傳感器是否存在開路故障或短路故障，若存在開路故障或短路故障，發(fā) 出加速度傳感器開路或短路故障報(bào)警，進(jìn)入下一檢監(jiān)測陣列檢測，否則進(jìn)入下一步驟進(jìn)行 該監(jiān)測陣列加速度傳感器其它故障診斷； 步驟5. 3、計(jì)算K個(gè)測點(diǎn)沖擊信號(hào)均值最大值與最小值的距離，若該距離大于設(shè)定的加 速度傳感器的距離誤差閾值，則進(jìn)入下一步驟，否則退出該監(jiān)測陣列的加速度傳感器故障 診斷并進(jìn)入下一監(jiān)測陣列的檢測； 步驟5. 4、計(jì)算K個(gè)測點(diǎn)沖擊信號(hào)均值的均值M，并獲取與均值M偏差最大的沖擊信號(hào) 均值的測點(diǎn)位A，并將除測點(diǎn)位A的其余沖擊信號(hào)均值作為測點(diǎn)A的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測器的 輸入值在線估計(jì)測點(diǎn)A沖擊信號(hào)均值的估計(jì)值，若測點(diǎn)A沖擊信號(hào)均值的估計(jì)值與實(shí)際均 值之間的誤差大于設(shè)定的加速度傳感器的距離誤差閾值則進(jìn)入下一步驟，否則退出該監(jiān)測 陣列的加速度傳感器故障診斷并進(jìn)入下一監(jiān)測陣列的檢測； 步驟5. 5、同步采集K個(gè)測點(diǎn)的多組數(shù)據(jù)，并計(jì)算測點(diǎn)A多組數(shù)據(jù)的均值估計(jì)值與實(shí)際 均值的平均誤差，若平均誤差大于設(shè)定的加速度傳感器的距離誤差閾值，則測點(diǎn)A的加速 度傳感器存在故障，否則，測點(diǎn)A的加速度傳感器檢測正常。
[0012] 本發(fā)明基于K個(gè)加速度傳感器在同轉(zhuǎn)向架上對(duì)稱分布，K個(gè)測點(diǎn)并行采集的振動(dòng) 沖擊信號(hào)的沖擊幅度差值保持在一定的范圍內(nèi)，若出現(xiàn)某測點(diǎn)沖擊幅度過高或過低，則可 初步判定此測點(diǎn)的沖擊傳感器對(duì)故障的沖擊出現(xiàn)偏差或偏移，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)的隔離。然 后基于機(jī)車同轉(zhuǎn)向架上對(duì)稱測點(diǎn)的K個(gè)傳感器采集信息之間的冗余性，即可以通過K-I個(gè) 傳感器的信息提供剩余一個(gè)傳感器的冗余估計(jì)值，利用非故障的K-I個(gè)測點(diǎn)沖擊均值及訓(xùn) 練好的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測器實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)沖擊均值的估計(jì)，若估計(jì)值與實(shí)際測量值的誤差超 過誤差閾值，則表示故障測點(diǎn)的傳感器存在異常。為了進(jìn)一步排除環(huán)境噪聲等非傳感器自 身故障引起的沖擊異常導(dǎo)致傳感器故障的誤判，采取立即檢測策略：即立即檢測設(shè)定時(shí)間 周期內(nèi)故障測點(diǎn)多組估計(jì)均值與實(shí)際均值的平均誤差，若平均誤差仍大于誤差閾值，則發(fā) 出故障測點(diǎn)傳感器故障的檢測信息；否則，排除故障測點(diǎn)的傳感器存在故障。
[0013] 進(jìn)一步的，所述步驟5. 2中判斷開路故障和短路故障采用以下方式實(shí)現(xiàn)：首先判 斷沖擊信號(hào)的均值是否大于開路故障時(shí)沖擊信號(hào)均值閾值，且方差小于開路故障時(shí)沖擊信 號(hào)方差閾值，若是則判斷對(duì)應(yīng)測點(diǎn)加速度傳感器存在開路故障，若否則判斷某個(gè)測點(diǎn)沖擊 信號(hào)的均值是否小于短路故障時(shí)沖擊信號(hào)均值閾值，且方差小于短路故障時(shí)沖擊信號(hào)方差 閾值，若是則判斷對(duì)應(yīng)測點(diǎn)加速度傳感器存在短路故障。
[0014] 綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：（1)本發(fā)明既能快速檢測出加速度傳感器 短路、開路故障，又能夠快速實(shí)現(xiàn)加速度傳感器的精度下降、偏差和偏移等故障的檢測，對(duì) 于及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架加速度傳感器的故障提供了可靠有效的手段，進(jìn)一步保證了機(jī) 車的行車安全。
[0015] (2 )本發(fā)明應(yīng)用時(shí)具有無拆卸、頻繁檢測的優(yōu)越性，對(duì)于確保加速度傳感器檢測數(shù) 據(jù)的正確性，特別是對(duì)機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架監(jiān)測的安全性具有重要作用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明一個(gè)監(jiān)測陣列的具體實(shí)施例的診斷流程圖； 圖2為圖1中加速度傳感器短路、開路故障診斷流程圖； 圖3為圖1中加速度傳感器非短路、非開路故障診斷流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步地的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式 不限于此。
[0018] 實(shí)施例： 機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架檢測用加速度傳感器的自診斷方法，包括依次進(jìn)行的以下步驟：步驟 一、根據(jù)機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架上所檢測同類型軸承對(duì)稱性分布的特點(diǎn)將轉(zhuǎn)向架檢測測點(diǎn)分成多 個(gè)監(jiān)測陣列，監(jiān)測陣列的數(shù)量與同一轉(zhuǎn)向架上所需檢測軸承類型的數(shù)量相同，每個(gè)監(jiān)測陣 列對(duì)應(yīng)檢測一類軸承，每個(gè)監(jiān)測陣列包括K個(gè)呈現(xiàn)對(duì)稱分布的測點(diǎn)，每個(gè)測點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)所 需檢測軸承，其中，K為大于或等于4的偶數(shù)；步驟二、分別在每個(gè)所需檢測軸承上安裝一個(gè) 加速度傳感器；步驟三、分別離線建立每個(gè)監(jiān)測陣列內(nèi)K個(gè)測點(diǎn)加速度傳感器各自的RBF神 經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測器；步驟四、設(shè)定加速度傳感器短路故障時(shí)沖擊信號(hào)均值閾值、短路故障時(shí)沖擊 信號(hào)方差閾值、開路故障時(shí)沖擊信號(hào)均值閾值、開路故障時(shí)沖擊信號(hào)方差閾值、以及加速度 傳感器的距離誤差閾值；步驟五、在機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架工作時(shí)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)監(jiān)測陣列的巡檢并進(jìn) 行加速度傳感器故障診斷。本實(shí)施例中監(jiān)測陣列的數(shù)量為三個(gè)，三個(gè)監(jiān)測陣列分別為軸箱 位監(jiān)測陣列、電機(jī)位監(jiān)測陣列及抱軸位監(jiān)測陣列，每個(gè)監(jiān)測陣列包含轉(zhuǎn)向架上對(duì)稱分布的4 個(gè)同類檢測軸承，即每個(gè)監(jiān)測陣列包括4個(gè)呈現(xiàn)對(duì)稱分布的測點(diǎn)。本實(shí)施例中機(jī)車車輛轉(zhuǎn) 向架的軸承上安裝有一個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器，每個(gè)監(jiān)測陣列的加速度傳感器在轉(zhuǎn)速傳感器輸出脈 沖信號(hào)后同步采集某監(jiān)測陣列內(nèi)4個(gè)測點(diǎn)的振動(dòng)沖擊信號(hào)。本實(shí)施例應(yīng)用時(shí)將三個(gè)監(jiān)測陣 列進(jìn)行有序編號(hào)，檢測時(shí)循環(huán)進(jìn)行。
[0019] 本實(shí)施例在采集各測點(diǎn)的沖擊信號(hào)前還需離線建立每個(gè)監(jiān)測陣列內(nèi)四個(gè)測點(diǎn)加 速度傳感器各自的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測器，其中，每個(gè)監(jiān)測陣列內(nèi)各個(gè)測點(diǎn)RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測 器的建立過程為：獲取N個(gè)時(shí)刻各個(gè)測點(diǎn)加速度傳感器的訓(xùn)練樣本，根據(jù)訓(xùn)練樣本，按照梯 度下降法調(diào)整權(quán)值矩陣，當(dāng)達(dá)到設(shè)定精度后，表示各個(gè)測點(diǎn)的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)則器已離線 建立完成。其中，每個(gè)測點(diǎn)某一時(shí)刻的訓(xùn)練樣本包括該測點(diǎn)相應(yīng)時(shí)刻的輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù) 據(jù)，訓(xùn)練樣本的獲取通過取該測點(diǎn)外其余測點(diǎn)同一時(shí)刻采樣的長度為L振動(dòng)沖擊信號(hào)的均 值作為該測點(diǎn)的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測器的輸入數(shù)據(jù)，并取該測點(diǎn)同一時(shí)刻起采集的長度為L 振動(dòng)沖擊信號(hào)的均值作為該測點(diǎn)的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測器的輸出數(shù)據(jù)。其中，本實(shí)施例中L 取值為200。四個(gè)RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測器建立的具體操作步驟如下：將四個(gè)加速度傳感器分 別編號(hào)為1、2、3及4,四個(gè)加速度傳感器對(duì)應(yīng)的測點(diǎn)分別為測點(diǎn)1、2、3及4,同步采樣從時(shí) 刻h起時(shí)四個(gè)加速度傳感器正常工作時(shí)的長度為L振動(dòng)沖擊信號(hào)，取測點(diǎn)1、2、3的振動(dòng)沖 擊信號(hào)的均值作為測點(diǎn)4的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測器的輸入，測點(diǎn)4的振動(dòng)沖擊信號(hào)的均值作 為測點(diǎn)4的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測器的輸出，組成測點(diǎn)4的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測器一組訓(xùn)練樣本； 取測點(diǎn)2、3、4的振動(dòng)沖擊信號(hào)的均值作為測點(diǎn)1的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測器的輸入，測點(diǎn)1的 振動(dòng)沖擊信號(hào)的均值作為測點(diǎn)1的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測器的輸出，組成測點(diǎn)1的RBF神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)預(yù)測器一組訓(xùn)練樣本；取測點(diǎn)1、3、4的振動(dòng)沖擊信號(hào)的均值作為測點(diǎn)2的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 預(yù)測器的輸入，測點(diǎn)2的振動(dòng)沖擊信號(hào)的均值作為測點(diǎn)2的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測器的輸出，組 成測點(diǎn)2的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測器一組訓(xùn)練樣本；取測點(diǎn)1、2、4的振動(dòng)沖擊信號(hào)的均值作為 測點(diǎn)3的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測器的輸入，測點(diǎn)3的振動(dòng)沖擊信號(hào)的均值作為測點(diǎn)3的RBF神 經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測器的輸出，組成測點(diǎn)3的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測器一組訓(xùn)練樣本；依次類推直至獲取 完N組訓(xùn)練樣本。最后根據(jù)N組訓(xùn)練樣本離線訓(xùn)練RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測器。
[0020] 本實(shí)施例在采集各測點(diǎn)的沖擊信號(hào)前還需預(yù)先設(shè)定加速度傳感器短路故障時(shí)沖 擊信號(hào)均值閾值、短路故障時(shí)沖擊信號(hào)方差閾值、開路故障時(shí)沖擊信號(hào)均值閾值、開路故障 時(shí)沖擊信號(hào)方差閾值、以及加速度傳感器的距離誤差閾值。加速度傳感器開路故障和短路 故障的閾值采用以下方式設(shè)定：加速度傳感器開路故障的設(shè)定均值閾值為，加速度傳 感器短路故障的設(shè)定均值閾值為m-α)，加速度傳感器開路或短路故障的設(shè)定方差閾 值為5 ,其中，m為加速度傳感器的輸出最大值，0.95<α<1 ,O<i? <0.05。
[0021] 如圖1所示，本實(shí)施例在實(shí)現(xiàn)某一監(jiān)測陣列的檢測時(shí)具體包括以下步驟：步驟一、 采集該監(jiān)測陣列內(nèi)各個(gè)測點(diǎn)的沖擊信號(hào)并進(jìn)行均值和方差計(jì)算；步驟二、診斷各個(gè)加速度 傳感器是否存在開路故障或短路故障，若存在開路故障或短路故障，發(fā)出傳感器開路或短 路故障報(bào)警，進(jìn)入下一檢監(jiān)測陣列檢測，若無開路故障或短路故障，則進(jìn)入下一步驟；步驟 三、診斷各個(gè)加速度傳感器是否存在其它故障。
[0022] 如圖2所示，本實(shí)施例診斷某監(jiān)測陣列內(nèi)各個(gè)加速度傳感器是否存在開路故障或 短路故障包括以下步驟：步驟a. 1、判斷各個(gè)測點(diǎn)的均值是否大于開路故障均值閾值且方 差小于開路故障方差閾值，若是，則顯示對(duì)應(yīng)測點(diǎn)的加速度傳感器開路故障并退出故障診 斷，若否則進(jìn)入下一步驟；步驟a. 2、判斷均值是否小于短路故障均值閾值且方差小于短路 故障方差閾值，若是則顯示對(duì)應(yīng)測點(diǎn)的加速度傳感器短路故障并退出故障診斷，若否則對(duì) 加速度傳感器其它故障診斷。其中，判斷開路故障或短路故障的具體操作步驟如下：將四 個(gè)測點(diǎn)沖擊信號(hào)的均值和方差均與設(shè)定的均值閾值和方差閾值進(jìn)行對(duì)比，首先判斷沖擊信 號(hào)的均值是否大于開路故障時(shí)沖擊信號(hào)均值閾值，且方差小于開路故障時(shí)沖擊信號(hào)方差閾 值，若是則判斷對(duì)應(yīng)測點(diǎn)加速度傳感器存在開路故障，若否則判斷某個(gè)測點(diǎn)沖擊信號(hào)的均 值是否小于短路故障時(shí)沖擊信號(hào)均值閾值，且方差小于短路故障時(shí)沖擊信號(hào)方差閾值，若 是則判斷對(duì)應(yīng)測點(diǎn)加速度傳感器存在短路故障。
[0023] 如圖3所示，本實(shí)施例診斷某監(jiān)測陣列內(nèi)各個(gè)加速度傳感器是否存在其它故障包 括以下步驟：步驟b. 1、計(jì)算四個(gè)測點(diǎn)均值的最大距離及均值M;步驟b. 2、判斷最大距離是 否大于距離誤差閾值，若是則獲取與均值M距離最大的測點(diǎn)位A并進(jìn)入下一步驟，若否則退 出加速度傳感器故障診斷；步驟b. 3、利用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測器獲取測點(diǎn)位A處加速度傳感 器的均值估計(jì)值，并判斷測點(diǎn)位A處均值估計(jì)值與實(shí)際值的誤差是否大于距離誤差閾值， 若是則分別同步采集四個(gè)加速度傳感器的五組振動(dòng)沖擊數(shù)據(jù)并進(jìn)入下一步驟，若否則退出 故障診斷；步驟b. 4、分別計(jì)算四個(gè)加速度傳感器各5組沖擊數(shù)據(jù)的均值，并利用RBF神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)預(yù)測器獲取測點(diǎn)位A處加速度傳感器的五個(gè)均值估計(jì)值，計(jì)算五個(gè)均值估計(jì)值與實(shí)際 均值誤差的均值D，判斷均值D是否大于距離誤差閾值，若是則判斷測點(diǎn)A處加速度傳感器 存在故障，若否則退出故障診斷。其中，步驟b. 1中四個(gè)測點(diǎn)均值的最大距離為四個(gè)測點(diǎn)沖 擊信號(hào)均值最大值與最小值的距離，均值M為四個(gè)測點(diǎn)沖擊信號(hào)均值的均值。步驟b. 2中 獲取的測點(diǎn)位A的沖擊信號(hào)均值與均值M偏差最大；步驟b. 3通過將除測點(diǎn)位A的其余沖 擊信號(hào)均值作為測點(diǎn)A的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測器的輸入值在線估計(jì)測點(diǎn)A沖擊信號(hào)均值的估 計(jì)值；步驟b. 4中同步采集四個(gè)測點(diǎn)的五組數(shù)據(jù)。
[0024] 如上所述，可較好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
【權(quán)利要求】
1. 機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架檢測用加速度傳感器的自診斷方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟一、根據(jù)機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架上所檢測同類型軸承對(duì)稱性分布的特點(diǎn)將轉(zhuǎn)向架檢測測 點(diǎn)分成多個(gè)監(jiān)測陣列，監(jiān)測陣列的數(shù)量與同一轉(zhuǎn)向架上所需檢測軸承類型的數(shù)量相同，每 個(gè)監(jiān)測陣列對(duì)應(yīng)檢測一類軸承，每個(gè)監(jiān)測陣列包括K個(gè)呈現(xiàn)對(duì)稱分布的測點(diǎn)，每個(gè)測點(diǎn)對(duì) 應(yīng)一個(gè)所需檢測軸承，其中，K為大于或等于4的偶數(shù)； 步驟二、分別在每個(gè)所需檢測軸承上安裝一個(gè)加速度傳感器； 步驟三、分別離線建立每個(gè)監(jiān)測陣列內(nèi)K個(gè)測點(diǎn)加速度傳感器各自的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù) 測器； 步驟四、設(shè)定加速度傳感器短路故障時(shí)沖擊信號(hào)均值閾值、短路故障時(shí)沖擊信號(hào)方差 閾值、開路故障時(shí)沖擊信號(hào)均值閾值、開路故障時(shí)沖擊信號(hào)方差閾值、以及加速度傳感器的 距離誤差閾值； 步驟五、在機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架工作時(shí)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)監(jiān)測陣列的巡檢并進(jìn)行加速度傳感器故 障診斷。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架檢測用加速度傳感器的自診斷方法，其特征 在于，所述步驟三中離線建立每個(gè)監(jiān)測陣列K個(gè)測點(diǎn)加速度傳感器各自的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù) 測器的具體操作步驟如下：獲取N個(gè)時(shí)刻各個(gè)測點(diǎn)加速度傳感器的訓(xùn)練樣本，根據(jù)訓(xùn)練樣 本，按照梯度下降法調(diào)整權(quán)值矩陣，當(dāng)達(dá)到設(shè)定精度后，表示各個(gè)測點(diǎn)的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)則 器已離線建立完成；其中，每個(gè)測點(diǎn)某一時(shí)刻的訓(xùn)練樣本包括該測點(diǎn)相應(yīng)時(shí)刻的輸入數(shù)據(jù) 和輸出數(shù)據(jù)，訓(xùn)練樣本的獲取通過取該測點(diǎn)外其余測點(diǎn)同一時(shí)刻采樣的長度為L振動(dòng)沖擊 信號(hào)的均值作為該測點(diǎn)的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測器的輸入數(shù)據(jù)，并取該測點(diǎn)同一時(shí)刻起采集的 長度為L振動(dòng)沖擊信號(hào)的均值作為該測點(diǎn)的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測器的輸出數(shù)據(jù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架檢測用加速度傳感器的自診斷方法，其特 征在于，所述步驟四中加速度傳感器開路故障和短路故障的閾值采用以下方式設(shè)定：力口 速度傳感器開路故障的設(shè)定均值閾值為m*ct，加速度傳感器短路故障的設(shè)定均值閾值為 m-〇；),加速度傳感器開路或短路故障的設(shè)定方差閾值為<5，其中，m為加速度傳感器 的輸出最大值，0.95<a<1 , 0 < 5 < 0.05。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架檢測用加速度傳感器的自診斷方法，其特征 在于，所述機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架檢測測點(diǎn)分成三個(gè)監(jiān)測陣列，三個(gè)監(jiān)測陣列分別為軸箱位監(jiān)測 陣列、電機(jī)位監(jiān)測陣列及抱軸位監(jiān)測陣列，每個(gè)監(jiān)測陣列包含轉(zhuǎn)向架上對(duì)稱分布的4個(gè)同 類檢測軸承，對(duì)應(yīng)4個(gè)測點(diǎn)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架檢測用加速度傳感器的自診斷方法，其特征 在于，所述機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架的軸承上安裝有轉(zhuǎn)速傳感器，所述加速度傳感器在轉(zhuǎn)速傳感器 輸出脈沖信號(hào)后同步采集某監(jiān)測陣列內(nèi)K個(gè)測點(diǎn)的振動(dòng)沖擊信號(hào)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1?5中任意一項(xiàng)所述的機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架檢測用加速度傳感器的自診 斷方法，其特征在于，所述步驟五中實(shí)現(xiàn)某一監(jiān)測陣列的檢測時(shí)具體包括以下步驟： 步驟5. 1、同步獲取該監(jiān)測陣列對(duì)應(yīng)的K個(gè)加速度傳感器產(chǎn)生的振動(dòng)沖擊信號(hào)，并計(jì)算 該監(jiān)測陣列K個(gè)測點(diǎn)振動(dòng)沖擊信號(hào)的均值和方差； 步驟5. 2、將K個(gè)測點(diǎn)的均值和方差與設(shè)定的均值閾值和方差閾值進(jìn)行對(duì)比，并根據(jù)對(duì) 比結(jié)果判斷加速度傳感器是否存在開路故障或短路故障，若存在開路故障或短路故障，發(fā) 出加速度傳感器開路或短路故障報(bào)警，進(jìn)入下一檢監(jiān)測陣列檢測，否則進(jìn)入下一步驟進(jìn)行 該監(jiān)測陣列加速度傳感器其它故障診斷； 步驟5. 3、計(jì)算K個(gè)測點(diǎn)沖擊信號(hào)均值最大值與最小值的距離，若該距離大于設(shè)定的加 速度傳感器的距離誤差閾值，則進(jìn)入下一步驟，否則退出該監(jiān)測陣列的加速度傳感器故障 診斷并進(jìn)入下一監(jiān)測陣列的檢測； 步驟5. 4、計(jì)算K個(gè)測點(diǎn)沖擊信號(hào)均值的均值M，并獲取與均值M偏差最大的沖擊信號(hào) 均值的測點(diǎn)位A，并將除測點(diǎn)位A的其余沖擊信號(hào)均值作為測點(diǎn)A的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測器的 輸入值在線估計(jì)測點(diǎn)A沖擊信號(hào)均值的估計(jì)值，若測點(diǎn)A沖擊信號(hào)均值的估計(jì)值與實(shí)際均 值之間的誤差大于設(shè)定的加速度傳感器的距離誤差閾值則進(jìn)入下一步驟，否則退出該監(jiān)測 陣列的加速度傳感器故障診斷并進(jìn)入下一監(jiān)測陣列的檢測； 步驟5. 5、同步采集K個(gè)測點(diǎn)的多組數(shù)據(jù)，并計(jì)算測點(diǎn)A多組數(shù)據(jù)的均值估計(jì)值與實(shí)際 均值的平均誤差，若平均誤差大于設(shè)定的加速度傳感器的距離誤差閾值，則測點(diǎn)A的加速 度傳感器存在故障，否則，測點(diǎn)A的加速度傳感器檢測正常。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架檢測用加速度傳感器的自診斷方法，其特征 在于，所述步驟5. 2中判斷開路故障和短路故障采用以下方式實(shí)現(xiàn)：首先判斷沖擊信號(hào)的 均值是否大于開路故障時(shí)沖擊信號(hào)均值閾值，且方差小于開路故障時(shí)沖擊信號(hào)方差閾值， 若是則判斷對(duì)應(yīng)測點(diǎn)加速度傳感器存在開路故障，若否則判斷某個(gè)測點(diǎn)沖擊信號(hào)的均值是 否小于短路故障時(shí)沖擊信號(hào)均值閾值，且方差小于短路故障時(shí)沖擊信號(hào)方差閾值，若是則 判斷對(duì)應(yīng)測點(diǎn)加速度傳感器存在短路故障。
【文檔編號(hào)】G01P21/00GK104316729SQ201410635543
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】何鴻云, 杜紅梅, 崔健, 李夫忠 申請(qǐng)人:成都運(yùn)達(dá)科技股份有限公司