基于键合图模型的机车制动系统故障检测与隔离.pdf

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1、第43卷第6期同济大学学报(自然科学版)Vo1．43No．62015年6月JOURNALOFTONGJIUNIVERSITY(NATURALSCIENCE)Jun．2015文章编号：0253-374X(2015)060894．06DOI：10．I1908／i．issn．0253—374x．2015．06．014基于键合图模型的机车制动系统故障检测与隔离牛刚，赵亚君(同济大学铁道与城市轨道交通研究院，上海201804)摘要：针对机车制动机列车管压力控制模块，采用键合图理性、维修性和安全性提出了更高要求．制动系统作为论开展了动态建模分析，由建立的故障键合图模型推导出相机车(尤

2、其是重载组合货运机车)的关键设备，对其应的解析冗余关系，提取出完整的故障特征矩阵．利用序贯进行状态监测和故障隔离是列车运行安全的重要保概率比检验方法对采集的监测数据进行连续判读，实时跟踪障．新一代机车制动系统的微机控制水平有了显著识别工况下的系统异常状况，并将得到的残差状态向量同故提高，具有分布化、网络化、智能化和模块化的设计障特征矩阵进行匹配，实现对故障部件的检测与隔离．仿真特点，它从传统的机械系统逐渐转变为复杂的“机一实例验证了建议方法的技术可行性．电一气”耦合系统，并朝着具备自调节、自诊断和自动关键词：制动系统；故障检测与隔离；键合图；序贯概率比保护等功能趋势发展[

3、1]．目前的机车制动系统中虽检验然实现了一定的自诊断功能，然而虚警和漏警问题中图分类号：U279文献标志码：A仍十分突出，关联故障难以清晰辨识，尚不足以满足实际性能要求．BondGraphModelBasedFaultDetectionand机车实际行驶过程中，制动机在保压维持阶段IsolationforLocomotiveBrake表现为稳态随机特性，在制动过程中表现为瞬态离N／U，ZHAOYajun散特性，属于典型的混杂动态系统．动态系统的故障(InstituteofRailTransit，TongjiUniversity，Shanghai201804，诊断技术主要对

4、系统中出现的故障进行检测、分离China)和辨识，即判断故障是否发生，定位故障发生的部位和种类，以及确定故障的大小和发生的时间等[2]．故Abstract：Thetrain1ocomotivebrakepneumaticequalizer障检测与隔离方法主要分为基于数学模型的方法、control(PEC)unitwasanalyzedusingthebondgraphdynamicmodeling．T_hecreatedfaultb0ndgraphwasutilized基于知识的方法和基于信号处理的方法三大类_3．todeduceanalyticalredundancyr

5、elations(ARRs)．Thewhole就复杂系统而言，如机电系统、流体系统，往往faultsignaturematrix(FSM)wasextracted．Besides，online采用基于数学建模的诊断途径，因为诊断建模能够monitoringusingsequentialprobabilityratiotest(SPIU、)was同系统优化设计相关联，把握系统内部的故障因果exertedtochecktl1eanomalyoccurrenceoftheunit传递与转换关系，易于发展出面向工业应用的在板components．Whenanyalertwasfi

6、ggered。thegenerated诊断系统．基于数学模型的诊断是近年来发展较快synthesizednon-nullcoherencevectorwasmatchedwith也e的一种技术途径，目前混杂动态系统基于数学模型FSMt0detectandisolatethepossiblefaultycomponents．Asimulationexperimentwasconductedtoillustratethe的诊断方法主要有基于自动机模型诊断方法、基于feasibilityoftheproposedmethodology．Petri网的方法、基于键合图的方法和基于

7、分布式结构诊断方法等lL4]．其中基于键合图的方法，可以用统Keywords：brakesystern；faultdetecfionandisolation；bondgraph；sequentialprobabilityratiotest一的符号将各种物理场的系统进行模型构建，这些模型以工程学领域的各分支为基础，在能量和信息流的基础上使用“键合图”的符号表示系统，便于动现代机车正朝着智能、重载、高速方向发展，加态系统建模．在键合图理论应用研究方面，姜涛等_5]之行驶距离长，环境工况差异大，对其可靠性、可用基于功率键合图理论建立