机车故障的检测方法、系统、装置及机车

技术领域

本发明涉及检测领域，特别是涉及一种机车故障的检测方法、系统、装置及机车。

背景技术

目前，国内电力机车、内燃机车、动车组、地铁等轨道交通装备大批量运用。多年来，也偶发出现轮驱系统传动轴锁轴，甚至是轴固死等情况。该种情况发生后，极容易出现轮驱系统显著发热甚至造成机械故障或损害，甚至机车颠覆的情况发生，严重影响机车运行安全性。现有技术通过获取不同的传动轴之间的速度差或不同的传动轴之间的电流差等进行判断，但是，该方法很容易与粘着破坏、空转及滑行等情况混淆并造成误判。

随着国家轨道交通产品的不断升级和批量运用，亟待一种更合理、更准确的检测方法对传动轴故障进行有效识别。

发明内容

本发明的目的是提供一种机车故障的检测方法、系统、装置及机车，在机车运行状态时，通过机车速度及加速时间判断传动轴是否出现故障，计算方式比较简单。同时，牵引力和速度等参数的获取方式较为简便。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种机车故障的检测方法，包括：

当机车的牵引力满足机车启动条件时，判断所述机车的状态是否为静止状态；

若所述机车的状态为静止状态，则判定所述机车的传动轴出现故障；

若所述机车的状态不为静止状态，则确定所述机车由静止状态达到预设速度的预设时间；

判断所述机车由静止状态达到预设速度的加速时间是否大于预设时间；

若大于所述预设时间，则判定所述机车的传动轴出现故障。

优选的，当机车的牵引力满足机车启动条件时，判断所述机车的状态是否为静止状态之前，还包括：

获取所述机车的启动恒定力F0；

获取所述机车的启动阻力F1；

获取所述机车的牵引力传动效率λ；

判断F0*λ-F1是否大于△F，所述△F为预设的力差值；

若大于，则判定所述机车的牵引力满足所述机车启动条件。

优选的，若所述机车的状态为静止状态，则判定所述机车的传动轴出现故障，包括：

若所述机车的状态为静止且所述机车的启动时间超过预设时间，则判定所述机车的传动轴处于固定锁轴状态。

优选的，确定所述机车由静止状态达到预设速度的预设时间，包括：

获取所述机车的启动恒定力F0；

获取所述机车的低速运行阻力F2；

获取所述机车的质量M；

根据公式△v/((F0-F2)/M1)确定所述机车由静止状态达到预设速度的预设时间，△v为所述预设速度。

优选的，判断所述机车由静止状态达到预设速度的加速时间是否大于预设时间，包括：

判断△t0-△v/((F0-F2)/M1)是否大于△t2，△t0为所述机车的加速时间，△t2为预设的加速时间差；

若大于所述预设时间，则判定所述机车的传动轴出现故障，包括：

若△t0-△v/((F0-F2)/M1)大于△t2，则判定所述机车达到预设速度的加速时间大于预设时间，所述机车的传动轴处于非固定锁轴状态。

优选的，判定所述机车的传动轴出现故障之后，还包括：

控制所述牵引模块停止牵引。

优选的，判定所述机车的传动轴出现故障之后，还包括：

控制显示模块显示所述传动轴出现故障。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种机车故障的检测系统，包括：

第一判断单元，当用于机车的牵引力满足机车启动条件时，判断所述机车的状态是否为静止状态；若是，则触发第一判定单元；若否，则触发第二判断单元；

第一判定单元，用于判定所述机车的传动轴出现故障；

第二判断单元，用于判断所述机车达到预设速度的加速时间是否大于预设时间；若是，则触发第二判定单元；

第二判定单元，用于判定所述机车的传动轴出现故障。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种机车故障的检测装置，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述机车故障的检测方法的步骤。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种机车，包括上述的机车故障的检测装置。

本申请提供了一种机车故障的检测方法、系统、装置及机车，应用于检测领域。当机车的牵引力满足机车启动条件时，判断所述机车的状态是否为静止状态；若所述机车的状态为静止状态，则判定所述机车的传动轴出现故障；若所述机车的状态不为静止状态，则判断所述机车达到预设速度的加速时间是否大于预设时间；若大于所述预设时间，则判定所述机车的传动轴出现故障。在机车启动阶段通过机车的状态及牵引力判断传动轴是否出现故障。在机车运行状态时，通过机车速度及加速时间判断传动轴是否出现故障，计算方式比较简单。同时，牵引力和速度等参数的获取方式较为简便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种机车故障的检测方法的流程图；

图2为本发明提供的一种机车故障的检测系统的结构示意图；

图3为本发明提供的一种机车故障的检测装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种机车故障的检测方法、系统、装置及机车，在机车运行状态时，通过机车速度及加速时间判断传动轴是否出现故障，计算方式比较简单。同时，牵引力和速度等参数的获取方式较为简便。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

考虑到目前，国内电力机车、内燃机车、动车组、地铁等轨道交通装备大批量运用。多年来，也偶发出现轮驱系统传动轴锁轴，甚至是轴固死等情况。该种情况发生后，极容易出现轮驱系统显著发热甚至造成机械故障或损害，甚至机车颠覆的情况发生，严重影响机车运行安全性。现有技术通过获取不同的传动轴之间的速度差或不同的传动轴之间的电流差等进行判断，但是，该方法很容易与粘着破坏、空转及滑行等情况混淆并造成误判。

图1为本发明提供的一种机车故障的检测方法的流程图，该方法包括：

S11：当机车的牵引力满足机车启动条件时，判断机车的状态是否为静止状态；若是，则进入步骤S12；若否，则进入步骤S13；

S12：判定机车的传动轴出现故障；

在机车的传动轴未出现故障时，若机车的牵引力满足机车启动条件，此时机车应该由静止状态变为运行状态。所以若在满足机车启动条件时，机车的状态依然为静止，此时是由于传动轴出现故障，才会导致机车状态静止。

需要说明的是，本申请研究的对象对机车的传动轴，所以在进行判断的过程中需要将机车的其他故障确定为未出现故障。即若机车的状态与预期的状态不同，此时一定是传动轴出现故障而导致的，进而进行后续的故障判断。

S13：确定机车由静止状态达到预设速度的预设时间；

在机车的传动轴未出现故障时，机车的牵引力固定时，机车由静止状态到达预设速度的预设时间是固定的。所以预先确定该预设时间，可以在后续的计算中根据预设时间确定机车的传动轴是否出现故障。

S14：判断机车由静止状态达到预设速度的加速时间是否大于预设时间；若是，则进入步骤S15；

S15：判定机车的传动轴出现故障。

若传动轴出现故障，则机车由静止状态达到预设的加速时间是会大于预设时间的，所以根据加速时间及预设时间确定机车的传动轴是否出现故障。

具体的，在启动过程中，根据牵引力判断传动轴是否出现故障。在启动之后，根据机车由静止状态达到预设速度的时间判断传动轴是否出现故障。需要说明的是，在两个阶段的故障是不同的传动轴状态。

本申请提供了一种机车故障的检测方法，应用于检测领域。当机车的牵引力满足机车启动条件时，判断机车的状态是否为静止状态；若机车的状态为静止状态，则判定机车的传动轴出现故障；若机车的状态不为静止状态，则判断机车达到预设速度的加速时间是否大于预设时间；若大于预设时间，则判定机车的传动轴出现故障。在机车启动阶段通过机车的状态及牵引力判断传动轴是否出现故障。在机车运行状态时，通过机车速度及加速时间判断传动轴是否出现故障，计算方式比较简单。同时，牵引力和速度等参数的获取方式较为简便。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，当机车的牵引力满足机车启动条件时，判断机车的状态是否为静止状态之前，还包括：

获取机车的启动恒定力F0；

获取机车的启动阻力F1；

获取机车的牵引力传动效率λ；

判断F0*λ-F1是否大于△F，△F为预设的力差值；

若大于，则判定机车的牵引力满足机车启动条件。

考虑到机车的启动恒定力F0有一定的传动效率λ，即牵引力无法全部用于克服阻力F1做功，所以通过公式F0*λ-F1计算力差值，若得到的值大于预设的力差值△F，则此时机车的牵引力满足机车启动条件。若此时机车依然静止，则此时机车的传动轴出现故障。

通过机车的牵引力、启动阻力及传动效率确定机车的启动条件，数据获取更加简便。

作为一种优选的实施例，若机车的状态为静止状态，则判定机车的传动轴出现故障，包括：

若机车的状态为静止且机车的启动时间超过预设时间，则判定机车的传动轴处于固定锁轴状态。

考虑到在牵引力牵引机车的过程中，机车不一定会立刻结束静止状态，所以在牵引力满足启动条件下，机车的启动时间超过预设时间且机车的状态依然为静止时，机车处于固定锁轴状态。此时传动轴固定锁死，无法进行转动。

作为一种优选的实施例，确定机车由静止状态达到预设速度的预设时间，包括：

获取机车的启动恒定力F0；

获取机车的低速运行阻力F2；

获取机车的质量M；

根据公式△v/((F0-F2)/M1)确定机车由静止状态达到预设速度的预设时间，△v为预设速度。

由力与重量及加速度的关系可以得到机车在低速运行时的加速度(F0-F2)/M1，由速度与加速度及时间的关系可以得到机车由静止状态达到预设速度需要的时间为△v/((F0-F2)/M1)。

在机车的传动轴未出现故障的条件下，机车由静止状态达到预设速度需要的时间是固定的，预先获取到预设时间以便后续的计算。

作为一种优选的实施例，判断机车由静止状态达到预设速度的加速时间是否大于预设时间，包括：

判断△t0-△v/((F0-F2)/M1)是否大于△t2，△t0为机车的加速时间，△t2为预设的加速时间差；

若大于预设时间，则判定机车的传动轴出现故障，包括：

若△t0-△v/((F0-F2)/M1)大于△t2，则判定机车达到预设速度的加速时间大于预设时间，机车的传动轴处于非固定锁轴状态。

在机车开始牵引时开始计时，记录的时间△t0即为机车的加速时间，△t2为预设的时间差，目的是为加速时间留有一定的时间差，在△t2时间内机车达到预设速度均可认为传动轴未出现故障。

若△t0-△v/((F0-F2)/M1)，则判定此时机车的传动轴处于非固定锁轴状态。此时的传动轴未固定锁死，可以进行旋转，但旋转的速度可能较低，导致了加速时间较慢。

作为一种优选的实施例，判定机车的传动轴出现故障之后，还包括：

控制牵引模块停止牵引。

在机车的传动轴出现故障，无论是固定锁轴状态还是非固定锁轴状态，均需要控制牵引模块停止牵引，若继续牵引可能会导致轮驱系统显著发热甚至造成机械故障或损害，甚至机车颠覆的情况发生，严重影响机车运行安全性。所以此时需要控制牵引模块停止牵引。

作为一种优选的实施例，判定机车的传动轴出现故障之后，还包括：

控制显示模块显示传动轴出现故障。

当传动轴出现故障时，需要告知驾驶员，以便驾驶员进行后续的处理。

具体的，显示模块可以为驾驶室的显示屏。

图2为本发明提供的一种机车故障的检测系统的结构示意图，该系统包括：

第一判断单元21，当用于机车的牵引力满足机车启动条件时，判断机车的状态是否为静止状态；若是，则触发第一判定单元；若否，则触发第二判断单元；

第一判定单元22，用于判定机车的传动轴出现故障；

第二判断单元23，用于判断机车达到预设速度的加速时间是否大于预设时间；若是，则触发第二判定单元；

第二判定单元24，用于判定机车的传动轴出现故障。

具体的，还包括：

第一获取单元，用于获取所述机车的牵引力F0；

第二获取单元，用于获取所述机车的启动阻力F1；

第三获取单元，用于获取所述机车的牵引力传动效率λ；

第三判断单元，用于判断F0*λ-F1是否大于△F，所述△F为预设的力差值；若大于，则触发第三判定单元；

第三判定单元，用于判定所述机车的牵引力满足所述机车启动条件。

第一判定单元22，具体用于若所述机车的状态为静止且所述机车的启动时间超过预设时间，则判定所述机车的传动轴处于固定锁轴状态。

第四获取单元，用于获取所述机车的启动恒定力F0；

第五获取单元，用于获取所述机车的低速运行阻力F2；

第六获取单元，用于获取所述机车的质量M；

第一确定单元，用于根据公式△v/((F0-F2)/M1)确定所述机车由静止状态达到预设速度的预设时间，△v为所述预设速度。

第二判断单元23，具体用于判断△t0-△v/((F0-F2)/M1)是否大于△t2，△t0为所述机车的加速时间，△t2为预设的加速时间差；

第二判定单元24，具体用于若△t0-△v/((F0-F2)/M1)大于△t2，则判定所述机车达到预设速度的加速时间大于预设时间，所述机车的传动轴处于非固定锁轴状态。

第一控制单元，用于控制所述牵引模块停止牵引。

第二控制单元，用于控制显示模块显示所述传动轴出现故障。

本申请提供的机车故障的检测系统的介绍请参照上述实施例，在此处不再赘述。

图3为本发明提供的一种机车故障的检测装置的结构示意图，该装置包括：

存储器31，用于存储计算机程序；

处理器32，用于执行计算机程序时实现上述机车故障的检测方法的步骤。

本申请提供的机车故障的检测装置的介绍请参照上述实施例，在此处不再赘述。

本申请还提供了一种机车，包括上述的机车故障的检测装置。

本申请提供的机车的介绍请参照上述实施例，在此处不再赘述。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。