轨道交通牵引电机轴承状态监测的数据存储及预报警方法

技术领域

本发明涉及牵引电机轴承状态监测的数据存储及预报警，特别涉及牵引电机轴承状态监测的数据存储及预报警方法，具体为轨道交通牵引电机轴承状态监测的数据存储及预报警方法。

背景技术

牵引电机轴承作为轨道交通车辆的核心关键部件，其运行及健康状态直接影响着列车的运营安全。为了确保运营安全，在轨道交通车辆上均安装了轴承状态监测设备，通过轴承状态监测设备对牵引电机轴承的数据进行数据存储及预报警，监测牵引电机轴承运行过程中的振动、温度数据，实时对牵引电机轴承的健康状态进行诊断和评估。

现有技术中的牵引电机轴承故障在线监测一般采用温度和振动两参数进行监控，如机车6A走行部监测系统中，采集机制为当车速低于20km/h时，只检测各测点温度，当车速高于20km/h时，进行各测点的振动冲击及温度检测，温度数据实时采集储存，振动加速度数据实时采集、间隔存储；温度、振动预报警的判定标准一般针对某一型号产品，设定温度、振动的绝对阈值为判定依据，当超出限值时，进行温度、振动预报警，其中，温度预报警的温度数据是牵引电机轴承座上靠近轴承外圈的温度数据。

现有技术的缺点：因实时存储数据量大而导致对硬件要求过高，且现有技术中的简单的间隔储存无法保证存储数据符合故障诊断算法对稳定工况的要求，故现有存储方法难以实现对故障诊断算法所需稳定工况数据进行准确识别、判断；振动的报警阈值为绝对阈值，无法解决因牵引电机产品的个体差异、线路差异导致的监测运行过程中的振动的差异，难以实现个性化、针对性设计和制定，使得振动预报警的准确率受到影响；由于传感器安装位置受限，无法直接测试到轴承外圈的温度，导致了温度传感器采集的温度值与轴承实际温度值存在差异，不能准确反映轴承实际温度值，影响了温度预报警的准确性。

发明内容

本发明为了解决现有牵引电机轴承状态监测的数据存储及预报警方法存在上述缺陷的问题，提供了一种新的轨道交通牵引电机轴承状态监测的数据存储及预报警方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：

轨道交通牵引电机轴承状态监测的数据存储及预报警方法，数据存储与预报警通过轴承状态监测设备实现，数据存储包括对轴承温度、转速、特征指标、振动加速度以及故障振动加速度数据的存储，具体存储方法分别为：

1）温度、转速数据存储：温度和转速数据间隔t

2）特征指标数据、振动加速度数据存储：

多变工况存储模式：该模式适用于牵引电机运行为多变工况下的轴承数据存储，具体步骤如下：

步骤一：设置至少一个基准转速n

步骤二：将当前转速n

步骤三：继续判断下一个以t

步骤四：重复执行步骤三，直至牵引电机停止运行；

3）故障振动加速度数据存储：

当发生振动预报警时，存储预报警前后时间为t

平稳工况存储模式：该模式适用于牵引电机运行为平稳工况下的轴承数据存储，每间隔t

预报警包括温度预报警和振动预报警，具体预报警方法的设计如下：

温度预报警方法是将温度数据与温度报警阈值（温度报警阈值是本领域技术人员的公知常识）进行比较，当超出温度报警阈值时，则触发温度预报警；

振动预报警方法是通过不同时间采集的特征指标与初始设定的预报警指标初始值进行比较，若超过预报警指标初始值乘以预报警倍数M，则触发振动预报警，其中，预报警倍数M根据轴承全寿命衰退试验，建立轴承全寿命衰退曲线来确定（如何根据根据轴承全寿命衰退试验，建立轴承全寿命衰退曲线来确定预报警倍数M属于本领域技术人员的公知常识），预报警指标初始值的确定方法分为三种，每一种确定方法为一种模式，三种模式根据实际情况进行切换：

1）第一种模式：适用于轨道交通车辆实际线路数据积累不足或全新牵引电机被使用时且轨道交通车辆运行线路不固定的情况，首先根据第一天存储的所有特征指标值，计算第一天的所有特征指标值的平均值Y

2）第二种模式：适用于轨道交通车辆实际线路数据积累不足或全新牵引电机被使用时且轨道交通车辆运行线路固定的情况，根据D天内所存储的所有特征指标值，计算D天内所存储的所有特征指标值的平均值Y

3）第三种模式：适用于轨道交通车辆实际线路数据累积到能够总结出典型值（典型值即为根据轨道交通车辆实际线路数据得出的经验值，这是是本领域技术人员的公知常识）的情况，则预报警指标初始值为典型值。

本发明制定出一种适用轨道交通车辆在复杂多变工况条件下，存储识别故障诊断算法所需的稳定工况的振动数据，同时还包含了对振动数据根据满足转速的条件进行间隔存储、故障状态下的存储方式，满足轨道交通车辆的牵引电机轴承故障诊断算法对数据存储的要求；同时，本发明通过设置三种不同模式下的报警指标初始值，解决牵引电机轴承因个体差异、运行线路状态不同而导致牵引电机轴承正常运行状态下出现的运行振动超出绝对阈值而引发错误的预报警的问题；另外，本发明通过对牵引电机进行长时温升试验，将牵引电机轴承外圈温度与通过传感器采集的温度进行对比，计算两个测点的温差，进行传感器安装位置温度测量值补偿，提高温度预报警的可靠性。

进一步地，t

进一步地，数据存储还包括车辆定位存储，从而实现特定地点振动加速度数据的存储要求，防止因某一特殊地点的数据差异而导致牵引电机轴承故障诊断数据不准确。

进一步地，温度数据存储值=传感器实际测量值+C，其中C为根据长时间的温升实验得出的轴承室温度与传感器实际测量值的温度差，提高了温度数据的准确性，提高了温度预报警的准确性，同时也提高了具有存储的温度数据进行牵引电机轴承故障诊断的可靠性。

进一步地，预报警倍数M为三个数且分别为M1、M2、M3，M1*预报警指标初始值为一级预报警，M2*预报警指标初始值为二级预报警，M3*预报警指标初始值为三级预报警，方便根据牵引电机运行的实际情况调整预报警级别。

进一步地，在进行故障振动加速度数据存储时，当预报警等级不变时不进行再次存储，当预报警等级变化时，进行再次存储，存储预报警等级变化前后时间为t

本发明所产生的有益效果如下：

1）解决了轨道交通牵引牵引电机运行工况多变，轴承故障诊断算法对存储的数据有较高有效性的要求，本方案通过对不同工况进行不同方法的存储，所存储的数据既能满足故障诊断算法所需，同时又保证了存储的数据量最小，降低了对存储硬件的要求。

2）采用自比较的方式，解决了因牵引电机轴承制造装配、线路状态本身存在差异，每列车、每个牵引电机轴承正常运行时振动加速度本就不同，同型号产品使用相同的绝对报警，准确率低的问题。

3）通过牵引牵引电机长时温升试验，确定轴承外圈温度与传感器测量位置温度的差值，进行了温度测量值补偿，提高温度预报警的准确性。

具体实施方式

轨道交通牵引电机轴承状态监测的数据存储及预报警方法，数据存储与预报警通过轴承状态监测设备实现，数据存储包括对轴承温度、转速、特征指标、振动加速度数据和故障振动加速度数据的存储，具体存储方法分别为：

1）温度、转速数据存储：温度和转速数据间隔t

2）特征指标数据、振动加速度数据存储：

多变工况存储模式：该模式适用于牵引电机运行为多变工况下的轴承数据存储，具体步骤如下：

步骤一：设置至少一个基准转速n

步骤二：将当前转速n

步骤三：继续判断下一个以t

步骤四：步骤四：重复执行步骤三，直至牵引电机停止运行；

平稳工况存储模式：该模式适用于牵引电机运行为平稳工况下的轴承数据存储，每间隔t

3）故障振动加速度数据存储：

当发生振动预报警时，存储预报警前后时间为t

预报警包括温度预报警和振动预报警，具体预报警方法的设计如下：

温度预报警方法是将温度数据与温度报警阈值进行比较，当超出温度报警阈值时，则触发温度预报警；

振动预报警方法是通过不同时间采集的特征指标与初始设定的预报警指标初始值进行比较，若超过预报警指标初始值乘以预报警倍数M，则触发振动预报警，其中，预报警倍数M根据轴承全寿命衰退试验，建立轴承全寿命衰退曲线来确定，预报警指标初始值的确定方法分为三种，每一种确定方法为一种模式，三种模式可根据实际情况进行切换：

1）第一种模式：适用于轨道交通车辆实际线路数据积累不足或全新牵引电机被使用时且轨道交通车辆运行线路不固定的情况，首先根据第一天存储的所有特征指标值，计算第一天的所有特征指标值的平均值Y

2）第二种模式：适用于轨道交通车辆实际线路数据积累不足或全新牵引电机被使用时且轨道交通车辆运行线路固定的情况，根据D天内所存储的特征指标值，计算D天内所存储的特征指标值的平均值Y

3）第三种模式：适用于轨道交通车辆实际线路数据累积到能够总结出典型值的情况，则预报警指标初始值为典型值。

具体实施时，t

具体实施时，数据存储还包括车辆定位存储，从而实现特定地点振动加速度数据的存储要求，防止因某一特殊地点的数据差异而导致牵引电机轴承故障诊断数据不准确。

具体实施时，温度数据存储值=传感器实际测量值+C，其中C为根据长时间的温升实验得出的轴承室温度与传感器实际测量值的温度差，提高了温度数据的准确性，提高了温度预报警的准确性，同时也提高了具有存储的温度数据进行牵引电机轴承故障诊断的可靠性。

具体实施时，预报警倍数M为三个数且分别为M1、M2、M3，M1*预报警指标初始值为一级预报警，M2*预报警指标初始值为二级预报警，M3*预报警指标初始值为三级预报警，方便根据牵引电机运行的实际情况调整预报警级别。

具体实施时，在进行故障振动加速度数据存储时，当预报警等级不变时不进行再次存储，当预报警等级变化时，进行再次存储，存储预报警等级变化前后时间为t

本具体实施方式中， C为15℃，基准转速n