一種電機(jī)絲桿驅(qū)動(dòng)車門的故障診斷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于信息技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電機(jī)絲桿驅(qū)動(dòng)車門的故障診斷方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 車門系統(tǒng)是目前大多數(shù)地鐵公司故障率最高的系統(tǒng)之一，由于列車運(yùn)營(yíng)時(shí)間的增 加以及運(yùn)營(yíng)乘客的增多，許多乘客對(duì)車門的粗暴對(duì)待，導(dǎo)致車門故障，甚至影響列車運(yùn)行導(dǎo) 致晚點(diǎn)的事情時(shí)有發(fā)生。如何通過(guò)列車在途運(yùn)行的數(shù)據(jù)及時(shí)安排車門的保養(yǎng)，提高列車維 保質(zhì)量，是急需解決的一大問(wèn)題。一直以來(lái)，對(duì)于城軌列車門控系統(tǒng)的研究往往局限于對(duì)于 檢修數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)。傳統(tǒng)的氣動(dòng)車門的故障診斷往往基于限位開(kāi)關(guān)采集到的車輛閉合時(shí)間， 對(duì)于目前閉環(huán)控制的電機(jī)車門來(lái)說(shuō)，車輛閉合時(shí)間差別是不顯著的。車門工作的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)于ED⑶（電子門控單元）中，并能夠通過(guò)MVB傳輸至故障診斷計(jì)算機(jī)。
[0003] 目前城軌列車電動(dòng)車門的研究因?yàn)閷?shí)時(shí)數(shù)據(jù)獲取困難而局限于可靠性分析，如包 括可靠性框圖法、故障樹(shù)法、GO法等，需要大量的先驗(yàn)知識(shí)而沒(méi)有充分利用到列車實(shí)時(shí)運(yùn)行 狀態(tài)數(shù)據(jù)，且對(duì)于一些新開(kāi)行的線路與新的設(shè)備型號(hào)，這是不可行的?，F(xiàn)有技術(shù)提出了通過(guò) 參數(shù)辨識(shí)的方法對(duì)車門運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的電機(jī)電感，電阻等參數(shù)進(jìn)行估計(jì)并指導(dǎo)車門系統(tǒng)的故 障診斷，但該方法僅能應(yīng)用于已故障的車門系統(tǒng)，事實(shí)上車門系統(tǒng)的故障模式是有可能向 更惡劣的方式發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種電機(jī)絲桿驅(qū)動(dòng)車門的故障診斷方 法，可以考慮到車門的閉環(huán)控制特性，通過(guò)車門系統(tǒng)輸出功率的變化獲取車門的實(shí)時(shí)狀 態(tài)，在車門系統(tǒng)故障之前能夠及時(shí)預(yù)警，并指導(dǎo)維修。
[0005] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種電機(jī)絲桿驅(qū)動(dòng)車門的故障診斷方法，包括：
[0006] 使用粗糙集的方法，采集樣本數(shù)據(jù)，選取離散化程度，獲取一次離散后的決策表及 二次離散后的決策表；
[0007] 對(duì)二次離散后的決策表進(jìn)行屬性約簡(jiǎn)，根據(jù)每個(gè)屬性約簡(jiǎn)集分別進(jìn)行屬性值約 簡(jiǎn)，生成故障規(guī)則。
【附圖說(shuō)明】
[0008] 圖1為門系統(tǒng)原理圖；
[0009] 圖2為典型的門運(yùn)動(dòng)速度軌跡示意圖；
[0010] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例一的方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0012] 在介紹詳細(xì)方法步驟之前，需要先說(shuō)明車門故障檢測(cè)原理：
[0013] 目前廣州地鐵一二八號(hào)線使用車門為絲桿式塞拉門結(jié)構(gòu)。門系統(tǒng)原理圖如圖I 所示，圖1中各標(biāo)號(hào)的含義如下：1_連接裝置；2-前支承；3-螺母鎖閉裝置；4-中間支承； 5-門到位開(kāi)關(guān)；6-螺母鎖閉裝置；7-后支承；8-端部解鎖組件；9-左門扇；10-右門扇。
[0014] 其中電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，絲桿與攜門架上的螺母作用并驅(qū)動(dòng)車門開(kāi)關(guān)，絲桿所采 用的螺紋類型為梯形。絲桿分為兩個(gè)部分，螺紋旋轉(zhuǎn)方向相反，用于分別開(kāi)閉左右門扇。每 一部分分為三段，分別為螺旋升角大于摩擦角的工作段，一段是螺旋升角小于摩擦角的鎖 閉段，以及介于這兩者之間的過(guò)渡段。門扇的底部具有支撐車門以及導(dǎo)向用的滑道。EDCU (電子門控制單元）通過(guò)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)達(dá)到車門開(kāi)合的速度與準(zhǔn)確性，一個(gè)典型的門運(yùn) 動(dòng)速度軌跡示意如圖2所示。開(kāi)門速度可以通過(guò)TCMS在2. 5秒至4秒之間進(jìn)行調(diào)節(jié)。有 一個(gè)高分辨率的光編碼器安裝在電機(jī)軸上，光編碼器記錄了兩個(gè)轉(zhuǎn)向差來(lái)測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速， 并以此控制車門的位置。因此編碼器與EDCU聯(lián)合并閉環(huán)控制車門的開(kāi)合，所以以該編碼器 為基礎(chǔ)，從車門的運(yùn)動(dòng)時(shí)間來(lái)檢測(cè)車門故障是不可行的。
[0015] 車門故障的主要方式有：
[0016] 1.滾輪導(dǎo)軌故障。
[0017] 滾輪導(dǎo)軌用于支撐和撐托攜門架，并保證車門順利的開(kāi)合，會(huì)由于車門的開(kāi)合或 不小心進(jìn)入的碎屑造成磨損，也會(huì)因?yàn)槌丝偷牟徽２僮?，如擠壓，撞擊，而產(chǎn)生磨損。
[0018] 2.絲桿與螺母之間的磨損造成的故障。
[0019] 許多乘客搶進(jìn)搶出，被車門夾住物品等行為容易導(dǎo)致車門的絲桿與螺母之間產(chǎn)生 劇烈摩擦，且這些故障在日檢中不容易被發(fā)現(xiàn)，從而在維修中發(fā)生遺漏并導(dǎo)致故障發(fā)展嚴(yán) 重。
[0020] 電動(dòng)車門還有很多其他的故障方式，如EDCU故障，直流電機(jī)故障和繼電器故障， 但這些故障發(fā)生屬于偶然性質(zhì)，難以通過(guò)狀態(tài)觀測(cè)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，且隨著技術(shù)更新，可靠性有了 較大提升。
[0021] 電動(dòng)車門故障檢測(cè)原理如下：
[0022] 在車門開(kāi)合過(guò)程中，因不涉及重力做功階段，電機(jī)輸入基本用于克服摩擦阻力，如 下所示：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電機(jī)絲桿驅(qū)動(dòng)車門的故障診斷方法，其特征在于，包括： 使用粗糙集的方法，采集樣本數(shù)據(jù)，選取離散化程度獲取一次離散后的決策表及二次 離散后的決策表； 對(duì)二次離散后的決策表進(jìn)行屬性約簡(jiǎn)，根據(jù)每個(gè)屬性約簡(jiǎn)集分別進(jìn)行屬性值約簡(jiǎn)，生 成故障規(guī)則。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對(duì)二次離散后的決策表進(jìn)行屬性約 簡(jiǎn)，包括： 令M是決策表T的可辨識(shí)矩陣，A= {al，a2, ...，an}，是T中所有條件屬性的集合.S是 M中所有屬性組合的集合，且S中不包含重復(fù)項(xiàng).令S中包含有s個(gè)屬性組合，每個(gè)屬性組 合表示為 Bi,其公式化描述為：Bi e S，Bj e S，Bi 關(guān)Bj(i，j=l，2，...，s).令 Card(Bi)=m， 則Bi中每個(gè)條件屬性表示為bi，k e Bi(k=l，2，...，m)。令CO是M中的核屬性集，則有 COcA0
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法還包括： 將核屬性列入屬性約簡(jiǎn)后得到的屬性集合，即Md=Ctl ; 在可辨識(shí)矩陣中找出所有不包含核屬性的屬性組合S，即 S=IBiIB1 nred=0,i = 1,2,...?$} # * % 將屬性組合S與red表示為合取范式的形式，即P=red Λ { V bi，k: (i=l, 2,. . . , s;k=l, 2 ,...,m)}； 將P轉(zhuǎn)化為析取范式形式； 根據(jù)需要選擇滿意的屬性組合.如需屬性數(shù)最少，可直接選擇合取式中屬性數(shù)最少的 組合；如需規(guī)則最簡(jiǎn)或數(shù)據(jù)約簡(jiǎn)量最大，則需先進(jìn)行屬性值約簡(jiǎn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取一次離散后的決策表及二次離 散后的決策表，包括： 一次離散是將此夾角根據(jù)離散程度等分，采集落在各個(gè)區(qū)間的樣本數(shù)據(jù)作為屬性A，然 后使用聚類分析Kmeans算法對(duì)屬性的值進(jìn)行離散化處理。
【專利摘要】本發(fā)明涉及電機(jī)絲桿驅(qū)動(dòng)式車門的故障診斷方法。是一種利用車門系統(tǒng)的電機(jī)的特征參數(shù)，并結(jié)合電動(dòng)車門門控系統(tǒng)（EDCU）采集到的電流數(shù)據(jù)進(jìn)行故障診斷的方法。首先對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值微分，得到在相應(yīng)采樣點(diǎn)的一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)值，代入電機(jī)輸出功率變化率的電學(xué)方程后得到電機(jī)輸出功率變化率，對(duì)變化率進(jìn)行二次離散后，利用粗糙集的識(shí)別方法對(duì)電動(dòng)車門的幾處故障模式進(jìn)行識(shí)別。
【IPC分類】G01M17-08
【公開(kāi)號(hào)】CN104729865
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310706438
【發(fā)明人】林帥, 劉光武, 賈利民, 潘麗莎, 余博, 龐紹煌, 李乾, 蘇釗頤, 贠麗芬, 員華, 高龍, 馮國(guó)冠, 張蜇, 李晉, 陳晉輝, 高世強(qiáng), 李文球, 李立, 周芳俊, 鄧軍, 張?zhí)? 何振光
【申請(qǐng)人】廣州市地下鐵道總公司, 北京交通大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2013年12月19日