干燥器单元故障诊断方法及诊断系统与流程

1.本发明涉及轨道车辆空气制动领域，特别是干燥器单元故障诊断方法及诊断系统。


背景技术：

2.双塔干燥器单元作为空气制动系统关键的子部件之一，为空气制动系统提供符合标准的压缩空气质量发挥了重要的作用。现有的轨道交通车辆中，部分双塔干燥器单元配置的是机械式状态指示器并未安装压力开关，
3.即干燥塔和双塔的支路上各安装一个弹性动作件，当某一塔处于干燥状态时，其塔内的空气压力处于高压状态，对应的弹性动作件会被弹出一定高度；当某一塔处于再生状态时，其塔内的空气压力逐渐趋于大气压力，对应的弹性动作件复位下降至原始高度。
4.弹性动作件随着双塔周期性切换频繁弹出及复位，因为没有任何智能监控信号，在发生故障很难及时被发现，一般需要司机或维护人员行至轨旁或车底进行察看，不便于使用。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种干燥器单元故障诊断方法，以解决现有技术中的不足，它能够及时的反应干燥器单元的工作状态，在出现故障时能够及时的获取，同时能够排除空压机干扰造成的误诊，提升了运行效率。
6.本发明提供的干燥器单元故障诊断方法，包括如下步骤：
7.获取空压机运行状态；
8.获取干燥器单元中第一塔内空气压力的第一压力数据及第二塔内空气压力的第二压力数据；
9.在空压机处于工作状态时，根据第一压力数据及第二压力数据进行干燥器单元故障的诊断。
10.进一步的，“获取干燥器单元中第一塔内的第一压力数据及第二塔内的第二压力数据；”包括：
11.获取第一塔内的空气压力的压力值及第二塔内的空气的压力值，分别判断压力值是否超出压力阈值，并在超出压力阈值时，输出超出数值；在未超出压力阈值时输出未超出数值。
12.进一步的，第一压力数据通过用于监控第一塔内空气压力的第一压力开关获取，第二压力数据通过用于监控第二塔内空气压力的第二压力开关获取；
13.超出数值为压力开关输出的高电平信号，未超出数值为压力开关输出的低电平信号。
14.进一步的，“根据第一压力数据及第二压力数据进行干燥器单元故障的诊断”包括如下：
15.在第一压力数据和第二压力数据均为高电平信号时，获取高电平信号输出的持续时间t1；当持续时间t1超出第一时间阈值t1时，判断为干燥器单元具有“第一塔和第二塔同时工作”异常。
16.进一步的，第一时间阈值t1不小于(t/2)s，其中,t为干燥器单元第一塔与第二塔切换的完整周期。
17.进一步的，第一时间阈值t1为(t/2+10)s。
18.进一步的，“根据第一压力数据及第二压力数据进行干燥器单元故障的诊断”包括如下：
19.在第一压力数据和第二压力数据任一为高电平信号时，获取该高电平信号输出的持续时间t2，当持续时间t2超出第二时间阈值t2时，判断为干燥器单元具有“工作超时”异常。
20.进一步的，第二时间阈值t2不小于3*(t/2)s，其中，t为干燥器单元第一塔与第二塔切换的完整周期。
21.进一步的，第二时间阈值t2为3*(t/2+10)s。
22.进一步的，“根据第一压力数据及第二压力数据进行干燥器单元故障的诊断”包括如下：
23.在第一压力数据和第二压力数据均为低电平信号时，获取低电平信号输出的持续时间t3，当持续时间t3超出第三时间阈值t3时，判定为干燥器单元具有“无任一第一塔工作”异常。
24.进一步的，第三时间阈值t3为(t/2+10)s，其中,t为干燥器单元第一塔与第二塔切换的完整周期。
25.本发明另一实施例还公开了一种采用所述的干燥器单元故障诊断方法的诊断系统，包括：
26.第一采集单元，用于获取空压机运行状态；
27.第二采集单元，用于获取干燥器单元中第一塔内空气压力的第一压力数据及第二塔内空气压力的第二压力数据；
28.判断单元，用于在空压机处于工作状态时，根据第一压力数据及第二压力数据进行干燥器单元故障的诊断。
29.本发明另一实施例还公开了一种干燥器单元故障诊断方法，包括如下步骤：
30.获取干燥器单元中第一塔内空气压力的第一压力数据及第二塔内空气压力的第二压力数据；
31.根据第一压力数据及第二压力数据进行干燥器单元故障的诊断；
32.在干燥器单元判断为异常时，判断空压机是否在运行，当空压机在运行时，输出诊断异常结果，当空压机在停止状态时，不输出诊断异常结果。
33.进一步的，获取干燥器单元中第一塔内的第一压力数据及第二塔内的第二压力数据；”包括：
34.获取第一塔内的空气压力的压力值及第二塔内的空气的压力值，分别判断压力值是否超出压力阈值，并在超出压力阈值时，输出超出数值；在未超出压力阈值时输出未超出数值；
35.第一压力数据通过用于监控第一塔内空气压力的第一压力开关获取，第二压力数据通过用于监控第二塔内空气压力的第二压力开关获取；
36.超出数值为压力开关输出的高电平信号，未超出数值为压力开关输出的低电平信号。
37.进一步的，“根据第一压力数据及第二压力数据进行干燥器单元故障的诊断”包括如下：
38.在第一压力数据和第二压力数据均为高电平信号时，获取高电平信号输出的持续时间t1；当持续时间t1超出第一时间阈值t1时，判断为干燥器单元具有“第一塔和第二塔同时工作”；
39.在第一压力数据和第二压力数据任一为高电平信号时，获取该高电平信号输出的持续时间t2，当持续时间t2超出第二时间阈值t2时，判断为干燥器单元具有“工作超时”；
40.在第一压力数据和第二压力数据均为低电平信号时，获取低电平信号输出的持续时间t3，当持续时间t3超出第三时间阈值t3时，判定为干燥器单元具有“无任一第一塔工作”。
41.进一步的，第一时间阈值t1不小于(t/2)s，第二时间阈值t2不小于3*(t/2+10)s，第三时间阈值t3不小于(t/2)s，其中,t为干燥器单元第一塔与第二塔切换的完整周期。
42.与现有技术相比，本发明它能够及时的反应干燥器单元的工作状态，在出现故障时能够及时的获取，同时能够排除空压机干扰造成的误诊，提升了运行效率。
附图说明
43.图1是本发明实施例公开的干燥器单元故障诊断方法的流程图；
44.图2是本发明实施例公开的干燥器单元双塔及压力开关的安装结构示意图；
45.图3是本发明实施例公开的干燥器单元压力开关的开关触点状态示意图；
46.图4是本发明实施例公开的干燥器单元故障诊断方法的整体流程示意图。
具体实施方式
47.下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
48.本发明的实施例：公开了一种用于轨道车辆空气制动系统干燥器单元故障诊断方法。主要用于对双塔干燥器单元进行故障诊断，双塔干燥器单元一般具有第一塔和第二塔双塔，并且双塔周期性切换，即当第一塔处于干燥阶段时则第二塔则相应的处于再生阶段，当第一塔处于再生阶段时则第二塔则相应的处于干燥阶段。
49.本实施例在第一塔及第二塔气路接口处分别安装用于获取第一塔内的空气压力和第二塔内的空气压力的器件。根据第一塔和第二塔内的空气压力情况对第一塔单元的故障进行诊断，实现了对双塔干燥器单元真实工作状态的实时智能监控及故障诊断，相关诊断结果信息通过列车总线可以及时的发送给列车控制和管理系统进行记录及提醒。
50.具体的，如图1所示，本实施例公开的干燥器单元故障诊断方法，包括如下步骤：
51.s100：获取空压机运行状态；
52.s200：获取干燥器单元中第一塔内空气压力的第一压力数据及第二塔内空气压力
的第二压力数据；
53.s300：在空压机处于工作状态时，根据第一压力数据及第二压力数据进行干燥器单元故障的诊断。
54.本实施例根据干燥器单元中第一塔和第二塔两个塔内的空气压力的数据对干燥单元进行诊断，实现了对双塔干燥器单元真实工作状态的实时智能监控及故障的诊断。同时，在对干燥单元进行单元故障诊断之前先对空压机的运行状态进行判断，能够有效的排除因为空压孔的停机不工作造成的对诊断的影响，有效的减少了误判，提升了诊断准确性同时也提升了列车运行效率。
55.研究发现当空压机在停机状态不工作时，干燥器单元的塔内可能存有残余压缩空气导致两个塔内都显示有空气压力，如果采用干燥器单元故障诊断则容易被判定为故障，但这种情况是被允许的，因此不能简单的被认为是故障。本实施例将干燥器单元故障诊断都设定在空压机处在工作状态的前提下进行的，在空压机停机不工作的状态下不对干燥器单元进行故障诊断，仅在空压机运行时的单元故障诊断结果才能更客观的反应干燥器单元的真实状况。
56.在本实施例干燥器单元故障诊断须在空压机工作的前提下进行，为了获取空压机运行状态采用判断列车三相电是否正常的方式进行，在空压机三相电得电后空压机启动接触器触点闭合，继而会反馈出信号正常以指示空压机在工作状态。如果列车在降弓状态即无三相电情况，说明空压机不在工作状态，相应的处在停机状态，即使干燥器单元计时器仍在工作使得压力开关状态超时显示，也不能诊断为故障。
57.在本实施例中“s200：获取干燥器单元中第一塔内的第一压力数据及第二塔内的第二压力数据；”包括：
58.获取第一塔内的空气压力的压力值及第二塔内的空气的压力值，分别判断压力值是否超出压力阈值，并在超出压力阈值时，输出超出数值；在未超出压力阈值时输出未超出数值。
59.本实施例中第一压力数据通过用于监控第一塔内空气压力的第一压力开关获取，第二压力数据通过用于监控第二塔内空气压力的第二压力开关获取；
60.超出数值为压力开关输出的高电平信号，未超出数值为压力开关输出的低电平信号。
61.本实施例通过压力开关获取相应的塔内的空气压力，并同时通过压力开关对获取到的空气压力的压力值直接判断，将空气压力的压力值与压力阈值比对后转化为超过压力阈值的高电平信号和未超过压力阈值的低电平信号。将空气压力中的压力值直接转换为高电平信号和低电平信号的两个数值能够更高效的实现判断。
62.当然在其他的实施例中第一压力数据和第二压力数据还可以是具体的塔内的气压大小数值活着可以是将气压的数值进行了处理后进行输出，总之第一压力数据和第二压力数据能够反应塔内是否存在高压气体，从而能够得到相应的塔内是否处在工作状态。
63.本实施例中的是将塔内的气压大小转化为能够压力开关闭合的高电平和低电平信号，从而实现了通过压力开关实现对塔内气压高低的直接判断，能够更直观的获取相应的塔内的工作状态。
64.具体的，如图2所示，t1代表干燥器单元中的第一塔，t2代表干燥器单元的第二塔，
第一塔气路接口处安装用于监控第一塔内空气压力的第一压力开关，p1代表第一压力开关可自动监控第一塔内的空气压力状态。第二塔气路接口处安装用于监控第二塔内空气压力的第二压力开关，p2代表第二压力开关可自动监控第一塔内的空气压力状态。
65.正常情况下干燥器单元双塔会进行周期性切换，即当第一塔处于干燥阶段时则第二塔处于再生阶段，当第一塔处于再生阶段时则第二塔处于干燥阶段。
66.每个压力开关具有两组触点即一组常开触点与一组常闭触点，如图3所示。当干燥器单元一个塔处于干燥阶段时，其塔内的空气压力大于压力开关设定值后此时监控该塔的压力开关的一组常闭触点(nc,1-2)断开，同时另一组常开触点(no,1-3)闭合。此时，另一个干燥塔处于再生阶段，其塔内的空气压力逐渐下降趋于大气压力，当下降至压力开关设定值时，监控该塔的压力开关的一组常开触点(no,1-3)由闭合状态改变至断开状态，同时另一组常闭触点(nc,1-2)由断开状态改变至闭合状态。
67.通过对压力开关的状态输入得到的关于干燥器单元、单塔状态及压力重叠状态输出的真值表请参见表1。从表1可以看出，
68.(1)当压力开关检测到的第一塔内的空气压力p1和第一塔内的空气压力p2都为低电平时，认为干燥器单元不在工作状态，双塔不在工作状态，无压力重叠；(2)当压力开关监测到的塔内的空气压力p1为低电平且塔内的空气压力p2为高电平时，认为干燥器单元在工作状态，且只有第二塔在工作，无压力重叠；(3)当压力开关监测到的塔内的空气压力p1为高电平且压力开关p2为低电平时，认为干燥器单元在工作状态，且只有第一塔在工作，无压力重叠；(4)当压力开关p1和p2都为高电平，认为干燥器单元在工作状态，且有压力重叠。
69.表1：干燥器单元、单塔状态及压力重叠状态输出的真值表
[0070][0071]
注：真值表中，0表示低电平或复位状态，1表示高电平或置位状态，其他表格中的含义与此相同。
[0072]“根据第一压力数据及第二压力数据进行干燥器单元故障的诊断”包括如下几种情况：在第一种情况主要用于诊断在第一塔和第二塔压力开关短时均为高电平即出现压力重叠两个塔同时工作的问题。
[0073]
具体的，在第一压力数据和第二压力数据均为高电平信号时，获取高电平信号输出的持续时间t1；当持续时间t1超出第一时间阈值t1时，判断为干燥器单元具有“第一塔和
第二塔同时工作”异常。
[0074]
第一时间阈值t1不小于(t/2)s，其中,t为干燥器单元第一塔与第二塔切换的完整周期。
[0075]
第一时间阈值t1为(t/2+10)s。
[0076]
在空压机或者干燥器单元启动阶段，可能会出现第一塔和第二塔压力开关短时均为高电平即压力重叠的现象，但经过一定时间之后恢复正常周期性切换状态，这是被允许的，因此在故障诊断时需要考虑一定的延时。从表2可以看出，根据第一塔的空气压力数据和第二塔的空气压力数据分析会出现如下三种状况：
[0077]
(1)在无压力重叠时，认为双塔没有同时在工作；(2)当有压力重叠且持续时间小于t/2+10秒时，认为双塔没有同时在工作；(3)当有压力重叠且持续时间大于或等于t/2+10秒时，认为双塔同时在工作。
[0078]
表2：第一种干燥器单元故障诊断的真值表
[0079][0080]
干燥器单元一个完整切换周期为t，每个塔t/2时间切换一次，即半个周期，如果考虑了一个半周期不切换即判断为故障，很可能会产生误报。本实施例考虑的是如果一个完整周期完成后，该塔在下一个周期(也就是第三个半周期)仍旧为高电平，才说明是真正的故障给出相关故障信号，因此将高电平输出时间的阈值t1设置成不小于(t/2)s，能够大大减少了误报的概率，降低对故障排查检修及列车运营的影响。
[0081]
在第二种情况中干燥器单元故障诊断用于诊断在第一塔和第二塔压力开关其中一者为高电平且高电平持续时间较长出现工作超时的问题。
[0082]
具体如下：在第一压力数据和第二压力数据任一为高电平信号时，获取该高电平信号输出的持续时间t2，当持续时间t2超出第二时间阈值t2时，判断为干燥器单元具有“工作超时”异常。
[0083]
具体的，第二时间阈值t2不小于3*(t/2)s，其中，t为干燥器单元第一塔与第二塔切换的完整周期。具体的，第二时间阈值t2为3*(t/2+10)s。
[0084]
第二种干燥器单元故障诊断的真值表请参见表3。从表3可以看出，(1)当两个压力开关p1或p2都没有高电平输出，不认为干燥器工作超时；(2)当只有第一塔工作即只有压力开关p1输出高电平且持续时间小于3*(t/2+10)s，不认为干燥器单元工作超时；(3)当只有第一塔工作即只有压力开关p1输出高电平且持续时间大于或等于3*(t/2+10)s，认为干燥器单元中第一塔的工作超时；(4)当只有第二塔工作即只有压力开关p2输出高电平且持续
时间小于3*(t/2+10)s，不认为干燥器单元工作超时；(5)当只有第二塔工作即只有压力开关p2输出高电平且持续时间大于或等于3*(t/2+10)s，认为干燥器单元中第二塔的工作超时异常。
[0085]
研究发现在实际运营有一个周期不切换但第二个周期是好的状况，因此需要放宽超时要求，即我方提议的任一压力开关为高电平持续时间应该不低于每个塔的两次切换时间，也即不小于三个半周期，在本实施例中将持续时间设置为不小于3*(t/2)s。上述结构的设置能够大大减少了误报的概率，降低对故障排查检修及列车运营的影响。
[0086]
表3：第二种干燥器单元故障诊断的真值表
[0087][0088]
在第三种情况中干燥器单元故障诊断用于诊断在第一塔和第二塔压力开关同时为低电平出现两者都未工作的问题。
[0089]
具体如下：在第一压力数据和第二压力数据均为低电平信号时，获取低电平信号输出的持续时间t3，当持续时间t3超出第三时间阈值t3时，判定为干燥器单元具有“无任一第一塔工作”异常。
[0090]
第三时间阈值t3为(t/2+10)s，其中,t为干燥器单元第一塔与第二塔切换的完整周期。
[0091]
第三种干燥器单元故障诊断条件的真值表请参见表4。从表4可以看出，(1)当干燥器单元状态为低电平即没有任何一个压力开关输出高电平且持续时间小于t/2+10秒，认为有干燥塔在工作；(2)当干燥器单元状态为低电平即没有任何一个压力开关输出高电平持续时间大于或等于t/2+10秒，认为无任一干燥塔在工作。
[0092]
表4：第三种干燥器单元故障诊断的真值表
[0093][0094]
在空压机处于工作状态下，上述三种干燥器单元故障诊断条件，任何一种包括“双塔同时在工作”、“无任一干燥塔工作”或“干燥器工作超时”置位，都会最终诊断为干燥器单元故障，相关真值表请参见表5。流程图请参见图4，首先判断空压机是否处于工作状态，如果是，再判断上述三种条件是否有一个置位，只要有一个置位将诊断为干燥器单元故障；如果空压机没有处在工作状态，则不对干燥器单元进行故障判断，流程结束。相关故障诊断信息会通过列车总线及时发送给列车控制和管理系统进行记录及提醒，同时应使故障侧对应的空压机停止工作并进行主辅空压机角色切换至当天运营结束，保证制动系统正常运行。
[0095]
表5：干燥器单元故障诊断相关真值表
[0096][0097]
本发明的另一实施例还公开了一种采用所述的干燥器单元故障诊断方法的诊断系统，包括：
[0098]
第一采集单元，用于获取空压机运行状态；
[0099]
第二采集单元，用于获取干燥器单元中第一塔内空气压力的第一压力数据及第二塔内空气压力的第二压力数据；
[0100]
判断单元，用于在空压机处于工作状态时，根据第一压力数据及第二压力数据进行干燥器单元故障的诊断。
[0101]
上述实施例中是先判断空压机是否在运行，并在判定为运行后再进行的故障诊断，在另一实施例中也可以先对干燥器单元进行故障诊断，在诊断结束后通过空压机的运行状态的判断排除因空压机的停机造成的误诊。具体的步骤如下：
[0102]
s100：获取干燥器单元中第一塔内空气压力的第一压力数据及第二塔内空气压力的第二压力数据；
[0103]
s200:根据第一压力数据及第二压力数据进行干燥器单元故障的诊断；
[0104]
s300：在干燥器单元判断为异常时，判断空压机是否在运行，当空压机在运行时，输出诊断异常结果，当空压机在停止状态时，不输出诊断异常结果。
[0105]
本实施例中通过判断为异常后再通过判断空压机的运行状态，能够排除因为空压机的停机不运行造成的干燥器单元的故障误诊，提高了诊断的精准度，避免了因空压机停机造成的对诊断的干扰。
[0106]
具体的，获取干燥器单元中第一塔内的第一压力数据及第二塔内的第二压力数据；”包括：
[0107]
获取第一塔内的空气压力的压力值及第二塔内的空气的压力值，分别判断压力值是否超出压力阈值，并在超出压力阈值时，输出超出数值；在未超出压力阈值时输出未超出数值；
[0108]
第一压力数据通过用于监控第一塔内空气压力的第一压力开关获取，第二压力数据通过用于监控第二塔内空气压力的第二压力开关获取；
[0109]
超出数值为压力开关输出的高电平信号，未超出数值为压力开关输出的低电平信号。
[0110]
在第二种实施例中“根据第一压力数据及第二压力数据进行干燥器单元故障的诊断”包括如下：
[0111]
在第一压力数据和第二压力数据均为高电平信号时，获取高电平信号输出的持续时间t1；当持续时间t1超出第一时间阈值t1时，判断为干燥器单元具有“第一塔和第二塔同时工作”；
[0112]
在第一压力数据和第二压力数据任一为高电平信号时，获取该高电平信号输出的持续时间t2，当持续时间t2超出第二时间阈值t2时，判断为干燥器单元具有“工作超时”；
[0113]
在第一压力数据和第二压力数据均为低电平信号时，获取低电平信号输出的持续时间t3，当持续时间t3超出第三时间阈值t3时，判定为干燥器单元具有“无任一第一塔工作”。
[0114]
其中，第一时间阈值t1不小于(t/2)s，第二时间阈值t2不小于3*(t/2)s，第三时间阈值t3不小于(t/2)s，其中,t为干燥器单元第一塔与第二塔切换的完整周期。
[0115]
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。