本發(fā)明屬于故障診斷
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種基于壓力數(shù)據(jù)的高速列車制動(dòng)管故障分類與診斷方法。
背景技術(shù)：
：隨著高鐵的快速發(fā)展，確保動(dòng)車組運(yùn)行秩序和提高動(dòng)車組的安全性、可靠性受到廣泛關(guān)注。為了防止高速列車溜逸而發(fā)生事故，因此在高速列車上設(shè)置了制動(dòng)系統(tǒng)，制動(dòng)及其供風(fēng)系統(tǒng)作為高速動(dòng)車組的關(guān)鍵技術(shù)，如果制動(dòng)管破損，會(huì)影響列車安全運(yùn)行和線路的暢通。就會(huì)因制動(dòng)管破損而造成列車制動(dòng)故障，帶來災(zāi)難性的后果，因此其安全運(yùn)轉(zhuǎn)直接關(guān)系著鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩a(chǎn)。目前制動(dòng)管故障檢測的主要包括兩個(gè)方面，基于設(shè)備監(jiān)測和基于人工檢修。第一種方法是，通過專家經(jīng)驗(yàn)，設(shè)定列車在行走過程中制動(dòng)管破裂等故障的相應(yīng)的措施。在此基礎(chǔ)上，采用壓力監(jiān)測裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測列車運(yùn)行過程中的制動(dòng)管壓力。當(dāng)制動(dòng)管壓力異常時(shí)，則采取報(bào)警、限速或停車等相應(yīng)的措施。相對于高速列車的行駛距離遠(yuǎn)、運(yùn)行速度范圍大等特點(diǎn)，此方法最大的缺陷在于，未能充分考慮制動(dòng)管壓力收到外界環(huán)境的影響，并且無法預(yù)測制動(dòng)管的健康狀況，對制動(dòng)管的故障等危險(xiǎn)狀況不能起到預(yù)警的作用。第二種方法是，列車停車入庫之后，指派有有關(guān)檢修人員通過根據(jù)乘務(wù)員報(bào)備更換破環(huán)的停車制動(dòng)制動(dòng)管，并且要對全車的停車制動(dòng)制動(dòng)管進(jìn)行檢查，觀察有沒有其他停車制動(dòng)制動(dòng)管損傷嚴(yán)重的，對情況異常者立即進(jìn)行更換。此方法最大的缺陷在于，由于制動(dòng)管故障的內(nèi)在屬性顯示難以檢測，從而導(dǎo)致制動(dòng)管的故障情況難以判斷，以及人工檢驗(yàn)的不確定性。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種基于壓力數(shù)據(jù)的高速列車制動(dòng)管故障分類與診斷方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的制動(dòng)管故障分析費(fèi)時(shí)且精準(zhǔn)度低等問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種基于壓力數(shù)據(jù)的高速列車制動(dòng)管故障分類與診斷方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1、對列車停車段的制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；步驟2、對步驟1進(jìn)行預(yù)處理后的制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理；步驟3、提取列車制動(dòng)管壓力相關(guān)參數(shù)；步驟4、利用步驟3得到的制動(dòng)管壓力相關(guān)參數(shù)進(jìn)行制動(dòng)管的故障分析。所述步驟1具體包括以下步驟：步驟1.1、數(shù)據(jù)缺失點(diǎn)的補(bǔ)充：采集列車制動(dòng)管壓力p(i)，其中i為對應(yīng)的采樣時(shí)間點(diǎn)，取值范圍為1～n，對采集到的制動(dòng)管壓力p(i)所有值進(jìn)行查找并處理，設(shè)2≤i≤n，i∈z+，z+表示正整數(shù)，若第i-1個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)為非空值點(diǎn)，而第i個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)為空值點(diǎn)，即p(i-1)≠null，p(i)＝null，處理過程如下：若p(i)為孤立的缺失點(diǎn)，即p(i-1)≠null，p(i)＝null，p(i+1)≠null，則將第i-1個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的值賦給第i個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，即進(jìn)行p(i)＝p(i-1)賦值操作；若原數(shù)據(jù)中出現(xiàn)連續(xù)的缺失點(diǎn)，其個(gè)數(shù)為m(m＞2)，即p(i+1)，p(i+2)，…，p(i+m-1)的均值為null，p(i+m)≠null，則根據(jù)m≤n或m＞n，分情況進(jìn)行討論，如下：(1)若m＞n，則表示數(shù)據(jù)不完整，分析終止；(2)若m≤n，則進(jìn)行線性插值處理，具體過程如下：步驟a：令步驟b：對所有連續(xù)的缺失點(diǎn)進(jìn)行插值操作，即p(i+j)＝p(i-1)+(j+1)×delta，得p(i)＝p(i-1)+delta，p(i+1)＝p(i-1)+2×delta，p(i+m-1)＝p(i-1)+(m-1)×delta按照以上步驟對列車所有的制動(dòng)壓力數(shù)據(jù)缺失點(diǎn)補(bǔ)充完整，補(bǔ)充后的制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)記為p1(i)；步驟1.2、孤立零值點(diǎn)的消除：判斷步驟1.1得到的制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)p1(i)是否為孤立零值點(diǎn)并進(jìn)行處理，具體操作如下：若第i個(gè)制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)不為0，即p1(i)≠0，則不對數(shù)據(jù)處理，繼續(xù)判斷：若第i個(gè)制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)為0，即p1(i)＝0，則分析它兩邊的數(shù)據(jù)p1(i-1)和p1(i+1)是否也為0，如下：(1)若第i個(gè)制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)的相鄰兩邊數(shù)據(jù)有且僅有一個(gè)為0，即p1(i-1)＝0或p1(i+1)＝0，則將p1(i)＝0視為正常數(shù)據(jù)，不做任何操作；(2)若第i個(gè)制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)相鄰兩邊均不為0，即p1(i-1)≠0和p1(i+1)≠0，則將p1(i)視為孤立零值點(diǎn)，此時(shí)消除孤立零值點(diǎn)后得到的制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)記為p2(i)。所述步驟2具體包括以下步驟：對步驟1進(jìn)行預(yù)處理后的制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)p2(i)進(jìn)行time層移動(dòng)平均濾波，time層移動(dòng)平均濾波具體過程如下：步驟a：設(shè)置數(shù)組變量data，并令data＝p2(i)；設(shè)置中間變量time＝0；步驟b：移動(dòng)平均濾波開始，中間變量自加一，即time＝time+1，將制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)分為三部分處理，開頭和結(jié)尾的數(shù)據(jù)按照公式和處理，中間部分按公式處理，其中，m＝2i-1，m≤n，n為窗口大小，并且end(i)從制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)末尾開始倒著處理，最后平滑后數(shù)據(jù)三部分重新組合為其表達(dá)式為步驟c，如果time＜time，返回步驟b繼續(xù)對平滑數(shù)據(jù)作為移動(dòng)平均濾波的輸入繼續(xù)處理；如果time＝time，則跳出循環(huán)，將最終得到的平滑數(shù)據(jù)賦值給數(shù)組data，即其中time∈z+；通過上述濾波處理制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)中的高頻噪聲被消除，使制動(dòng)管壓力曲線更加平滑，為壓力數(shù)據(jù)的相關(guān)參數(shù)的計(jì)算提供基礎(chǔ)。步驟3具體包括以下步驟：步驟3.1、制動(dòng)管壓力相關(guān)參數(shù)的計(jì)算：對經(jīng)過所述步驟2處理后的制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)上升區(qū)間與下降區(qū)間的提取，具體如下：步驟3.1.1、依次做差得到差值φ，即φ＝data(i)-data(i+1)，其中i＝1，2，3，…，n；步驟3.1.2、如果φ＜0，則該區(qū)間[i，i+1]屬于制動(dòng)管壓力上升區(qū)間，將該區(qū)間的起點(diǎn)i保存在數(shù)組stage(i，1)，并且i自加一，即i＝i+1，返回步驟3.1.1繼續(xù)判斷下一個(gè)時(shí)間段是否屬于壓力上升區(qū)間；如果φ＞0，則說明該區(qū)間[i，i+1]不屬于制動(dòng)管壓力上升區(qū)間，此時(shí)將該區(qū)間的起點(diǎn)i保存在數(shù)組stage(i，2)；步驟3.1.3、將制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)的上升區(qū)間依次通過做差計(jì)算得到了一個(gè)二維數(shù)組[stage(i，1)，stage(i，2)]，并將該數(shù)組保存至[m，n]，與提取制動(dòng)管壓力上升區(qū)間方法類似，我們對制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)下降區(qū)間進(jìn)行提區(qū)，本文將提取出來的下降區(qū)間保存至[dm，dn]，步驟3.2、制動(dòng)管故障關(guān)鍵參數(shù)的計(jì)算：對步驟3.1處理后的制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行上升速率計(jì)算，計(jì)算過程如下：步驟3.2.1、將各個(gè)上升段的制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)上升變化值，記為pfk，以及制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)的上升時(shí)間，記為δt。pfk與δt的計(jì)算公式分別如下：pfk＝data(n)-data(m)，δt＝n-m，其中，m和n分別是制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)第k個(gè)上升區(qū)間的起點(diǎn)和終點(diǎn)；此時(shí)，統(tǒng)計(jì)出各個(gè)下降段的制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)的下降變化值，記為dpfk，以及制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)的下降時(shí)間，記為δdtk。dpfk＝data(dm)-data(dn)δdtk＝dn-dm其中，dm和dn分別是制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)的第k個(gè)下降區(qū)間的起點(diǎn)和終點(diǎn)；步驟3.2.2、令sspfk為第k個(gè)上升區(qū)間的制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)上升速率，它的計(jì)算公式如下：令ssdpek是第k個(gè)下降段的制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)下降速率，它的計(jì)算公式如下：所述步驟4具體包括以下步驟：步驟4.1、計(jì)算所述步驟3中某一天的高鐵制動(dòng)管壓力上升速率sspfk(k＝1，2，…n)，上升段制動(dòng)管壓力變化值pfk，與上升時(shí)間δtk，并計(jì)算出制動(dòng)管壓力下降速率ssdpfk，下降段制動(dòng)管壓力變化值dpfk，與下降時(shí)間δdtk，其中k是某天制動(dòng)管壓力上升或下降的段數(shù)；步驟4.2、通過步驟4.1中得到的某天的高鐵制動(dòng)管壓力上升速率sspfk，上升段制動(dòng)管壓力變化值pfk，與上升變化時(shí)間δtk，以及制動(dòng)管壓力下降速率ssdpfk，下降段制動(dòng)管壓力變化值dpfk，與下降變化時(shí)間δdtk分析制動(dòng)管的故障狀態(tài)，制動(dòng)管故障的判斷與依據(jù)為：故障1、制動(dòng)管泄漏；該故障通常是由于制動(dòng)管破裂造成的，分析故障數(shù)據(jù)時(shí)不難發(fā)現(xiàn)，制動(dòng)管破裂后，制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)的上升段曲線斜率會(huì)變小，上升時(shí)間加長，上升變化值不變，提出的判定方式如下：首先，需要通過制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)上升速率sspfk，與標(biāo)準(zhǔn)上升速率prrate進(jìn)行比較，如果sspfk≤(1-α)prrate，這種情況是由于發(fā)生了制動(dòng)管泄露，具體的α與prrate需要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以及具體制動(dòng)管的型號而定；故障2、制動(dòng)管緩解不暢；該故障主要是由于空氣閥故障，造成制動(dòng)管內(nèi)壓力異常，同樣，分析制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)時(shí)不難看出，制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)下降段出現(xiàn)異常，下降時(shí)間要比正常運(yùn)行時(shí)要長，提出判定方法如下：首先，需要制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)下降速率ssdpfk，與標(biāo)準(zhǔn)的下降速率pdrrrate進(jìn)行比較，如果ssdpfk≥(1+β)pdrrate，這種情況就是由于制動(dòng)管緩解不暢引起的，具體的β與pdrrate需要跟據(jù)經(jīng)驗(yàn)以及具體制動(dòng)管的型號而定；故障3、制動(dòng)管過度充氣；該故障主要體現(xiàn)在制動(dòng)管內(nèi)壓力超過正常值，制動(dòng)管壓力上升變化值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正常狀態(tài)時(shí)的制動(dòng)管壓力上升變化值，但是充氣時(shí)的壓力上升時(shí)間不變，提出判定方法如下：首先，需要通過制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)上升變化值pfk，與標(biāo)準(zhǔn)的上升壓力數(shù)據(jù)變化值prstd進(jìn)行比較，如果pfk≥(1+χ)prstd，這就表示制動(dòng)管發(fā)生了過度充氣，其中，x和prstd是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以及具體制動(dòng)管的型號而定；故障4、制動(dòng)管充氣不足；該故障是由于制動(dòng)管管內(nèi)氣壓不足造成，有可能是進(jìn)氣閥故障，出現(xiàn)這種故障狀況的數(shù)據(jù)上會(huì)呈現(xiàn)出故障數(shù)據(jù)的壓力數(shù)據(jù)下降變化值會(huì)比正常數(shù)據(jù)的壓力數(shù)據(jù)下降變化值小，但是充氣時(shí)間不變，提出判定方法如下：首先，需要通過制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)下降變化值dpfk，與標(biāo)準(zhǔn)的制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)下降變化值pdstd進(jìn)行比較，如果dpfk≤(1-δ)pdstd，則說明制動(dòng)管充氣不足，其中，δ和pdstd是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以及具體制動(dòng)管的型號而定。本發(fā)明的有益效果是：一種基于壓力數(shù)據(jù)的高速列車制動(dòng)管故障分類與診斷方法，對高鐵監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)的自動(dòng)分析計(jì)算，并可基于數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)管故障分析；運(yùn)用了移動(dòng)平均濾波，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，讓制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)趨勢更為明顯，便于計(jì)算制動(dòng)管的相關(guān)參數(shù)；通過數(shù)據(jù)處理后數(shù)據(jù)連續(xù)性好，直接可以通過差值來判斷上升區(qū)間與下降區(qū)間，便于自動(dòng)提取上升及下降區(qū)間；計(jì)算相關(guān)參數(shù)等，建立壓力數(shù)據(jù)相關(guān)參數(shù)計(jì)算方法，結(jié)合制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)在停車段呈現(xiàn)規(guī)律性變化得特性，新方法更適合制動(dòng)管的故障狀態(tài)的分析判斷。附圖說明圖1是本發(fā)明的方法流程圖；圖2是本發(fā)明的數(shù)據(jù)缺失點(diǎn)補(bǔ)充和孤立零值點(diǎn)消除流程圖；圖3是本發(fā)明的time層移動(dòng)平均濾波的流程圖；圖4是本發(fā)明的計(jì)算制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)相關(guān)參數(shù)流程圖；圖5是本發(fā)明的原始制動(dòng)管壓力信號數(shù)據(jù)曲線示意圖；圖6是本發(fā)明的預(yù)處理插值后的制動(dòng)管壓力信號曲線示意圖；圖7是本發(fā)明的time層移動(dòng)平均濾波后的制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)曲線示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種基于壓力數(shù)據(jù)的高速列車制動(dòng)管故障分類與診斷方法，具體按照以下步驟實(shí)施：步驟1、對列車停車段的制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；步驟2、對步驟1進(jìn)行預(yù)處理后的制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理；步驟3、提取列車制動(dòng)管壓力相關(guān)參數(shù)；步驟4、利用步驟3得到的制動(dòng)管壓力相關(guān)參數(shù)進(jìn)行制動(dòng)管的故障分析。本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，步驟1具體按照以下步驟實(shí)施：步驟(1.1)、數(shù)據(jù)缺失點(diǎn)的補(bǔ)充：采集列車制動(dòng)管壓力p(i)，其中i為對應(yīng)的采樣時(shí)間點(diǎn)，取值范圍為1～n，對采集到的制動(dòng)管壓力p(i)所有值進(jìn)行查找并處理，設(shè)2≤i≤n，i∈z+，z+表示正整數(shù)，若第i-1個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)為非空值點(diǎn)，而第i個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)為空值點(diǎn)，即p(i-1)≠null，p(i)＝null，處理過程如下：若p(i)為孤立的缺失點(diǎn)，即p(i-1)≠null，p(i)＝null，p(i+1)≠null，則將第i-1個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的值賦給第i個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，即進(jìn)行p(i)＝p(i-1)賦值操作；若原數(shù)據(jù)中出現(xiàn)連續(xù)的缺失點(diǎn)，其個(gè)數(shù)為m(m＞2)，即p(i+1)，p(i+2)，…，p(i+m-1)的均值為null，p(i+m)≠null，則根據(jù)m≤n或m＞n，分情況進(jìn)行討論，如下：(1)若m＞n，則表示數(shù)據(jù)不完整，分析終止；(2)若m≤n，則進(jìn)行線性插值處理，具體過程如下：步驟a：令步驟b：對所有連續(xù)的缺失點(diǎn)進(jìn)行插值操作，即p(i+j)＝p(i-1)+(j+1)×delta，得p(i)＝p(i-1)+delta：p(i+1)＝p(i-1)+2×delta，p(i+m-1)＝p(i-1)+(m-1)×delta按照以上步驟對列車所有的制動(dòng)壓力數(shù)據(jù)缺失點(diǎn)補(bǔ)充完整，補(bǔ)充后的制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)記為p1(i)；步驟(1.2)、孤立零值點(diǎn)的消除：判斷步驟(1.1)得到的制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)p1(i)是否為孤立零值點(diǎn)并進(jìn)行處理，具體操作如下：若第i個(gè)制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)不為0，即p1(i)≠0，則不對數(shù)據(jù)處理，繼續(xù)判斷；若第i個(gè)制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)為0，即p1(i)＝0，則分析它兩邊的數(shù)據(jù)p1(i-1)和p1(i+1)是否也為0，如下：(1)若第i個(gè)制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)的相鄰兩邊數(shù)據(jù)有且僅有一個(gè)為0，即p1(i-1)＝0或p1(i+1)＝0，則將p1(i)＝0視為正常數(shù)據(jù)，不做任何操作；(2)若第i個(gè)制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)相鄰兩邊均不為0，即p1(i-1)≠0和p1(i+1)≠0，則將p1(i)視為孤立零值點(diǎn)，此時(shí)消除孤立零值點(diǎn)后得到的制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)記為p2(i)。步驟2具體按照以下步驟實(shí)施：對步驟1進(jìn)行預(yù)處理后的制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)p2(i)進(jìn)行time層移動(dòng)平均濾波，time層移動(dòng)平均濾波具體過程如下：步驟a：設(shè)置數(shù)組變量data，并令data＝p2(i)；設(shè)置中間變量time＝0；步驟b：移動(dòng)平均濾波開始，中間變量自加一，即time＝time+1，將制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)分為三部分處理，開頭和結(jié)尾的數(shù)據(jù)按照公式和處理，中間部分按公式處理，其中，m＝2i-1，m≤n，n為窗口大小。并且end(i)從制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)末尾開始倒著處理，最后，平滑后數(shù)據(jù)三部分重新組合為其表達(dá)式為步驟c，如果time＜time，返回步驟b繼續(xù)對平滑數(shù)據(jù)作為移動(dòng)平均濾波的輸入繼續(xù)處理；如果time＝time，則跳出循環(huán)，將最終得到的平滑數(shù)據(jù)賦值給數(shù)組data，即其中time∈z+。通過上述濾波處理制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)中的高頻噪聲被消除，使制動(dòng)管壓力曲線更加平滑，為壓力數(shù)據(jù)的相關(guān)參數(shù)的計(jì)算提供基礎(chǔ)。步驟3具體按照以下步驟實(shí)施：步驟(3.1)、制動(dòng)管壓力相關(guān)參數(shù)的計(jì)算：對經(jīng)過所述步驟2處理后的制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)上升區(qū)間與下降區(qū)間的提取，具體如下：步驟(3.1.1)、依次做差得到差值φ，即φ＝data(i)-data(i+1)，其中i＝1，2，3，…，n；步驟(3.1.2)、如果φ＜0，則該區(qū)間[i，i+1]屬于制動(dòng)管壓力上升區(qū)間，將該區(qū)間的起點(diǎn)i保存在數(shù)組stage(i，1)，并且i自加一，即i＝i+1，返回步驟(3.1.1)繼續(xù)判斷下一個(gè)時(shí)間段是否屬于壓力上升區(qū)間；如果φ＞0，則說明該區(qū)間[i，i+1]不屬于制動(dòng)管壓力上升區(qū)間，此時(shí)將該區(qū)間的起點(diǎn)i保存在數(shù)組stage(i，2)；步驟(3.1.3)、將制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)的上升區(qū)間依次通過做差計(jì)算得到了一個(gè)二維數(shù)組[stage(i，1)，stage(i，2)]，并將該數(shù)組保存至[m，n]，與提取制動(dòng)管壓力上升區(qū)間方法類似，我們對制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)下降區(qū)間進(jìn)行提區(qū)，本文將提取出來的下降區(qū)間保存至[dm，dn]，步驟(3.2)、制動(dòng)管故障關(guān)鍵參數(shù)的計(jì)算：對步驟(3.1)處理后的制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行上升速率計(jì)算，計(jì)算過程如下：步驟(3.2.1)、將各個(gè)上升段的制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)上升變化值，記為pfk，以及制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)的上升時(shí)間，記為δt。pfk與δt的計(jì)算公式分別如下：pfk＝data(n)-data(m)，δt＝n-m，其中，m和n分別是制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)第k個(gè)上升區(qū)間的起點(diǎn)和終點(diǎn)；此時(shí)，統(tǒng)計(jì)出各個(gè)下降段的制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)的下降變化值，記為dpfk，以及制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)的下降時(shí)間，記為δdtk。dpfk＝data(dm)-data(dn)δdtk＝dn-dm其中，dm和dn分別是制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)的第k個(gè)下降區(qū)間的起點(diǎn)和終點(diǎn)。步驟(3.2.2)、令sspfk為第k個(gè)上升區(qū)間的制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)上升速率，它的計(jì)算公式如下：令ssdpfk是第k個(gè)下降段的制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)下降速率，它的計(jì)算公式如下：步驟4具體按照以下步驟實(shí)施：步驟(4.1)、計(jì)算所述步驟3中某一天的高鐵制動(dòng)管壓力上升速率sspfk(k＝1，2，…n)，上升段制動(dòng)管壓力變化值pfk，與上升時(shí)間δtk，并計(jì)算出制動(dòng)管壓力下降速率ssdpfk，下降段制動(dòng)管壓力變化值dpfk，與下降時(shí)間δdtk，其中k是某天制動(dòng)管壓力上升或下降的段數(shù)；步驟(4.2)、通過步驟(4.1)中得到的某天的高鐵制動(dòng)管壓力上升速率sspfk，上升段制動(dòng)管壓力變化值pfk，與上升變化時(shí)間δtk，以及制動(dòng)管壓力下降速率ssdpek，下降段制動(dòng)管壓力變化值dpfk，與下降變化時(shí)間δdtk分析制動(dòng)管的故障狀態(tài)，制動(dòng)管故障的判斷與依據(jù)為：故障1、制動(dòng)管泄漏該故障通常是由于制動(dòng)管破裂造成的，分析故障數(shù)據(jù)時(shí)不難發(fā)現(xiàn)，制動(dòng)管破裂后，制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)的上升段曲線斜率會(huì)變小，上升時(shí)間加長，上升變化值不變，因此，提出的判定方式如下：首先，需要通過制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)上升速率sspfk，與標(biāo)準(zhǔn)上升速率prrate進(jìn)行比較，如果sspfk≤(1-α)prrate，這種情況是由于發(fā)生了制動(dòng)管泄露，具體的α與prrate需要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以及具體制動(dòng)管的型號而定。故障2、制動(dòng)管緩解不暢該故障主要是由于空氣閥故障，造成制動(dòng)管內(nèi)壓力異常，同樣，分析制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)時(shí)不難看出，制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)下降段出現(xiàn)異常，下降時(shí)間要比正常運(yùn)行時(shí)要長，因此，提出判定方法如下：首先，需要制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)下降速率ssdpfk，與標(biāo)準(zhǔn)的下降速率pdrrrate進(jìn)行比較，如果ssdpfk≥(1+β)pdrrate，這種情況就是由于制動(dòng)管緩解不暢引起的，具體的β與pdrrate需要跟據(jù)經(jīng)驗(yàn)以及具體制動(dòng)管的型號而定。故障3、制動(dòng)管過度充氣該故障主要體現(xiàn)在制動(dòng)管內(nèi)壓力超過正常值，制動(dòng)管壓力上升變化值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正常狀態(tài)時(shí)的制動(dòng)管壓力上升變化值，但是充氣時(shí)的壓力上升時(shí)間不變，因此，提出判定方法如下：首先，需要通過制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)上升變化值pfk，與標(biāo)準(zhǔn)的上升壓力數(shù)據(jù)變化值prstd進(jìn)行比較，如果pfk≥(1+x)prstd，這就表示制動(dòng)管發(fā)生了過度充氣，其中，χ和prstd是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以及具體制動(dòng)管的型號而定。故障4、制動(dòng)管充氣不足該故障是由于制動(dòng)管管內(nèi)氣壓不足造成，有可能是進(jìn)氣閥故障，出現(xiàn)這種故障狀況的數(shù)據(jù)上會(huì)呈現(xiàn)出故障數(shù)據(jù)的壓力數(shù)據(jù)下降變化值會(huì)比正常數(shù)據(jù)的壓力數(shù)據(jù)下降變化值小，但是充氣時(shí)間不變，因此，提出判定方法如下：首先，需要通過制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)下降變化值dpfk，與標(biāo)準(zhǔn)的制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)下降變化值pdstd進(jìn)行比較，如杲dpfk≤(1-δ)pdstd，則說明制動(dòng)管充氣不足，其中，δ和pdstd是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以及具體制動(dòng)管的型號而定。本發(fā)明的有益效果是，一種基于壓力數(shù)據(jù)的高速列車制動(dòng)管故障分類與診斷方法，對高鐵監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)的自動(dòng)分析計(jì)算，并可基于數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)管故障分析，運(yùn)用了移動(dòng)平均濾波，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，讓制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)趨勢更為明顯，便于計(jì)算制動(dòng)管的相關(guān)參數(shù)，通過數(shù)據(jù)處理后數(shù)據(jù)連續(xù)性好，直接可以通過差值來判斷上升區(qū)間與下降區(qū)間，便于自動(dòng)提取上升及下降區(qū)間，計(jì)算相關(guān)參數(shù)等，建立壓力數(shù)據(jù)相關(guān)參數(shù)計(jì)算方法，結(jié)合制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)在停車段呈現(xiàn)規(guī)律性變化得特性，新方法更適合制動(dòng)管的故障狀態(tài)的分析判斷。實(shí)施例本發(fā)明一種基于壓力數(shù)據(jù)的高速列車制動(dòng)管故障分類與診斷方法，流程圖如圖1所示，具體按照以下步驟實(shí)施：步驟1具體按照以下步驟實(shí)施：步驟(1.1)、數(shù)據(jù)缺失點(diǎn)的補(bǔ)充：采集制動(dòng)管壓力p(i)，其中i為對應(yīng)的采樣時(shí)間點(diǎn)，i＝23，如表1和表2所示，繪制初始制動(dòng)管壓力信號曲線示意圖，表1：制動(dòng)管壓力p(i)的采樣數(shù)據(jù)采樣時(shí)間點(diǎn)12345678制動(dòng)管壓力98.68.48.79.49.80采樣時(shí)間點(diǎn)910111213141516制動(dòng)管壓力10.19.89.598.78.58.48.8采樣時(shí)間點(diǎn)17181920212223制動(dòng)管壓力99.49.810.19.699.3分別對采集到的列車制動(dòng)管壓力p(i)所有值進(jìn)行查找并處理，由表1可以看出，p(5)為孤立的缺失點(diǎn)，即p(4)≠null，p(5)＝null，p(6)≠null，則將第4點(diǎn)的值賦給第5個(gè)值，即進(jìn)行p(5)＝p(4)賦值操作，同理，按照以上步驟對列車速度數(shù)據(jù)spe(i)進(jìn)行如上相同操作，從而將所有的數(shù)據(jù)缺失點(diǎn)補(bǔ)充完整，補(bǔ)充后的制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)記為p1(i)，如表2所示，表2：補(bǔ)充完數(shù)據(jù)缺失點(diǎn)后的列車制動(dòng)管壓力p1(i)采樣時(shí)間點(diǎn)12345678制動(dòng)管壓力98.68.48.78.79.49.80采樣時(shí)間點(diǎn)910111213141516制動(dòng)管壓力10.19.89.598.78.58.48.8采樣時(shí)間點(diǎn)17181920212223制動(dòng)管壓力99.49.810.19.699.3步驟(1.2)、孤立零值點(diǎn)的消除：判斷步驟(1.1)得到的制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)p1(i)是否為孤立零值點(diǎn)并進(jìn)行處理，具體操作如下：第8個(gè)制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)為0，即p1(8)＝0，則繼續(xù)判斷其相鄰的數(shù)據(jù)p1(7)和p1(9)是否也為零值點(diǎn)，如下：第7制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)不為0且第9制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)也不為0，即p1(7)≠0和p1(9)≠0，則將p1(8)視為孤立零值點(diǎn)，此時(shí)如表3所示：表3：消除孤立零值點(diǎn)后的列車制動(dòng)管壓力p2(i)采樣時(shí)間點(diǎn)12345678制動(dòng)管壓力98.68.48.78.79.49.89.95采樣時(shí)間點(diǎn)910111213141516制動(dòng)管壓力10.19.89.598.78.58.48.8采樣時(shí)間點(diǎn)17181920212223制動(dòng)管壓力99.49.810.19.699.3步驟2具體按照以下步驟實(shí)施：對步驟1進(jìn)行預(yù)處理后的制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)p2(i)進(jìn)行time層移動(dòng)平均濾波，time層移動(dòng)平均濾波具體過程如下：步驟a：設(shè)置數(shù)組變量data，并令data＝p2(i)；設(shè)置中間變量time＝0；步驟b：移動(dòng)平均濾波開始，中間變量自加一，即time＝time+1，將制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)分為三部分處理，開頭和結(jié)尾的數(shù)據(jù)按照公式和處理，中間部分按公式處理，其中，m＝2i-1，m≤n，n為窗口大小。并且end(i)從制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)末尾開始倒著處理，最后，平滑后數(shù)據(jù)三部分重新組合為其表達(dá)式為步驟c，如果time＜time，返回步驟b繼續(xù)對平滑數(shù)據(jù)作為移動(dòng)平均濾波的輸入繼續(xù)處理；如果time＝time，則跳出循環(huán)，將最終得到的平滑數(shù)據(jù)賦值給數(shù)組data，即通過上述濾波處理制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)中的噪聲信號被消除，使制動(dòng)管壓力曲線更加平滑，為溫度數(shù)據(jù)的上升區(qū)間獲取提供基礎(chǔ)，平滑處理后的列車割動(dòng)管壓力data(i)如表4所示：表4平滑處理后的列車制動(dòng)管壓力data(i)采樣時(shí)間點(diǎn)12345678制動(dòng)管壓力9.00008.60008.40008.70009.00009.40009.80009.9500采樣時(shí)間點(diǎn)910111213141516制動(dòng)管壓力10.10009.80009.50009.00008.70008.50008.40008.8000采樣時(shí)間點(diǎn)17181920212223制動(dòng)管壓力9.00009.40009.800010.10009.6000步驟3、計(jì)算列車制動(dòng)管壓力相關(guān)參數(shù)：對經(jīng)過步驟2處理后的制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)，進(jìn)行上升區(qū)間和下降區(qū)間的提取，具體如下：將步驟2處理后的制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)依次做差，差值記為φ，即φ＝data(i)-data(i+1)，得如表5所示的結(jié)果：表5制動(dòng)管壓力差值表data(i)-data(i+1)data(1)-data(2)data(3)-data(2)data(4)-data(3)制動(dòng)管壓力差值-0.4-0.20.3data(i)-data(i+1)data(5)-data(4)data(6)-data(5)data(7)-data(6)制動(dòng)管壓力差值0.30.40.4data(i)-data(i+1)data(8)-data(7)data(9)-data(8)data(10)-data(9)制動(dòng)管壓力差值0.150.15-0.3data(i)-data(i+1)data(11)-data(10)data(12)-data(11)data(13)-data(12)制動(dòng)管壓力差值-0.3-0.5-0.3data(i)-data(i+1)data(14)-data(13)data(15)-data(14)data(16)-data(15)制動(dòng)管壓力差值-0.2-0.10.4data(i)-data(i+1)data(17)-data(16)data(18)-data(17)data(19)-data(18)制動(dòng)管壓力差值0.20.40.4data(i)-data(i+1)data(20)-data(19)data(21)-data(20)制動(dòng)管壓力差值0.3-0.5由表5制動(dòng)管壓力做差可以看出，差值有小于0也有大于0，則屬于上升階段的為[3，9]，[15，20]，并將該數(shù)組保存至[m，n]，下降階段的為[1，3]，[9，15]，[20，21]，但只有[9，15]符合要求并將該數(shù)組保存至[dm，dn]，通過計(jì)算得到三段制動(dòng)管壓力上升及下降段如表所示；表6三段制動(dòng)管壓力上升數(shù)據(jù)表7三段制動(dòng)管壓力下降數(shù)據(jù)步驟4具體按照以下步驟實(shí)施：步驟(4.1)、根據(jù)您計(jì)算所述步驟3中某天的高鐵制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)對該制動(dòng)管進(jìn)行分析：根據(jù)表6與表7中統(tǒng)計(jì)計(jì)算得到的相關(guān)數(shù)據(jù)，通過本文提出的判定方法對制動(dòng)管的狀態(tài)進(jìn)行分析，制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)上升速率sspfk以及制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)下降速率ssdpfk，并結(jié)合4種故障狀態(tài)進(jìn)行分析結(jié)果如下：表8故障1的判斷分析其中，p是標(biāo)準(zhǔn)制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)上升值，即p＝prrate，并且α＝0.2和prrate＝0.0035，可以計(jì)算得出(1-α)prrate＝0.0028。三段的制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)分析結(jié)果均顯示正常，表明該制動(dòng)管沒發(fā)生制動(dòng)管泄露故障。表9故障2的判斷分析其中，p是標(biāo)準(zhǔn)制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)下降值，即p＝pdrate，并且β＝0.2和pdrate＝0.35，可以計(jì)算得出(1+β)pdrate＝0.42。三段的制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)分析結(jié)果均顯示正常，表明該制動(dòng)管沒發(fā)生制動(dòng)管緩解不暢的故障。表10故障3的判斷分析其中，p是標(biāo)準(zhǔn)制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)上升變化值，即p＝prstd，并且χ＝0.11和prstd＝1.6，可以計(jì)算得出(1+χ)prstd＝1.776。三段的制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)均顯示正常，表明該制動(dòng)管沒發(fā)生制動(dòng)管過度充氣的故障。表11故障4的判斷分析其中，p是標(biāo)準(zhǔn)制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)下降變化值，即p＝pdstd，并且δ＝0.15和pdstd＝1.6，可以計(jì)算得出(1-δ)prstd＝1.36。三段的制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)分析結(jié)果均顯示正常，表明該制動(dòng)管沒有出現(xiàn)制動(dòng)管充氣不足的故障。由于上面實(shí)施例中數(shù)據(jù)較少，導(dǎo)致繪制出來的曲線視覺效果并不明顯，為了能達(dá)到一種最佳的視覺效果，將制動(dòng)管壓力采集數(shù)據(jù)量擴(kuò)大為7萬多個(gè)采樣點(diǎn)，繪制初始制動(dòng)管壓力信號曲線示意圖，如圖5，將圖5中數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理插值后，制動(dòng)管壓力信號曲線示意圖如圖6所示，對經(jīng)過預(yù)處理后的圖6中的制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行time層移動(dòng)平均濾波，time層移動(dòng)平均濾波分解后的制動(dòng)管壓力數(shù)據(jù)曲線示意圖如圖7所示，在這里將time設(shè)為1進(jìn)行平滑處理。以上所述為本發(fā)明較佳實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，在不脫離本發(fā)明的原理與精神的情況下，對實(shí)施方式所進(jìn)行的改變、修改、替換和變型仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁12