《軌道交通牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)故障測(cè)試規(guī)范 第1部分：硬件在環(huán)仿真平臺(tái)》征求意見(jiàn)稿

ICSCCST/CIXXX-XX-2022軌道交通牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)故障測(cè)試規(guī)范T/CIXXX-XX-2022軌道交通牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)故障測(cè)試規(guī)范SpecificationofFaultforTractionDriveSystemsofRailTransit（征求意見(jiàn)稿）2022-X-X發(fā)布 2022-X-X實(shí)施中國(guó)國(guó)際科技促進(jìn)會(huì)發(fā)布目 次前 言 III軌道交通牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)故障測(cè)試規(guī)范 1第1部分：硬件在環(huán)仿真平臺(tái) 1范圍 1規(guī)范性引用文件 1術(shù)語(yǔ)和定義 1牽引電傳動(dòng)系統(tǒng) 1故障 2線(xiàn)路運(yùn)行曲線(xiàn) 2可靠性 2硬件在環(huán)仿真平臺(tái) 2部件 2故障部件 2故障場(chǎng)景 2故障建模 3故障注入 3故障注入模式 3故障條件 3故障測(cè)試集 3算法評(píng)估 3隱患分析 3平臺(tái)構(gòu)成 4技術(shù)要求 4功能要求 4平臺(tái)要求 5安全要求 5實(shí)施指南 6故障注入 6故障測(cè)試實(shí)施步驟 6作業(yè)規(guī)程 8實(shí)施機(jī)構(gòu)與人員 8附 錄 A 9附 錄 B（資料性附錄） 9附 錄 C軌道交通牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)傳感器故障診斷類(lèi)算法測(cè)試方法實(shí)施案例 9軌道交通牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)傳感器故障診斷類(lèi)算法測(cè)試方法背景 9硬件在環(huán)仿真平臺(tái) 9系統(tǒng)確定 10故障注入 10表A.1故障類(lèi)型及參數(shù)設(shè)定說(shuō)明 10表A.3執(zhí)行故障注入所需的故障條件及其屬性 11數(shù)據(jù)處理 12算法測(cè)試 12算法評(píng)估 12A.8隱患分析 14參考文獻(xiàn) 15圖A.3A.8隱患分析 14參考文獻(xiàn) 15前 言1GB/T1.1-2020給出的規(guī)則起草。某些內(nèi)容可能涉及專(zhuān)利，本標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別這些專(zhuān)利的責(zé)任。本文件由中國(guó)國(guó)際科技促進(jìn)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會(huì)提出。本文件由中國(guó)國(guó)際科技促進(jìn)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會(huì)提出。本文件中國(guó)國(guó)際科技促進(jìn)會(huì)歸口。本文件主要起草單位：中南大學(xué)，中車(chē)株洲電力機(jī)車(chē)研究所有限公司，株洲中車(chē)時(shí)代電氣股份有限公司，中鐵檢驗(yàn)認(rèn)證株洲牽引電氣設(shè)備檢驗(yàn)站有限公司，清華大學(xué)，南京航空航天大學(xué)，北京交通大學(xué)，東北大學(xué)，山東科技大學(xué)。本文件主要起草人：彭濤、張朝陽(yáng)、楊超、張宇、陽(yáng)春華、徐立恩、何瀟、陸寧云、冒澤慧、劉江、劉強(qiáng)、鐘麥英。本文件為首次制定。PAGEPAGE1PAGEPAGE2軌道交通牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)故障測(cè)試規(guī)范第1部分：硬件在環(huán)仿真平臺(tái)范圍本文件規(guī)定了軌道交通牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)的故障測(cè)試（硬件在環(huán)仿真平臺(tái)）的平臺(tái)構(gòu)成、技術(shù)要求、實(shí)施指南。（（GB/T2900.13-2008電工術(shù)語(yǔ)可信性與服務(wù)質(zhì)量GB/T37863.1-2019軌道交通牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)第1部分：城軌車(chē)輛GB/T37863.2-2021軌道交通牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)第2部分：機(jī)車(chē)、動(dòng)車(chē)組GB/T25117-2020軌道交通機(jī)車(chē)車(chē)輛牽引系統(tǒng)組合試驗(yàn)方法下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)tractionelectricdrivesystem[GB/T37863.1—2019，定義3.1]3.2故障fault注：故障通常是產(chǎn)品自身失效引起的，但即使失效未發(fā)生，故障也可能存在。[GB/T2900.13—2008，定義191-05-01]3.3注：故障通常是產(chǎn)品自身失效引起的，但即使失效未發(fā)生，故障也可能存在。[GB/T2900.13—2008，定義191-05-01]3.3線(xiàn)路運(yùn)行曲線(xiàn)routeprofile（[GB/T25117—2020，定義3.9]3.4可靠性reliability產(chǎn)品在給定的條件下和給定的時(shí)間區(qū)間內(nèi)能完成要求的功能的能力。注：通常認(rèn)為產(chǎn)品在時(shí)間區(qū)間的始端處于能完成要求的功能的狀態(tài)。[GB/T2900.13—2008，定義191-02-06]3.5硬件在環(huán)仿真平臺(tái)hardware-in-the-loopsimulationplatform將牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)的牽引控制單元以實(shí)物形式接入仿真回路中進(jìn)行的仿真。3.6部件component系統(tǒng)的組成部分。3.7故障部件faultcomponent故障測(cè)試過(guò)程中，假設(shè)發(fā)生故障的部件。3.8故障場(chǎng)景faultscene故障部件發(fā)生某類(lèi)型故障時(shí)的系統(tǒng)行為，包括但不限于系統(tǒng)中電氣、機(jī)械、控制等多領(lǐng)域的宏觀行為和部件內(nèi)部多物理場(chǎng)作用的微觀行為。3.9建立能夠反映與表征一類(lèi)故障場(chǎng)景的數(shù)學(xué)描述。3.10故障注入faultinjection故障測(cè)試過(guò)程中，將故障引入系統(tǒng)的過(guò)程，用于模擬/復(fù)現(xiàn)故障場(chǎng)景。建立能夠反映與表征一類(lèi)故障場(chǎng)景的數(shù)學(xué)描述。3.10故障注入faultinjection故障測(cè)試過(guò)程中，將故障引入系統(tǒng)的過(guò)程，用于模擬/復(fù)現(xiàn)故障場(chǎng)景。3.11故障注入模式faultinjectionmode故障注入的方式，包括確定模式和隨機(jī)模式。3.12故障條件faultconfiguration（（（。3.13故障測(cè)試集faulttesting-set某一或某些故障條件下用于系統(tǒng)故障測(cè)試的數(shù)據(jù)總集。3.14算法評(píng)估algorithmevaluation對(duì)待測(cè)算法測(cè)試結(jié)果進(jìn)行總體性分析，包括定性分析和定量分析。3.15隱患分析hazardanalysis軌道交通牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)故障測(cè)試的硬件在環(huán)仿真平臺(tái)，包括但不限于以下部分：牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)仿真要求包括：故障注入功能要求包括：算法測(cè)試功能要求包括：算法評(píng)價(jià)功能要求包括：隱患分析功能要求包括：故障注入實(shí)現(xiàn)技術(shù)包括但不限于基于數(shù)據(jù)的故障注入技術(shù)、基于機(jī)理的故障注入技術(shù)、基于知識(shí)的故障注入技術(shù)，及其組合實(shí)現(xiàn)的故障注入技術(shù)。1圖1故障測(cè)試的實(shí)施步驟牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)滿(mǎn)足仿真運(yùn)行條件，可來(lái)源但不限于設(shè)計(jì)制造參數(shù)。故障條件應(yīng)盡量符合實(shí)際情況。數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)應(yīng)準(zhǔn)確、可靠、安全。應(yīng)根據(jù)測(cè)試目的，選擇待測(cè)算法。應(yīng)根據(jù)分析目的，側(cè)重于不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)。應(yīng)根據(jù)分析目的，側(cè)重于不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)。6.2.7隱患分析隱患分析結(jié)果滿(mǎn)足要求后，才可投入試運(yùn)行或線(xiàn)上運(yùn)行等。實(shí)施機(jī)構(gòu)應(yīng)制定牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)施的作業(yè)規(guī)程，保證牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)施安全和經(jīng)濟(jì)有效。實(shí)施人員應(yīng)經(jīng)過(guò)安全及專(zhuān)業(yè)技術(shù)培訓(xùn)。附 錄 A附 錄 B（料性錄）附 錄 軌交通引電動(dòng)系傳感故障斷類(lèi)法測(cè)方法施案例軌道交通牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)故障測(cè)試-硬件在環(huán)仿真平臺(tái)由實(shí)物牽引控制單元、信號(hào)A.1PAGEPAGE10PAGEPAGE13圖A.1軌道交通牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)故障測(cè)試-硬件在環(huán)仿真平臺(tái)組成確定系統(tǒng)為CRH2型車(chē)牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)，包括牽引變流器（單相三電平脈沖整流器、中間直流電路、三電平逆變器、真空交流接觸器等）、牽引控制單元和牽引電機(jī)等。A.1表A.1故障類(lèi)型及參數(shù)設(shè)定說(shuō)明故障類(lèi)型故障設(shè)定變量故障設(shè)定范圍偏差偏差量0∽248增益增益系數(shù)1∽2.8沖擊沖擊系數(shù)0∽2漂移漂移系數(shù)0∽10精度下降隨機(jī)數(shù)方差0∽635表A.1中故障設(shè)定范圍的最小值表示無(wú)故障時(shí)故障設(shè)定變量的值，故障設(shè)定范圍的最大值表示觸發(fā)牽引控制單元故障隔離保護(hù)時(shí)的故障設(shè)定變量的值，使用公式(A.1)對(duì)故障嚴(yán)重程度進(jìn)行歸一化處理：故障嚴(yán)重程度

故障設(shè)定實(shí)際值故障設(shè)定范圍最小值故障設(shè)定范圍最大值故障設(shè)定范圍最小值

（A.1）20明如表A.2所示。表A.2故障嚴(yán)重程度等級(jí)說(shuō)明器故障的故障注入。執(zhí)行故障注入所需的故障條件及其屬性如表A.3所示。確定模式和隨機(jī)模式的故障條件及其屬性范圍的設(shè)置如表A.4所示。表A.3執(zhí)行故障注入所需的故障條件及其屬性故障嚴(yán)重程度等級(jí)故障嚴(yán)重程度微小故障1∽5(B∽F)0.005、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05中等故障6∽15(G∽P)、0.40、0.50嚴(yán)重故障16∽20(Q∽U)0.60、0.70、0.80、0.90、1.00部件屬性故障類(lèi)型0（無(wú)故障）1（卡死）2（偏差）、3（增益）、4（沖擊）、5（漂移）、6（精度下降）故障程度A（無(wú)故障）X（特定編號(hào)）B∽U（最小故障嚴(yán)重程度等級(jí)∽最大故障嚴(yán)重程度等級(jí)）空間屬性故障注入位置0（無(wú)故障）1（網(wǎng)側(cè)電流傳感器）、2（直流環(huán)節(jié)上側(cè)電壓）、3（直流環(huán)節(jié)下側(cè)電壓）、4（U相定子電流傳感器）、5（V相定子電流傳感器）、6（W相定子電流傳感器）時(shí)間屬性0（無(wú)故障）1（實(shí)時(shí)生效）、2（定時(shí)生效）、3（事件觸發(fā)）0（無(wú)故障）1（加速運(yùn)行）、2（減速運(yùn)行）、3（恒速運(yùn)行）、4（變速運(yùn)行）、5（緊急加速）、6（緊急制動(dòng)）0（無(wú)故障）1（故障生效后，一直持續(xù)）表A.4確定模式和隨機(jī)模式的故障條件及其屬性范圍的設(shè)置注入模式模式編號(hào)故障條件（故障類(lèi)型_故障程度_故障注入位置_故障生效方式_故障生效時(shí)刻_故障持續(xù)時(shí)間）模式1（故障場(chǎng)景特定）6_G_4_2_3_1隨機(jī)模式模式2（故障生效時(shí)刻隨機(jī)）3_N_6_2_1∽6_1模式3（故障類(lèi)型和故障程度隨機(jī)）1、2∽6_X、B∽U_5_2_3_1模式4）1、2∽6_X、B∽U_5_2_1∽6_1對(duì)即時(shí)相關(guān)分析（CAA）算法進(jìn)行測(cè)試。不同模式下的檢測(cè)結(jié)果如圖A.2所示。待測(cè)算法計(jì)算結(jié)果在閾值（紅色線(xiàn)）以上，則認(rèn)為故障被正確檢測(cè)。a)模式1b)模式2c)模3 d)模式4對(duì)即時(shí)相關(guān)分析（CAA）算法進(jìn)行測(cè)試。不同模式下的檢測(cè)結(jié)果如圖A.2所示。待測(cè)算法計(jì)算結(jié)果在閾值（紅色線(xiàn)）以上，則認(rèn)為故障被正確檢測(cè)。a)模式1b)模式2圖A.2不同模式下的檢測(cè)結(jié)果選擇的評(píng)價(jià)指標(biāo)及其計(jì)算方式如表A.5所示。及時(shí)檢測(cè)率=在最遲檢測(cè)時(shí)間內(nèi)被正確檢測(cè)的故障個(gè)數(shù)及時(shí)檢測(cè)率=在最遲檢測(cè)時(shí)間內(nèi)被正確檢測(cè)的故障個(gè)數(shù)被檢測(cè)的所有故障個(gè)數(shù)（A.2）靈敏度=微小故障被正確檢測(cè)的個(gè)數(shù)被檢測(cè)的所有微小故障個(gè)數(shù)（A.3）檢測(cè)率=故障被正確檢測(cè)的個(gè)數(shù)被檢測(cè)的所有故障個(gè)數(shù)（A.4）誤報(bào)率=故障未生效而被檢測(cè)出故障的個(gè)數(shù)被檢測(cè)的所有故障個(gè)數(shù)（A.5）漏檢率=故障生效而被檢測(cè)出無(wú)故障或檢測(cè)時(shí)間超過(guò)最遲檢測(cè)時(shí)間的個(gè)數(shù)被檢測(cè)的所有故障個(gè)數(shù)（A.6）不同模式下的算法評(píng)價(jià)結(jié)果如圖A.3所示。類(lèi)別名稱(chēng)說(shuō)明計(jì)算公式反應(yīng)力評(píng)價(jià)指標(biāo)及時(shí)檢測(cè)率(TDR)故障被及時(shí)檢測(cè)的百分比公式(A.2)靈敏度(SEN)微小故障被正確檢測(cè)出的百分比公式(A.3)有效性評(píng)價(jià)指標(biāo)檢測(cè)率（FDR）故障被正確檢測(cè)的百分比公式(A.4)誤報(bào)率（FAR）故障未生效而被檢測(cè)出故障的百分比公式(A.5)（MR）故障生效而被檢測(cè)出無(wú)故障或檢測(cè)時(shí)間超過(guò)最遲檢測(cè)時(shí)間的百分比公式(A.6)1234圖A.3不同模式下的算法評(píng)價(jià)結(jié)果在對(duì)待測(cè)算法驗(yàn)證評(píng)估之后，才可投入試運(yùn)