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

ICSCCST/CIXXX-XX-2022軌道交通牽引電傳動系統(tǒng)故障測試規(guī)范T/CIXXX-XX-2022軌道交通牽引電傳動系統(tǒng)故障測試規(guī)范SpecificationofFaultforTractionDriveSystemsofRailTransit（征求意見稿）2022-X-X發(fā)布 2022-X-X實施中國國際科技促進會發(fā)布目 次前 言 III軌道交通牽引電傳動系統(tǒng)故障測試規(guī)范 1第1部分：硬件在環(huán)仿真平臺 1范圍 1規(guī)范性引用文件 1術(shù)語和定義 1牽引電傳動系統(tǒng) 1故障 2線路運行曲線 2可靠性 2硬件在環(huán)仿真平臺 2部件 2故障部件 2故障場景 2故障建模 3故障注入 3故障注入模式 3故障條件 3故障測試集 3算法評估 3隱患分析 3平臺構(gòu)成 4技術(shù)要求 4功能要求 4平臺要求 5安全要求 5實施指南 6故障注入 6故障測試實施步驟 6作業(yè)規(guī)程 8實施機構(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系統(tǒng)傳感器故障診斷類算法測試方法實施案例 9軌道交通牽引電傳動系統(tǒng)傳感器故障診斷類算法測試方法背景 9硬件在環(huán)仿真平臺 9系統(tǒng)確定 10故障注入 10表A.1故障類型及參數(shù)設(shè)定說明 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算法測試 12算法評估 12A.8隱患分析 14參考文獻 15圖A.3A.8隱患分析 14參考文獻 15前 言1GB/T1.1-2020給出的規(guī)則起草。某些內(nèi)容可能涉及專利，本標準的發(fā)布機構(gòu)不承擔識別這些專利的責任。本文件由中國國際科技促進會標準化工作委員會提出。本文件由中國國際科技促進會標準化工作委員會提出。本文件中國國際科技促進會歸口。本文件主要起草單位：中南大學，中車株洲電力機車研究所有限公司，株洲中車時代電氣股份有限公司，中鐵檢驗認證株洲牽引電氣設(shè)備檢驗站有限公司，清華大學，南京航空航天大學，北京交通大學，東北大學，山東科技大學。本文件主要起草人：彭濤、張朝陽、楊超、張宇、陽春華、徐立恩、何瀟、陸寧云、冒澤慧、劉江、劉強、鐘麥英。本文件為首次制定。PAGEPAGE1PAGEPAGE2軌道交通牽引電傳動系統(tǒng)故障測試規(guī)范第1部分：硬件在環(huán)仿真平臺范圍本文件規(guī)定了軌道交通牽引電傳動系統(tǒng)的故障測試（硬件在環(huán)仿真平臺）的平臺構(gòu)成、技術(shù)要求、實施指南。（（GB/T2900.13-2008電工術(shù)語可信性與服務(wù)質(zhì)量GB/T37863.1-2019軌道交通牽引電傳動系統(tǒng)第1部分：城軌車輛GB/T37863.2-2021軌道交通牽引電傳動系統(tǒng)第2部分：機車、動車組GB/T25117-2020軌道交通機車車輛牽引系統(tǒng)組合試驗方法下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1牽引電傳動系統(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線路運行曲線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間區(qū)間內(nèi)能完成要求的功能的能力。注：通常認為產(chǎn)品在時間區(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hardware-in-the-loopsimulationplatform將牽引電傳動系統(tǒng)的牽引控制單元以實物形式接入仿真回路中進行的仿真。3.6部件component系統(tǒng)的組成部分。3.7故障部件faultcomponent故障測試過程中，假設(shè)發(fā)生故障的部件。3.8故障場景faultscene故障部件發(fā)生某類型故障時的系統(tǒng)行為，包括但不限于系統(tǒng)中電氣、機械、控制等多領(lǐng)域的宏觀行為和部件內(nèi)部多物理場作用的微觀行為。3.9建立能夠反映與表征一類故障場景的數(shù)學描述。3.10故障注入faultinjection故障測試過程中，將故障引入系統(tǒng)的過程，用于模擬/復現(xiàn)故障場景。建立能夠反映與表征一類故障場景的數(shù)學描述。3.10故障注入faultinjection故障測試過程中，將故障引入系統(tǒng)的過程，用于模擬/復現(xiàn)故障場景。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模式。3.12故障條件faultconfiguration（（（。3.13故障測試集faulttesting-set某一或某些故障條件下用于系統(tǒng)故障測試的數(shù)據(jù)總集。3.14算法評估algorithmevaluation對待測算法測試結(jié)果進行總體性分析，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系統(tǒng)故障測試的硬件在環(huán)仿真平臺，包括但不限于以下部分：牽引電傳動系統(tǒng)仿真要求包括：故障注入功能要求包括：算法測試功能要求包括：算法評價功能要求包括：隱患分析功能要求包括：故障注入實現(xiàn)技術(shù)包括但不限于基于數(shù)據(jù)的故障注入技術(shù)、基于機理的故障注入技術(shù)、基于知識的故障注入技術(shù)，及其組合實現(xiàn)的故障注入技術(shù)。1圖1故障測試的實施步驟牽引電傳動系統(tǒng)的參數(shù)滿足仿真運行條件，可來源但不限于設(shè)計制造參數(shù)。故障條件應(yīng)盡量符合實際情況。數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)存儲應(yīng)準確、可靠、安全。應(yīng)根據(jù)測試目的，選擇待測算法。應(yīng)根據(jù)分析目的，側(cè)重于不同的評價指標。應(yīng)根據(jù)分析目的，側(cè)重于不同的評價指標。6.2.7隱患分析隱患分析結(jié)果滿足要求后，才可投入試運行或線上運行等。實施機構(gòu)應(yīng)制定牽引電傳動系統(tǒng)實施的作業(yè)規(guī)程，保證牽引電傳動系統(tǒng)實施安全和經(jīng)濟有效。實施人員應(yīng)經(jīng)過安全及專業(yè)技術(shù)培訓。附 錄 A附 錄 B（料性錄）附 錄 軌交通引電動系傳感故障斷類法測方法施案例軌道交通牽引電傳動系統(tǒng)故障測試-硬件在環(huán)仿真平臺由實物牽引控制單元、信號A.1PAGEPAGE10PAGEPAGE13圖A.1軌道交通牽引電傳動系統(tǒng)故障測試-硬件在環(huán)仿真平臺組成確定系統(tǒng)為CRH2型車牽引電傳動系統(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等。A.1表A.1故障類型及參數(shù)設(shè)定說明故障類型故障設(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精度下降隨機數(shù)方差0∽635表A.1中故障設(shè)定范圍的最小值表示無故障時故障設(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時的故障設(shè)定變量的值，使用公式(A.1)對故障嚴重程度進行歸一化處理：故障嚴重程度

故障設(shè)定實際值故障設(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故障嚴重程度等級說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重程度等級故障嚴重程度微小故障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嚴重故障16∽20(Q∽U)0.60、0.70、0.80、0.90、1.00部件屬性故障類型0（無故障）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（無故障）X（特定編號）B∽U（最小故障嚴重程度等級∽最大故障嚴重程度等級）空間屬性故障注入位置0（無故障）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）時間屬性0（無故障）1（實時生效）、2（定時生效）、3（事件觸發(fā)）0（無故障）1（加速運行）、2（減速運行）、3（恒速運行）、4（變速運行）、5（緊急加速）、6（緊急制動）0（無故障）1（故障生效后，一直持續(xù)）表A.4確定模式和隨機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故障條件（故障類型_故障程度_故障注入位置_故障生效方式_故障生效時刻_故障持續(xù)時間）模式1（故障場景特定）6_G_4_2_3_1隨機模式模式2（故障生效時刻隨機）3_N_6_2_1∽6_1模式3（故障類型和故障程度隨機）1、2∽6_X、B∽U_5_2_3_1模式4）1、2∽6_X、B∽U_5_2_1∽6_1對即時相關(guān)分析（CAA）算法進行測試。不同模式下的檢測結(jié)果如圖A.2所示。待測算法計算結(jié)果在閾值（紅色線）以上，則認為故障被正確檢測。a)模式1b)模式2c)模3 d)模式4對即時相關(guān)分析（CAA）算法進行測試。不同模式下的檢測結(jié)果如圖A.2所示。待測算法計算結(jié)果在閾值（紅色線）以上，則認為故障被正確檢測。a)模式1b)模式2圖A.2不同模式下的檢測結(jié)果選擇的評價指標及其計算方式如表A.5所示。及時檢測率=在最遲檢測時間內(nèi)被正確檢測的故障個數(shù)及時檢測率=在最遲檢測時間內(nèi)被正確檢測的故障個數(shù)被檢測的所有故障個數(shù)（A.2）靈敏度=微小故障被正確檢測的個數(shù)被檢測的所有微小故障個數(shù)（A.3）檢測率=故障被正確檢測的個數(shù)被檢測的所有故障個數(shù)（A.4）誤報率=故障未生效而被檢測出故障的個數(shù)被檢測的所有故障個數(shù)（A.5）漏檢率=故障生效而被檢測出無故障或檢測時間超過最遲檢測時間的個數(shù)被檢測的所有故障個數(shù)（A.6）不同模式下的算法評價結(jié)果如圖A.3所示。類別名稱說明計算公式反應(yīng)力評價指標及時檢測率(TDR)故障被及時檢測的百分比公式(A.2)靈敏度(SEN)微小故障被正確檢測出的百分比公式(A.3)有效性評價指標檢測率（FDR）故障被正確檢測的百分比公式(A.4)誤報率（FAR）故障未生效而被檢測出故障的百分比公式(A.5)（MR）故障生效而被檢測出無故障或檢測時間超過最遲檢測時間的百分比公式(A.6)1234圖A.3不同模式下的算法評價結(jié)果在對待測算法驗證評估之后，才可投入試運