《轨道交通牵引电传动系统故障测试规范 第1部分：硬件在环仿真平台》征求意见稿

ICSCCST/CIXXX-XX-2022轨道交通牵引电传动系统故障测试规范T/CIXXX-XX-2022轨道交通牵引电传动系统故障测试规范SpecificationofFaultforTractionDriveSystemsofRailTransit（征求意见稿）2022-X-X发布 2022-X-X实施中国国际科技促进会发布目 次前 言 III轨道交通牵引电传动系统故障测试规范 1第1部分：硬件在环仿真平台 1范围 1规范性引用文件 1术语和定义 1牵引电传动系统 1故障 2线路运行曲线 2可靠性 2硬件在环仿真平台 2部件 2故障部件 2故障场景 2故障建模 3故障注入 3故障注入模式 3故障条件 3故障测试集 3算法评估 3隐患分析 3平台构成 4技术要求 4功能要求 4平台要求 5安全要求 5实施指南 6故障注入 6故障测试实施步骤 6作业规程 8实施机构与人员 8附 录 A 9附 录 B（资料性附录） 9附 录 C轨道交通牵引电传动系统传感器故障诊断类算法测试方法实施案例 9轨道交通牵引电传动系统传感器故障诊断类算法测试方法背景 9硬件在环仿真平台 9系统确定 10故障注入 10表A.1故障类型及参数设定说明 10表A.3执行故障注入所需的故障条件及其属性 11数据处理 12算法测试 12算法评估 12A.8隐患分析 14参考文献 15图A.3A.8隐患分析 14参考文献 15前 言1GB/T1.1-2020给出的规则起草。某些内容可能涉及专利，本标准的发布机构不承担识别这些专利的责任。本文件由中国国际科技促进会标准化工作委员会提出。本文件由中国国际科技促进会标准化工作委员会提出。本文件中国国际科技促进会归口。本文件主要起草单位：中南大学，中车株洲电力机车研究所有限公司，株洲中车时代电气股份有限公司，中铁检验认证株洲牵引电气设备检验站有限公司，清华大学，南京航空航天大学，北京交通大学，东北大学，山东科技大学。本文件主要起草人：彭涛、张朝阳、杨超、张宇、阳春华、徐立恩、何潇、陆宁云、冒泽慧、刘江、刘强、钟麦英。本文件为首次制定。PAGEPAGE1PAGEPAGE2轨道交通牵引电传动系统故障测试规范第1部分：硬件在环仿真平台范围本文件规定了轨道交通牵引电传动系统的故障测试（硬件在环仿真平台）的平台构成、技术要求、实施指南。（（GB/T2900.13-2008电工术语可信性与服务质量GB/T37863.1-2019轨道交通牵引电传动系统第1部分：城轨车辆GB/T37863.2-2021轨道交通牵引电传动系统第2部分：机车、动车组GB/T25117-2020轨道交通机车车辆牵引系统组合试验方法下列术语和定义适用于本文件。3.1牵引电传动系统tractionelectricdrivesystem[GB/T37863.1—2019，定义3.1]3.2故障fault注：故障通常是产品自身失效引起的，但即使失效未发生，故障也可能存在。[GB/T2900.13—2008，定义191-05-01]3.3注：故障通常是产品自身失效引起的，但即使失效未发生，故障也可能存在。[GB/T2900.13—2008，定义191-05-01]3.3线路运行曲线routeprofile（[GB/T25117—2020，定义3.9]3.4可靠性reliability产品在给定的条件下和给定的时间区间内能完成要求的功能的能力。注：通常认为产品在时间区间的始端处于能完成要求的功能的状态。[GB/T2900.13—2008，定义191-02-06]3.5硬件在环仿真平台hardware-in-the-loopsimulationplatform将牵引电传动系统的牵引控制单元以实物形式接入仿真回路中进行的仿真。3.6部件component系统的组成部分。3.7故障部件faultcomponent故障测试过程中，假设发生故障的部件。3.8故障场景faultscene故障部件发生某类型故障时的系统行为，包括但不限于系统中电气、机械、控制等多领域的宏观行为和部件内部多物理场作用的微观行为。3.9建立能够反映与表征一类故障场景的数学描述。3.10故障注入faultinjection故障测试过程中，将故障引入系统的过程，用于模拟/复现故障场景。建立能够反映与表征一类故障场景的数学描述。3.10故障注入faultinjection故障测试过程中，将故障引入系统的过程，用于模拟/复现故障场景。3.11故障注入模式faultinjectionmode故障注入的方式，包括确定模式和随机模式。3.12故障条件faultconfiguration（（（。3.13故障测试集faulttesting-set某一或某些故障条件下用于系统故障测试的数据总集。3.14算法评估algorithmevaluation对待测算法测试结果进行总体性分析，包括定性分析和定量分析。3.15隐患分析hazardanalysis轨道交通牵引电传动系统故障测试的硬件在环仿真平台，包括但不限于以下部分：牵引电传动系统仿真要求包括：故障注入功能要求包括：算法测试功能要求包括：算法评价功能要求包括：隐患分析功能要求包括：故障注入实现技术包括但不限于基于数据的故障注入技术、基于机理的故障注入技术、基于知识的故障注入技术，及其组合实现的故障注入技术。1图1故障测试的实施步骤牵引电传动系统的参数满足仿真运行条件，可来源但不限于设计制造参数。故障条件应尽量符合实际情况。数据采集和数据存储应准确、可靠、安全。应根据测试目的，选择待测算法。应根据分析目的，侧重于不同的评价指标。应根据分析目的，侧重于不同的评价指标。6.2.7隐患分析隐患分析结果满足要求后，才可投入试运行或线上运行等。实施机构应制定牵引电传动系统实施的作业规程，保证牵引电传动系统实施安全和经济有效。实施人员应经过安全及专业技术培训。附 录 A附 录 B（料性录）附 录 轨交通引电动系传感故障断类法测方法施案例轨道交通牵引电传动系统故障测试-硬件在环仿真平台由实物牵引控制单元、信号A.1PAGEPAGE10PAGEPAGE13图A.1轨道交通牵引电传动系统故障测试-硬件在环仿真平台组成确定系统为CRH2型车牵引电传动系统，包括牵引变流器（单相三电平脉冲整流器、中间直流电路、三电平逆变器、真空交流接触器等）、牵引控制单元和牵引电机等。A.1表A.1故障类型及参数设定说明故障类型故障设定变量故障设定范围偏差偏差量0∽248增益增益系数1∽2.8冲击冲击系数0∽2漂移漂移系数0∽10精度下降随机数方差0∽635表A.1中故障设定范围的最小值表示无故障时故障设定变量的值，故障设定范围的最大值表示触发牵引控制单元故障隔离保护时的故障设定变量的值，使用公式(A.1)对故障严重程度进行归一化处理：故障严重程度

故障设定实际值故障设定范围最小值故障设定范围最大值故障设定范围最小值

（A.1）20明如表A.2所示。表A.2故障严重程度等级说明器故障的故障注入。执行故障注入所需的故障条件及其属性如表A.3所示。确定模式和随机模式的故障条件及其属性范围的设置如表A.4所示。表A.3执行故障注入所需的故障条件及其属性故障严重程度等级故障严重程度微小故障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严重故障16∽20(Q∽U)0.60、0.70、0.80、0.90、1.00部件属性故障类型0（无故障）1（卡死）2（偏差）、3（增益）、4（冲击）、5（漂移）、6（精度下降）故障程度A（无故障）X（特定编号）B∽U（最小故障严重程度等级∽最大故障严重程度等级）空间属性故障注入位置0（无故障）1（网侧电流传感器）、2（直流环节上侧电压）、3（直流环节下侧电压）、4（U相定子电流传感器）、5（V相定子电流传感器）、6（W相定子电流传感器）时间属性0（无故障）1（实时生效）、2（定时生效）、3（事件触发）0（无故障）1（加速运行）、2（减速运行）、3（恒速运行）、4（变速运行）、5（紧急加速）、6（紧急制动）0（无故障）1（故障生效后，一直持续）表A.4确定模式和随机模式的故障条件及其属性范围的设置注入模式模式编号故障条件（故障类型_故障程度_故障注入位置_故障生效方式_故障生效时刻_故障持续时间）模式1（故障场景特定）6_G_4_2_3_1随机模式模式2（故障生效时刻随机）3_N_6_2_1∽6_1模式3（故障类型和故障程度随机）1、2∽6_X、B∽U_5_2_3_1模式4）1、2∽6_X、B∽U_5_2_1∽6_1对即时相关分析（CAA）算法进行测试。不同模式下的检测结果如图A.2所示。待测算法计算结果在阈值（红色线）以上，则认为故障被正确检测。a)模式1b)模式2c)模3 d)模式4对即时相关分析（CAA）算法进行测试。不同模式下的检测结果如图A.2所示。待测算法计算结果在阈值（红色线）以上，则认为故障被正确检测。a)模式1b)模式2图A.2不同模式下的检测结果选择的评价指标及其计算方式如表A.5所示。及时检测率=在最迟检测时间内被正确检测的故障个数及时检测率=在最迟检测时间内被正确检测的故障个数被检测的所有故障个数（A.2）灵敏度=微小故障被正确检测的个数被检测的所有微小故障个数（A.3）检测率=故障被正确检测的个数被检测的所有故障个数（A.4）误报率=故障未生效而被检测出故障的个数被检测的所有故障个数（A.5）漏检率=故障生效而被检测出无故障或检测时间超过最迟检测时间的个数被检测的所有故障个数（A.6）不同模式下的算法评价结果如图A.3所示。类别名称说明计算公式反应力评价指标及时检测率(TDR)故障被及时检测的百分比公式(A.2)灵敏度(SEN)微小故障被正确检测出的百分比公式(A.3)有效性评价指标检测率（FDR）故障被正确检测的百分比公式(A.4)误报率（FAR）故障未生效而被检测出故障的百分比公式(A.5)（MR）故障生效而被检测出无故障或检测时间超过最迟检测时间的百分比公式(A.6)1234图A.3不同模式下的算法评价结果在对待测算法验证评估之后，才可投入试运