具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本申请实施例提供了一种接触器故障预警方法，以实现对接触器的早期故障诊断。

该接触器故障预警方法应用于接触器的PHM装置。在实际应用中，接触器一般设置于磁悬浮列车、地铁、机车、高速列车等中，为了方便说明本申请将接触器的应用场景设置为列车，其他场景下的方法应用相同。

当列车实现网络信号输入后，可以依据该网络信号，启动接触器的PHM装置，以用于执行该接触器故障预警方法。

具体的，请参见图1，该接触器故障预警方法主要包括以下步骤：

S101、下发动作指令、控制接触器的开关状态。

其中，该PHM装置可以响应上级指令，例如上位机、DCU等下发的控制指令，以实现下发动作指令、控制接触器的开关状态的操作；或者，基于PHM装置自身，比如人机交互模块的输入信息，实现下发动作指令、控制接触器的开关状态的操作。

具体的，通过控制接触器中的开关状态，可以控制接触器处于不同的工作状态。通过该控制过程，能够控制接触器中控制线圈得电或者失电，使得接触器触头处于吸合状态或释放状态。

S102、实时监测并记录接触器的运行参数。

其中，接触器的运行参数包括：接触器的线圈电流、线圈电压、环境温度以及中间网压。

具体的，接触器的PHM装置能够通过自身内设置的通信模块，接收到接触器的环境温度和中间网压，并对接收到的数据进行记录。

实际应用中，该PHM装置内也可以单独设置相应的传感器，以直接检测得到接触器的环境温度和中间网压。

而PHM装置中的传感器模块可以实时监测到除了环境温度和中间网压外的其他运行参数，比如，接触器的线圈电流、电压等。

需要说明的是，该传感器模块和通信模块可以均设置于PHM装置中的监测模块内；当然，该传感器模块和通信模块还可以分别设置于PHM装置中，本申请PHM装置中的传感器模块和通信模块不作具体限定，只需保证PHM装置能够实现实时监测并记录接触器的运行参数即可。

在执行步骤S102结束后，可以依次先后执行步骤S103和S104，或者同时执行步骤S103和S104。本申请对执行S103和S104的顺序不作限定，均属于本申请的保护范围。图1仅以同时执行步骤S103和步骤S104为例。

S103、对运行参数进行处理，得到接触器的触头动作过程参数实际值。

其中，触头动作过程参数实际值为开关状态动作的实际时间。具体的，开关状态动作的实际时间包括了：吸合过程参数实际值和释放过程参数实际值。

实际应用中，可以通过对运行参数中的电流/电压波形数据进行分析和特征提取，得到该接触器的开关状态动作的实际时间。

换言之，可以采用数据分析和特征提取的方式，基于运行参数中的中间网压和其他参数，得到吸合过程参数实际值和释放过程参数实际值。

需要说明的是，进行数据分析和特征提取的具体方式可视应用环境和用户需求确定，本申请不作具体限定，均属于本申请的保护范围。

S104、根据运行参数，采用预设算法模型，计算得到接触器的触头动作过程参数理论值。

其中，触头动作过程参数理论值为开关状态动作的计算时间。

实际应用中，可以按照预设算法模型，根据环境温度和线圈温度，计算得到该接触器的开关状态动作的计算时间。

具体的，可以将环境温度和线圈温度作为输入参数，输入采用神经网络或模型构建技术所构建成的预设算法模型中，计算得到该接触器的触头动作过程参数理论值。

需要说明的是，不同种类的接触器所需的预设算法模型可能不同。在实际应用中，该预设算法模型还可以根据接触器的种类、具体应用环境和用户需求自行确定，本申请对其不作具体限定，均在本申请的保护范围内。

当然，为了提高本申请提高接触器故障预警方法的普适性，可以根据不同种类的接触器对该预设算法模型进行修改或者将各类接触器对应的预设算法模型进行增加。基于本申请提及的接触器故障预警方法提供的原理，对预设算法模型进行的任何设定及修改，均在本申请的保护范围内。

需要说明的是，不同温度和不同电压下对应的接触器的触头动作过程参数理论值并不相同。

实际应用中，得到接触器的触头动作过程参数实际值和触头动作过程参数的理论值之后，可以通过执行步骤S104，获得接触器的触头预警结果。

S105、对触头动作过程参数实际值和触头动作过程参数理论值进行差异性判断，得到接触器的触头预警结果。

接触器的触头预警结果为：主触头是否卡滞，和/或，辅助触头是否卡滞；其中，主触头是否卡滞的关联信号为线圈电压、中间网压及环境温度，辅助触头是否卡滞的关联信号为线圈电压、辅助触头电压及环境温度；也即，在运行参数包括接触器的线圈电流、线圈电压、中间网压以及环境温度时，接触器的触头预警结果为主触头是否卡滞；在运行参数包括接触器的线圈电流、线圈电压、辅助触头电压以及环境温度时，接触器的触头预警结果为辅助触头是否卡滞；在运行参数包括接触器的线圈电压、中间网压、环境温度以及辅助触头电压时，接触器的触头预警结果包括主触头是否卡滞和辅助触头是否卡滞。

在实际应用中，对触头动作过程参数实际值和触头动作过程参数理论值进行差异性判断，得到接触器的触头预警结果的具体过程可以如下：

首先对触头动作过程参数实际值和触头动作过程参数理论值进行差异性判断之后，得到的差异参数d、D。

基于差异参数d和D，得到差异性判断的结果包括：

当d、D≤C1时，接触器的触头状态为健康。

当C1＜d、D≤C2时，接触器的触头状态为正常。

当C2＜d、D≤C3时，接触器的触头状态为异常。

当C3＜d、C3＜D时，接触器的触头状态为警示。

其中，C1为健康状态阈值，C2为正常状态阈值，C3异常状态阈值。

需要说明的是，当接触器的触头状态为健康或者正常时，说明接触器的触头预警结果为未卡滞；当接触器的触头状态为异常或者警示时，说明接触器的触头预警结果为卡滞。

基于上述原理，本实施例通过实时监测并记录接触器的运行参数；进而通过对运行参数进行处理，得到接触器的触头动作过程参数实际值；并根据运行参数，采用预设算法模型，计算得到接触器的触头动作过程参数理论值；最后通过对触头动作过程参数实际值和触头动作过程参数理论值进行差异性判断，得到接触器的触头预警结果，相较于现有技术只能在发生故障、影响机车车辆运行后，才能诊断出接触器存在的故障问题，本申请能够提前检测，也即本申请能够实现对接触器的早期故障诊断。

可选地，实际应用中，执行步骤S105、对触头动作过程参数实际值和触头动作过程参数理论值进行差异性判断，得到接触器的触头预警结果的具体过程还可如图2所示，主要包括以下步骤：

S201、对触头动作过程参数实际值和触头动作过程参数理论值连续进行N次差异性判断。

其中，N为大于1的正整数。

在实际应用中，为了保证预警结果的准确性，可以取N＝3；当然，N的具体取值还可以视其具体应用环境和用户需求确定，本申请对其不作限定，均属于本申请的保护范围。

S202、比较N次判断结果是否一致。

在实际应用中，为了保证预警结果的准确性，可以在多次执行对触头动作过程参数实际值和触头动作过程参数理论值进行差异性判断后，通过比较N次判断结果是否一致的方式，再确定所生成的预定结果。

若一致，则执行步骤S203。

S203、生成相应的触头预警结果。

同样假设N＝3，则在对触头动作过程参数实际值和触头动作过程参数理论值连续进行3次差异性判断后，若所得的判断结果均为辅助触头卡滞，则所成的触头预警结果为辅助触头卡滞；反之，若所得的判断结果中存在至少一个结果与其他结果不同，例如，两次判断结果为辅助触头卡滞，一次判断结果为辅助触头未卡滞，则不会生成触头预警结果。

在本实施例中，不仅能够实现对接触器的早期故障诊断，还能根据触头动作过程参数实际值和触头动作过程参数理论值，实现接触器主触头和辅助触头的精确预警，减少了因接触器故障导致的经济损失。

在图1的基础之上，本申请提供的另一实施例在执行步骤S103、对运行参数进行处理，得到接触器的触头动作过程参数实际值的同时，或者，在执行步骤S104、根据运行参数，采用预设算法模型，计算得到接触器的触头动作过程参数理论值的同时，还包括如图3所示的步骤S301。

S301、对运行参数进行特征提取，得到接触器的线圈稳定电流。

实际应用中，可以通过对接触器的线圈电流中的波形数据进行分析，提取其波形数据中的特征，得到该接触器的线圈稳定电流。

并且，在得到接触器的线圈稳定电流之后，可执行步骤S302，以获得接触器的线圈故障预警结果。

S302、判断线圈稳定电流是否符合接触器的开关状态动作特征，得到接触器的线圈故障预警结果。

其中，接触器的开关状态动作特征为执行步骤S101中控制接触器的开关状态时，其线圈稳定电流应该表现出来的特征。例如，若控制接触器的开关状态为吸合状态，则相应的开关状态动作特征为接触器切换至吸合状态时其线圈稳定电流应该表现出来的特征；若控制接触器的开关状态为释放状态，则相应的开关状态特征为接触器切换至释放状态时其线圈稳定电流应该表现出来的特征。

具体的，若是监测后提取得到的线圈稳定电流不符合相应的开关状态动作特征，则判断出接触器存在线圈过热或线圈烧损的情况，也即得到的接触器线圈故障预警结果为线圈存在过热或者线圈存在烧毁。反之，若是线圈稳定电流符合相应的开关状态动作特征，则将该接触器的线圈故障预警结果视为不存在线圈过热或烧毁。

在实际应用中，执行步骤S302、判断线圈稳定电流是否符合接触器的开关状态动作特征，得到接触器的线圈故障预警结果，其具体过程还可如图4所示：

S401、将线圈稳定电流与接触器在相应开关状态下的预设电流阈值进行比较，得到比较结果。

其中，接触器在不同的开关状态下所对应的预设电流阈值并不相同。预设电流阈值包括触头处于吸合状态时的预设电流阈值和处于释放状态时的预设电流阈值。

需要说明的是，预设电流阈值的具体取值可视应用环境和用户需求确定，本申请对其不作具体限定，均属于本申请的保护范围。

S402、根据比较结果确定出接触器的线圈故障预警结果。

其中，线圈故障预警结果包括线圈是否过热和线圈是否烧损。

具体的，根据比较结果确定出接触器的线圈故障预警结果的判断原理可以根实际情况进行设定，本申请对其不作具体限定，均在本身的保护范围内。

基于上述原理，本实施例不仅能够实现对接触器触头的早期故障诊断，还能通过对运行参数进行特征提取，得到接触器的线圈稳定电流；最后通过判断线圈稳定电流是否符合接触器的开关状态动作特征，实时得到接触器的线圈故障预警结果，实现对接触器线圈的早期故障诊断。

值得说明的是，实际应用中，在得到接触器的线圈故障预警结果和触头预警结果之后，还可以根据触头预警结果和线圈故障预警结果对该接触器的运行健康状态进行评估。例如，当接触器的触头预警结果为两个触头均未卡滞、线圈故障预警结果为线圈未过热和线圈未烧损时，对应的接触器的运行健康状态评估为健康或者正常；当接触器的触头预警结果和线圈故障预警结果中存在任意一项有问题时，可以视问题的轻重，将接触器的运行健康状态评估为异常或者警示。具体的状态评估等级，与触头预警结果和线圈故障预警结果的等级划分精细程度相关，视其具体应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。

换言之，只有在接触器中触头和线圈均处于合理状态时，所得到的接触器的运行健康状态评估才是正常的、健康的；若是任意一项存在异常或是不合理状态，则所得到的接触器的运行健康评估是存在问题的、不健康的。

在实际应用中，可以在得到接触器的线圈故障预警结果和触头预警结果之后，或者在得到对接触器的故障类型和健康状态给与评估后，根据线圈故障预警结果和触头预警结果，指导接触器的检修工作。

可选地，本申请另一实施例还提供了一种接触器的PHM装置，请参见图5，该接触器的PHM装置主要包括：监测模块101、诊断分析模块102、数据存储模块103以及控制模块104。其中：

监测模块101用于实时监测接触器的运行参数。

其中，该运行参数包括但不限于接触器的线圈电流、线圈电压、辅助触头电压、环境温度及中间网压。

当运行参数包括接触器的线圈电压、中间网压及环境温度时，诊断分析模块102能够实现对接触器的主触头的故障预警诊断，得到主触头是否卡滞的触头预警结果。

当运行参数还包括接触器的辅助触头电压时，诊断分析模块102还能够实现对接触器的辅助触头诊断，得到辅助触头是否卡滞的触头预警结果。

当运行参数中不仅包括接触器的线圈电压、中间网压、环境温度，还包括辅助触头电压时，诊断分析模块102还能够同时实现对接触器中的主触头和辅助触头的诊断，分别得到主触头和辅助触头是否卡滞的触头预警结果。

控制模块104用于下发动作指令、控制接触器的开关状态。

数据存储模块103用于记录接触器的运行参数。

诊断分析模块102用于对运行参数进行处理，得到接触器的触头动作过程参数实际值；并根据运行参数，采用预设算法模型，计算得到接触器的触头动作过程参数理论值；对触头动作过程参数实际值和触头动作过程参数理论值进行差异性判断，得到接触器的触头预警结果。

在本实施例中，通过PHM装置中的监测模块101、诊断分析模块102、数据存储模块103以及控制模块104相互配合，能够完成接触器故障预警方法中的下发动作指令、控制接触器的开关状态，实时监测并记录接触器的运行参数，对运行参数进行处理，得到接触器的触头动作过程参数实际值；并根据运行参数，采用预设算法模型，计算得到接触器的触头动作过程参数理论值；对触头动作过程参数实际值和触头动作过程参数理论值进行差异性判断，得到该接触器的触头预警结果中的操作，进而能够实现接触器的早期故障诊断。

可选地，请参见图6，该接触器的PHM装置中的监测模块包括：通信模块105和传感器模块106。

其中，通信模块105用于接收接触器的环境温度和中间网压。

传感器模块106用于实时监测所述运行参数中的其他数据。比如，判断接触器触头是否卡滞或者控制线圈状态所需的接触器的线圈电流、线圈电压、辅助触头电压等数据。

实际应用中，实际应用中，当运行参数还进一步包括接触器的线圈电流时，该接触器的PHM装置中的诊断分析模块102还用于：

对运行参数进行特征提取，得到接触器的线圈稳定电流。

判断线圈稳定电流是否符合接触器的开关状态动作特征，得到接触器的线圈故障预警结果。

该接触器的PHM装置不仅能够依据运行参数，获得该接触器的触头预警结果，以实现对接触器的早期故障诊断，并进一步实现对接触器触头的精确预警，减少了因接触器故障导致的经济损失，还能够依据运行参数，获得该接触器的控制线圈的故障预警结果。

可选地，该接触器的PHM装置还包括：人机交互模块，用于显示线圈故障预警结果和/或触头预警结果、对诊断分析模块、数据存储模块的控制和数据传输功能。

需要说明的是，PHM装置中的传感器模块106、诊断分析模块102、数据存储模块103、控制模块104、通信模块105及人机交互模块结合应用，能够实现上述实施例提供的接触器故障预警方法，具体的原理及过程不再一一赘述，参见上述实施例即可。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。