地鐵車輛電流傳感器加速退化性能研究

張 軼，李小波，汪 翔

(1.上海申通地鐵集團有限公司技術中心，上海 201103；2.上海工程技術大學 城市軌道交通學院，上海 201620)

0 引言

霍爾電流傳感器是地鐵列車常用的電流檢測元件。以牽引系統為例，其將檢測到的電流信號反饋給牽引控制單元(TCU)進行列車控制。而當傳感器出現性能退化時，其反饋給TCU的信號就會出現誤差，從而影響對列車的正常控制。通過霍爾電流傳感器的歷史退化數據(輸出電流)來預測其未來的性能退化趨勢，進而采取有效的預防性維修措施，這對實現地鐵列車的智能運維具有重要意義。

霍爾電流傳感器具有可靠性高、壽命長的特點，在正常工作環境下通過短時間的歷史退化數據難以看出其變化趨勢。在可靠性工程領域中，加速退化實驗是在退化機理不變的原則下通過改變環境應力大小、縮短工作周期來進行的，這種方法可以有效地輔助對霍爾電流傳感器進行狀態監測。基于此，本文擬基于時間序列ARIMA模型(Auto-Regressive Integrated Moving Average Model)對霍爾電流傳感器在加速環境下的退化趨勢進行研究。

1 霍爾電流傳感器的工作原理

霍爾電流傳感器主要由霍爾元件、磁芯、放大電路和副邊補償繞組等部分組成[1]，其電路結構如圖1所示。

圖1 霍爾電流傳感器結構示意圖Fig.1 Structural Diagram of Hall Current Sensor

當原邊導體流過電流時，在導體周圍產生磁場并激勵霍爾元件產生電壓輸出信號，電壓信號經運算放大器后生成副邊補償電流。當副邊補償電流經副邊補償繞組產生的磁場與原邊電流產生的磁場平衡時，可通過測量副邊補償電流來計算原邊電流[2]。……