[發明專利]一種計算機聯鎖系統服役壽命預測評估方法

有效

• 申請號: 201611040568.1
• 申請日: 2016-11-24
• 公開（公告）號: CN108107864B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 周榮;陳建譯;王海峰;王韻琛
• 申請（專利權）人: 中國鐵路總公司;廣州鐵路（集團）公司
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02;G06N3/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種計算機聯鎖系統服役壽命預測評估方法，其特征在于，該方法的關鍵步驟包括：

步驟(1)，對二乘二取二型和雙機熱備型兩種計算機聯鎖系統，建立相應的壽命預測評估神經網絡結構模型；

步驟(2)，確定壽命預測評估神經網絡結構模型的傳遞函數和輸出函數；

步驟(3)，對壽命預測評估神經網絡結構模型中心神經元寬度進行優化；

步驟(4)，對壽命預測神經網絡結構模型的輸入矢量格式進行約束，根據系統類型選擇相應的神經網絡結構模型計算系統服役壽命。

2.按照權利要求1所述的計算機聯鎖系統服役壽命預測評估方法，其特征在于，所述步驟(1)中的二乘二取二型計算機聯鎖系統由操作表示機(2-1)、聯鎖機(2-2)、驅采機(2-3)、采集單元(2_4)、驅動單元(2-5)、維修機及其它(2-6)組成；兩系的操作表示機(2-1)相連，并與維修機及其它(2-6)相連，同時與兩系聯鎖機(2-2)交叉互連；聯鎖機(2-2)向上與操作表示機(2-1)相連，向下與兩系驅采機(2-3)交叉互連；采集單元(2_4)、驅動單元(2-5)向上與各自系驅采機相連，向下連接接口配線；基于二乘二取二型計算機聯鎖系統的容錯原理，對應的壽命預測評估神經網絡結構模型包含輸入層、模式層、求和層、故障預測層、部件壽命層和系統壽命層，共六層；輸入矢量分為六組，自上向下依次是操作表示層、I系聯鎖機、I系執表層、II系聯鎖機、II系執表層、維修機及其它層，其中輸入矢量按組一一對應接入輸入層，六層網絡模型從左至右依次全連接；同時，在部件壽命層，I系執表層對應神經元和II系執表層對應神經元的輸出同時接入I系聯鎖機對應的神經元，并且II系執表層對應神經元和I系執表層對應神經元的輸出也同時接接入II系聯鎖機對應的神經元。

3.按照權利要求1所述的計算機聯鎖系統服役壽命預測評估方法，其特征在于，所述步驟(1)中的雙機熱備型計算機聯鎖系統由操作表示機(4-1)、聯鎖機(4-2)、采集單元(4-3)、驅動單元(4_4)和維修機及其它(4-5)組成；兩系的操作表示機(4-1)相連，并與維修機及其它(4-5)相連，同時與兩系聯鎖機(4-2)交叉互連；聯鎖機(4-2)向上與操作表示機(4-1)相連，聯鎖機(4-2)向下與各自系的采集單元(4-3)、驅動單元(4_4)相連，采集單元(4-3)、驅動單元(4-4)向下連接接口配線和通道防雷；基于雙機熱備型計算機聯鎖系統的容錯原理，對應的壽命預測評估神經網絡結構模型包含六層，從左至右依次是輸入層、模式層、求和層、故障預測層、部件壽命層和系統壽命層；輸入矢量分為六組，自上向下依次是操作表示層、I系聯鎖機、I系執表層、II系聯鎖機、II系執表層、維修機及其它層，輸入矢量按組一一對應接入輸入層，六層網絡模型從左至右依次全連接；同時，在部件壽命層，I系執表層與I系聯鎖機共用對應的神經元，II系執表層與II系聯鎖機共用對應的神經元，在這一層I系與II系之間沒有交叉。

4.按照權利要求1所述的計算機聯鎖系統服役壽命預測評估方法，其特征在于，所述步驟(2)的壽命預測評估神經網絡結構模型的神經元傳遞函數和輸出函數，模式層的神經元傳遞函數為，

求和層的神經元傳遞函數為，

其中，X為網絡輸入變量，即X＝[x₁，x₂，...，x_n]^T；X_i為第i個神經元對應的學習樣本，σ為中心神經元的寬度，可以表示傳遞函數的影響范圍；由前面兩個公式可得出，神經網絡壽命輸出函數為

。

5.按照權利要求1所述的計算機聯鎖系統服役壽命預測評估方法，其特征在于，所述步驟(3)的中心神經元寬度的計算方法，將傳統神經網絡的神經元傳遞函數中的σ擴展為矢量矩陣[σ₁，σ₂，...，σ_n]，其元素分別代表了一個中心神經元的寬度，n為隱含層神經元的數目；用粒子群優化算法對于中心神經元的寬度矢量矩陣[σ₁，σ₂，...，σ_n]進行參數尋優，適應度函數為訓練樣本或驗證樣本的均方誤差，通過迭代得到均方根誤差最小時對應的寬度，這里均方誤差定義為：

其中，N_T為樣本的數目；t為樣本的實際輸出；X_i為第i個神經元對應的學習樣本；y(X_i)為第i個神經元對應的學習樣本X_i的模型輸出，通過迭代尋找使均方根誤差最小的寬度，也就是優化目標，將神經網絡中的隱含層神經元寬度視為優化單位，分別進行參數尋優之后再加入到神經網絡中。