[發明專利]一種道岔異常預警與故障診斷方法

有效

• 申請號: 201810082195.7
• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN108416362B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 歐冬秀;薛睿;唐茂杰;李瑋
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G06V10/764
• 分類號: G06V10/764;G06V10/762;G06K9/62
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 吳林松;張潔

本發明提出了一種道岔異常預警與故障診斷方法，包括以下步驟：(1)基于待測道岔的歷史數據，選取其標準動作曲線；(2)采用聚類算法對待測動作曲線進行分段；若無法正確分段，則轉到步驟(3)，否則轉到步驟(4)；(3)比較待測動作曲線中功率曲線與所有故障樣本的功率曲線，尋找功率曲線最相似的故障樣本，認定待測動作曲線存在所找到的故障樣本對應的故障；(4)對待測動作曲線的每一段，提取第一類特征；(5)將其與標準動作曲線進行對比，判斷待測動作曲線為異常還是正常。本發明相比于現有分段法更具有普適性；同時，相比于現有技術選取的標準曲線更為科學，可靠性更高；此外，實現了自適應診斷，對人員需求更少，效率更高。

技術領域

本發明屬于軌道交通技術領域，涉及一種預警與診斷方法，尤其是道岔異常預警與故障診斷方法。

背景技術

截止到2016年底，中國的高速鐵路網總里程已經超過了20000公里，占據了世界高鐵總里程的60％以上。高鐵不斷增長的速度也需要更加可靠的鐵路系統來保障運輸的安全和有效性。作為高鐵系統的一個關鍵的設備，道岔的故障率在整個信號故障中占比最高，影響了高鐵運輸的效率。目前提速道岔采用的轉轍機通常為三相交流電的轉轍機，由于轉轍機部件損耗、異物卡阻、天氣影響等等原因，道岔的轉換會出現不到位的情況，嚴重影響列車的正常運行，甚至會有脫軌、擠岔等危險的事故發生。

目前在一些鐵路線上安裝了微機監測設備，用來采集關鍵的信號，并給現場人員的判斷提供參考。對道岔動作曲線的數據采集就是由微機監測系統完成的，利用實時采集的曲線，我們可以隨時掌握道岔的電氣特性、時間特性和機械特性。但是實際使用的道岔故障診斷方法只是停留在人工判斷或者是簡單的閾值判定。人工判斷主要依靠專家的經驗，界限模糊；而由于同種類型的轉轍機也會因為安裝的道岔鋼軌型號不同而有轉換時間不同、轉換電流不同等區別(如圖1a、圖1b、圖1c和圖1d所示)，閾值判定不具有普適性，在實際應用中帶來不便，甚至會發生誤判。因此如何實現普適的、準確的道岔故障診斷，如何讓現場人員簡單地進行診斷操作，實現及時的預警和報警是一個值得研究的課題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種道岔異常預警與故障診斷技術，以實現對道岔異常和故障的準確預警與診斷并具有普適性。

為了達到上述目的，本發明的解決方案是：

一種道岔異常預警與故障診斷方法，包括以下步驟：

(1)基于待測道岔的歷史數據，選取所述待測道岔的標準動作曲線，作為比對標準；

(2)采用聚類算法對待測道岔的待測動作曲線進行分段；若無法正確分段，則轉到步驟(3)，否則轉到步驟(4)；

(3)比較所述待測動作曲線中功率曲線與所有故障樣本的功率曲線，尋找功率曲線最相似的故障樣本，認定所述待測動作曲線存在所找到的故障樣本對應的故障；

所述故障樣本為已知的，包括對應的功率曲線和對應的診斷代碼；

(4)對所述待測動作曲線的每一段，提取第一類特征；第一類特征為用于預警的特征；

(5)將所述步驟(4)中提取的第一類特征，與所述標準動作曲線進行對比，判斷所述待測動作曲線為異常還是正常。

所述正確分段根據對道岔的正常的動作數據總結得到；優選地，所述標準動作曲線為標準動作電流曲線；所述正確分段的充分條件是：所述步驟(2)中的待測動作曲線能夠劃分為三段，并且最后一段的數值處于所述標準動作曲線的最后一段的數值的±20％的區間內。

所述步驟(3)中尋找到功率曲線最相似的故障樣本后，返回所找到的故障樣本對應的診斷代碼；所有故障樣本均分配有診斷代碼。