[發明專利]一種基于多層LSTM的動車組軸箱軸承溫度預測方法

在審

• 申請號: 201910540256.4
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN110210174A
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 劉磊;宋冬利;張衛華;常振臣;張海峰
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06Q10/04;G06Q50/30;G06N3/04
• 代理公司: 成都華飛知識產權代理事務所(普通合伙) 51281
• 代理人: 徐鴻

本發明涉及動車組軸箱技術領域，具體涉及一種基于多層LSTM的動車組軸箱軸承溫度預測方法，包括：采集軸箱軸承溫度、環境溫度、列車速度的信息數據，然后將采集到的信息數據分別進行分組；然后將分組好的數據分別依次進行去重，去異常值，歸一化處理，然后將歸一化后的各組數據作為輸入數據輸入LSTM模型中，得到軸承溫度的LSTM輸出預測值，再將軸承溫度進行反歸一化處理，得到預測軸承溫度值。本發明每次計算模型的輸入相應地往后滑移一分鐘，通過不斷滑移、不斷更新軸箱軸承未來溫度的走勢，能有效預測未來一段時間的軸箱軸承溫度，給應急處理預留一定的時間，減少對乘客行程的影響。

技術領域

本發明涉及動車組軸箱技術領域，具體涉及一種基于多層LSTM的動車組軸箱軸承溫度預測方法。

背景技術

動車、全稱動力車輛，是指軌道交通系統中裝有動力裝置的車輛，包括機車和動力車廂兩大類。動車裝配有驅動車輪，而與之相對應的無驅動裝置的車輛就是拖車。列車要能在軌道上正常運行，就必須有動車為整列火車提供足夠牽引力，但可以不掛沒有動力的拖車。動車是安裝有車輪驅動機器設備的鐵路車輛，而不是動車組。不僅高速列車中有動車，所有火車類型的交通工具、包括常速動車組、普速列車、地鐵列車、輕軌列車、單軌列車和磁懸浮列車等都有動車。

截止2018年底，中國共有動車組3256標準組，共計26048輛，而每輛車有8個軸箱軸承；軸箱軸承承受載荷大，運行工況惡劣多變，每年都會有大量的軸箱軸承損壞導致列車降速運行而晚點，甚至臨時停車。軸箱軸承是保證高速動車組安全、高效運行的核心零部件之一，因此對高速動車組的軸箱軸承狀態監測具有非常實際的研究價值。現有的技術是通過車載動車組軸溫報警系統進行報警，報警系統通過雙通道的溫度傳感器采集溫度數據，來實現冗余采集，當檢測溫度達到車載邏輯設定的絕對閾值或差值閾值后，車載軸溫報警系統報警。

但是，現有技術只是考慮了溫度這一個單變量，沒有考慮速度，環境溫度等因素，而這些因素對軸箱軸承溫度有極大影響。另外，現有技術一旦出現熱軸預警就要限速運行(250Km/h)，一旦出現熱軸報警，列車將限速(40Km/h)。報警后，到前方站后還要停車檢查，因此一旦出現這倆類報警，必然導致列車晚點，甚至長時間臨時停車，必然對乘客行程安排造成影響。

為此，本發明提供一種考慮列車速度、環境溫度等關鍵因素，能實現預測未來一段時間的軸箱軸承溫度趨勢，給應急處理預留一定的時間，基于多層LSTM的高速動車組軸箱軸承溫度預測方法。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于多層LSTM的動車組軸箱軸承溫度預測方法，通過將傳感器采集的軸箱軸承溫度、速度、環境溫度的實時數據進行預處理后，輸入到LSTM模型中，每次計算模型的輸入相應地往后滑移一分鐘，通過不斷滑移不斷更新軸箱軸承未來溫度的走勢，如果軸箱軸承溫度正常，那么未來預測的溫度也是正常走勢，如果軸箱軸承溫度異常，那么預測出來的未來溫度數據也是異常的，如未來預測溫度超過軸箱軸承報警閾值，即可實現提前預警。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種基于多層LSTM的動車組軸箱軸承溫度預測方法，包括以下步驟：

S1.采集軸箱軸承溫度、環境溫度、列車速度的信息數據，然后將采集到的信息數據分別進行分組；

S2.將分組好的數據分別進行去重，且一分鐘對應一個數據；

S3.采用4分位數法分別對每組數據進行去異常值；

S4.分別對每組數據進行歸一化處理；

S5.將歸一化后的各組數據作為輸入數據輸入LSTM模型中，得到軸承溫度的LSTM輸出預測值z；

S6.將軸承溫度進行反歸一化處理，得到預測軸承溫度值Z，Z＝z*150。