[發明專利]一種基于LSTM模型的軸承溫度預測和報警診斷方法

有效

• 申請號: 202010091305.3
• 申請日: 2020-02-13
• 公開（公告）號: CN111351664B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 楊陽;杜紅梅;李夫忠;巫啟書
• 申請（專利權）人: 成都運達科技股份有限公司
• 主分類號: G01M13/04
• 分類號: G01M13/04
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 李朝虎

本發明公開了一種基于LSTM模型的軸承溫度預測和報警診斷方法；首先生成軸承溫度預測模型，再根據實時監測溫度獲取模型輸入數據，然后預測目標軸位溫度數據；最后根據溫度報警機制判斷軸承運行狀態，輸出報警結果。本發明通過輔助軸位溫度值進行目標軸位的溫度預測，采用長短時記憶網絡模型，避免了基于溫度傳感器的軸承故障報警系統在使用過程中會受到溫度跳變和溫度保持不變干擾，而出現誤報和漏報，可以分析時間序列中的關聯關系、預測時間序列數據的趨勢，同時也克服了其他神經網絡無法長時間預測的缺陷?？梢愿珳蔬M行溫度報警。

技術領域

本發明涉及鐵路運輸安全監控以及列車故障檢測技術領域，具體涉及一種基于LSTM遞歸神經網絡模型的轉向架滾動軸承溫度預測以及溫度報警機制研究。

背景技術

隨著我國高速、重載鐵路和城市軌道交通的快速發展，對軌道交通車輛運營和維護提出了挑戰，而滾動軸承時是列車轉向架關鍵部件之一，其運行狀態直接影響列車的穩定性和安全性，因此突破高速列車關鍵部件健康狀態監測和在線故障診斷技術，是保障高速列車安全高效運行的重要途徑。若干公司研發的轉向架滾動軸承故障監測系統中，均采用溫度傳感器采集軸承運行時的溫度，并分別通過監測測點溫度是否超過監測系統設定的閾值，判斷對應滾動軸承是否出現故障，從而觸發報警。

然而，溫度傳感器會因為電磁干擾出現溫度跳變；溫度傳感器自身損壞或溫度傳感器與焊接部分松動而長時間保持不變?；跍囟葌鞲衅鞯妮S承故障報警系統在使用過程中會受到溫度跳變和溫度保持不變干擾，而出現誤報和漏報。因此，為了提高軸承報警系統的準確性和穩定性，降低報警系統的錯報率和誤報率，迫切需要發明一種新的軸溫監測技術。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：現有轉向架故障診斷系統中出現的由于傳感器損壞、電磁干擾等引起的誤報以及減少機車大功率運行等正常軸溫升高的溫度報警問題，軸承報警系統的準確性和穩定性不夠。

為解決上述技術問題。

本發明通過下述技術方案實現：

本發明提供一種基于LSTM模型的軸承溫度預測和報警診斷方法，包括以下步驟：

S1、獲取第i時刻下機車目標軸軸位的軸溫、輔助軸軸位的軸溫、目標軸和輔助軸的軸端環境溫度、機車運行參數數據，；

S2、對S1獲取的數據進行預處理得到第i時刻下的數據輸入參數；

S3、先將預處理后的輸入參數輸入預測時間步長為n的軸溫LSTM預測模型，該軸溫LSTM預測模型是由歷史軸溫數據參數和對應時刻機車運行參數經LSTM模型搭建并訓練得到；再將軸溫LSTM預測模型輸出結果進行反標準化處理后得到第i+n時刻下目標軸溫的預測值；

S4、獲取第i+n時刻下機車目標軸溫的實測值；

S6、將第i+n時刻下目標軸軸位的軸溫預測值和實測值間的差值與設定的警告閾值進行比較，輸出警告結果。

所述機車運行參數包括：機車運行里程和速度。