[發明專利]一種磁懸浮列車及其列車的懸浮系統故障檢測方法和系統

有效

• 申請號: 202010529041.5
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111460392B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 龍志強;周旭;王平;翟明達;竇峰山
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G06F17/18
• 分類號: G06F17/18;G01M17/08
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 劉曉菲

本發明公開了一種列車的懸浮系統故障檢測方法，包括：針對每一種工況，獲取該工況下的M個健康樣本作為訓練樣本得到特征矩陣，通過PCA技術進行降維；通過計算主成分矩陣與主成分矩陣均值之間的歐式距離，得出距離數據集合；基于服從正態分布的距離數據集合的均值及標準差，建立該工況下的故障報警閾值；在磁懸浮列車的運行過程中，針對任一次待測樣本，當待測樣本的主成分矩陣與主成分矩陣均值之間的歐式距離大于預先建立的目標工況下的故障報警閾值時，確定懸浮系統故障。應用本申請的方案，無需構建其他變量，計算簡單方便，且檢測精度高的優點。本申請還提供了一種列車的懸浮系統故障檢測系統以及一種磁懸浮列車，具有相應技術效果。

技術領域

本發明涉及故障檢測技術領域，特別是涉及一種磁懸浮列車及其列車的懸浮系統故障檢測方法和系統。

背景技術

隨著中低速磁懸浮列車的運營與普及，懸浮系統作為列車最重要的運行系統之一，它的安全性、穩定性和可靠性受到人們的廣泛關注。在磁浮列車行駛過程中，一旦懸浮系統發生故障，列車將無法懸浮，造成財產損失和人員傷亡。如果能在列車運營時，監測磁浮列車的懸浮間隙，分析其運行情況，在懸浮系統發生故障前或剛出現故障時實現對故障的檢測和報警，那么可以很大程度上避免出現不可挽回的事故。因此，如何準確實現對懸浮系統的在線故障檢測，是目前減少傷亡事故的當務之急。

綜上所述，如何有效地實現對懸浮系統的在線故障檢測，是目前本領域技術人員急需解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種磁懸浮列車及其列車的懸浮系統故障檢測方法和系統，以有效地實現對懸浮系統的在線故障檢測。

為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：

一種列車的懸浮系統故障檢測方法，包括：

針對磁懸浮列車的每一種運行工況，獲取該運行工況下的M個健康樣本作為訓練樣本；其中，所述M為正整數，每個訓練樣本均由預設數量的懸浮間隙數據構成；

基于M個所述訓練樣本獲得該運行工況下的特征矩陣，并通過主成分分析PCA技術對所述特征矩陣進行降維，得到該運行工況下的M個所述訓練樣本的主成分矩陣；

通過計算所述主成分矩陣與主成分矩陣均值之間的歐式距離，得出由M個距離值構成的距離數據集合；

將所述距離數據集合變換為服從正態分布的距離數據集合之后，基于服從正態分布的距離數據集合的均值以及標準差，建立該運行工況下的故障報警閾值；

在所述磁懸浮列車的運行過程中，針對任意一次待測樣本，當所述待測樣本的主成分矩陣與所述主成分矩陣均值之間的歐式距離大于預先建立的目標工況下的故障報警閾值時，確定所述磁懸浮列車的懸浮系統故障；其中，所述目標工況為獲取所述待測樣本時所述磁懸浮列車所處于的運行工況。

優選的，還包括：

在將所述距離數據集合變換為服從正態分布的距離數據集合之后，基于服從正態分布的距離數據集合的均值以及標準差，建立該運行工況下的故障預警閾值；其中，所述故障預警閾值低于該運行工況下的故障報警閾值；

在所述磁懸浮列車的運行過程中，針對任意一次待測樣本，當所述待測樣本的主成分矩陣與所述主成分矩陣均值之間的歐式距離小于等于預先建立的目標工況下的故障報警閾值，且大于預先建立的目標工況下的故障預警閾值時，輸出懸浮系統故障預警提醒信息。

優選的，該運行工況下的故障報警閾值表示為： +3，該運行工況下的故障預警閾值表示為+2。

優選的，所述針對磁懸浮列車的每一種運行工況，獲取該運行工況下的M個健康樣本作為訓練樣本，包括：

針對磁懸浮列車的每一種運行工況，利用寬度為p的移動時間窗口進行M次移動，獲取該運行工況下的M個健康樣本作為訓練樣本。