[發明專利]多服役工況下列車牽引系統故障診斷方法、系統及介質

在審

• 申請號: 202210388005.0
• 申請日: 2022-04-13
• 公開（公告）號: CN114994426A
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 陳志文;柯浩彬;樊欣宇;李學明;楊超;彭濤;陽春華
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 包雨函

本發明涉及軌道列車牽引系統故障診斷技術領域，公開了一種多服役工況下列車牽引系統故障診斷方法、系統及介質；該方法對預先構建的故障診斷模型框架進行訓練得到目標多通道域自適應圖卷積網絡模型，并基于目標多通道域自適應圖卷積網絡模型進行故障診斷，這樣，基于故障診斷模型框架不僅能夠提取數據特征，同時注重于數據關聯性，可以在一定程度上使得所需故障樣本數量顯著降低，可以解決服役工況的多樣性和故障樣本的稀缺性問題，為小樣本下的牽引系統故障診斷提供了可行途徑，可以及時診斷軌道列車牽引系統的微小故障。

技術領域

本發明涉及軌道列車牽引系統故障診斷技術領域，尤其涉及一種多服役工況下列車牽引系統故障診斷方法、系統及介質。

背景技術

隨著軌道列車的長期運行，其牽引系統關鍵部件容易隨著使用時間的增長而出現一些故障。如果沒有及時檢修，很可能降低列車工作性能甚至危及乘客人身安全，因此針對軌道列車的故障診斷系統設計日益成為研究的重點，其中，電力牽引系統(簡稱牽引系統)是軌道列車主要的動力來源，也是軌道列車穩定運行的核心子系統，在一些動車組中，牽引系統主要由高壓電器(牽引變壓器、預充電電路等)、牽引變流器(整流器、中間直流環節、逆變器)、牽引電機和牽引控制單元級聯構成。同時，牽引系統是故障發生頻率最高的子系統之一，牽引系統各個部件很容易隨著運行時間的增長而出現老化，損壞等情況，最終導致牽引系統無法正常工作。由于軌道列車的故障導向安全準則，使列車長期處于安全保護狀態，降低了工作效率，若列車發生故障，則必須停車檢修，因此故障數據收集時間較短，導致故障數據樣本少；同時，在軌道列車實際運行過程中，牽引系統多數情況處于正常服役工況，即使是故障發生時，也只是做一個故障是否發生的邏輯判斷，這是由于缺乏實時有效的故障診斷策略，導致故障類型標簽獲取困難，這些都導致軌道列車的故障診斷面臨著小樣本問題。

同時牽引系統運行的多服役工況是導致診斷模型泛化性能有限的主要原因。牽引系統的工作狀態包括啟機和運行階段。當工作在啟機階段時，列車仍處于停車階段；當在運行階段時，牽引系統經歷加速、惰行、常規制動減速、故障情況下減速或停車等不同服役工況。因為牽引系統運行服役工況的時變性以及運行環境的復雜性，使得觀測變量的關聯性會隨著服役工況的變化而發生改變，使得原本關聯模型的參數關系發生變化，導致牽引系統小樣本下的故障診斷復雜，泛化性能差。

目前傳統的建模方法可以建立牽引系統各設備之間的機理模型，但也忽略了強耦合設備間的關聯性，因此難以做到微小故障的診斷。此外，由于系統設備之間的關聯作用存在一定的由電氣連接方式決定的結構化特征，因此，無法通過各設備之間的簡單疊加來建立一體化模型?？梢姡F有技術中，難以及時診斷軌道列車牽引系統的微小故障。

發明內容

本發明提供了一種多服役工況下列車牽引系統故障診斷方法、系統及介質，以解決現有技術中，難以及時診斷軌道列車牽引系統的微小故障。

為了實現上述目的，本發明通過如下的技術方案來實現：

第一方面，本發明提供一種多服役工況下列車牽引系統故障診斷方法，包括：

S1：采集牽引系統在不同服役工況以及不同故障狀態下的三相電流原始數據，并為所述三相電流原始數據添加故障類型標簽；

S2：對所述三相電流原始數據進行預處理得到故障診斷數據集，并根據服役工況情況將所述故障診斷數據集劃分為源域數據集和目標域數據集；

S3：將所述源域數據集和目標域數據集輸入預先構建的故障診斷模型框架，以總體損失函數作為網絡訓練指標，基于反向傳播算法進行訓練得到目標通道域自適應圖卷積網絡模型；

S4：將待診斷牽引系統的三相電流數據輸入所述目標通道域自適應圖卷積網絡模型進行故障診斷。

第二方面，本申請提供一種多服役工況下列車牽引系統故障診斷系統，包括存儲器、處理器以及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執行所述計算機程序時實現上述第一方面所述方法的步驟。