[发明专利]一种道岔异常预警与故障诊断方法

说明书

本发明提出了一种道岔异常预警与故障诊断方法，包括以下步骤：(1)基于待测道岔的历史数据，选取其标准动作曲线；(2)采用聚类算法对待测动作曲线进行分段；若无法正确分段，则转到步骤(3)，否则转到步骤(4)；(3)比较待测动作曲线中功率曲线与所有故障样本的功率曲线，寻找功率曲线最相似的故障样本，认定待测动作曲线存在所找到的故障样本对应的故障；(4)对待测动作曲线的每一段，提取第一类特征；(5)将其与标准动作曲线进行对比，判断待测动作曲线为异常还是正常。本发明相比于现有分段法更具有普适性；同时，相比于现有技术选取的标准曲线更为科学，可靠性更高；此外，实现了自适应诊断，对人员需求更少，效率更高。

技术领域

本发明属于轨道交通技术领域，涉及一种预警与诊断方法，尤其是道岔异常预警与故障诊断方法。

背景技术

截止到2016年底，中国的高速铁路网总里程已经超过了20000公里，占据了世界高铁总里程的60％以上。高铁不断增长的速度也需要更加可靠的铁路系统来保障运输的安全和有效性。作为高铁系统的一个关键的设备，道岔的故障率在整个信号故障中占比最高，影响了高铁运输的效率。目前提速道岔采用的转辙机通常为三相交流电的转辙机，由于转辙机部件损耗、异物卡阻、天气影响等等原因，道岔的转换会出现不到位的情况，严重影响列车的正常运行，甚至会有脱轨、挤岔等危险的事故发生。

目前在一些铁路线上安装了微机监测设备，用来采集关键的信号，并给现场人员的判断提供参考。对道岔动作曲线的数据采集就是由微机监测系统完成的，利用实时采集的曲线，我们可以随时掌握道岔的电气特性、时间特性和机械特性。但是实际使用的道岔故障诊断方法只是停留在人工判断或者是简单的阈值判定。人工判断主要依靠专家的经验，界限模糊；而由于同种类型的转辙机也会因为安装的道岔钢轨型号不同而有转换时间不同、转换电流不同等区别(如图1a、图1b、图1c和图1d所示)，阈值判定不具有普适性，在实际应用中带来不便，甚至会发生误判。因此如何实现普适的、准确的道岔故障诊断，如何让现场人员简单地进行诊断操作，实现及时的预警和报警是一个值得研究的课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种道岔异常预警与故障诊断技术，以实现对道岔异常和故障的准确预警与诊断并具有普适性。

为了达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种道岔异常预警与故障诊断方法，包括以下步骤：

(1)基于待测道岔的历史数据，选取所述待测道岔的标准动作曲线，作为比对标准；

(2)采用聚类算法对待测道岔的待测动作曲线进行分段；若无法正确分段，则转到步骤(3)，否则转到步骤(4)；

(3)比较所述待测动作曲线中功率曲线与所有故障样本的功率曲线，寻找功率曲线最相似的故障样本，认定所述待测动作曲线存在所找到的故障样本对应的故障；

所述故障样本为已知的，包括对应的功率曲线和对应的诊断代码；

(4)对所述待测动作曲线的每一段，提取第一类特征；第一类特征为用于预警的特征；

(5)将所述步骤(4)中提取的第一类特征，与所述标准动作曲线进行对比，判断所述待测动作曲线为异常还是正常。

所述正确分段根据对道岔的正常的动作数据总结得到；优选地，所述标准动作曲线为标准动作电流曲线；所述正确分段的充分条件是：所述步骤(2)中的待测动作曲线能够划分为三段，并且最后一段的数值处于所述标准动作曲线的最后一段的数值的±20％的区间内。

所述步骤(3)中寻找到功率曲线最相似的故障样本后，返回所找到的故障样本对应的诊断代码；所有故障样本均分配有诊断代码。