[发明专利]基于特征相似度的道岔健康状态的诊断方法与可视化方法

说明书

本发明公开了一种基于特征相似度的道岔健康状态的诊断方法与可视化方法，诊断方法包括首先对转辙机电流监测数据进行补齐、归一化和合并预处理，然后提取其四阶累积量特征并采用主成分分析法进行降维，计算降维特征与健康特征模板之间的调整余弦相似度作为道岔健康状态的定量评价指标，可视化方法包括根据健康状态从动作次数、动作时间等多个维度对道岔动作时的健康状态进行可视化展示。本发明从宏观及微观角度对道岔的健康状态进行了可视化展示，不仅能够直观地展现道岔的历史健康状态信息，还能为道岔智能运维的故障分析、维修养护决策提供直观的参考依据。

技术领域

本发明涉及轨道交通智能运维领域，具体涉及一种基于特征相似度的道岔健康状态的诊断方法与可视化方法。

背景技术

在数据可视化领域中，数据可视化技术旨在利用计算机图形学的相关理论与方法，将潜藏于众多数据中的现象和规律转化为视觉感知的图形、图像表达出来，帮助人们更直观、有效地理解和分析数据，创造价值。

道岔作为铁路信号系统的重要基础设备，是轨道的薄弱环节之一，对铁路列车行车安全与运输效率有决定性意义。目前，各铁路运营单位、集中监测系统厂家都积累了大量道岔动作时的转辙机监测数据，围绕如何利用监测数据准确评价道岔的工作状态，诊断和预测设备故障等问题做了许多研究，但很少在面向智能运维的道岔健康状态可视化方面进行研究。

目前，集中监测系统能实时监测并展示道岔转动时的转辙机动作电流曲线，对于道岔故障诊断的结果需由人工凭经验对动作曲线进行定性诊断和复核。

实际工作中，一个车站有多组道岔，一组道岔每天有多次动作，电务运维人员难以对每次道岔动作的三相电流进行一一查看，应用最多的超限报警只能在故障发生后才了解道岔的工作状态。对于多个道岔和道岔多次动作产生的大量动作曲线，人工逐条分析的时效性差，也难以集中在一个界面上可视化展示，并且采用人工逐条诊断的方法无法快速和直观地掌握所有道岔的健康状态。

此外，对于存在大量的道岔历史监测数据，目前基于动作曲线展示方法难以直观体现不同道岔在不同动作时间的健康状态，也无法可视化展示道岔每次动作时的健康状态的连续变化过程。目前的曲线展示和健康状态分析方法不适应智能运维的可视化需求。

发明内容

本发明针对现有技术中的上述不足，提供了一种能够解决现有技术中道岔工作状态诊断准确性不足的问题的基于特征相似度的道岔健康状态的诊断方法与可视化方法。

为解决上述技术问题，本发明采用了下列技术方案：

提供了一种基于特征相似度的道岔健康状态的诊断方法，其包括以下步骤：

S1、采集转辙机在目标道岔的完成一次转换动作时的三相交流电，并对三相交流电进行处理后作为目标道岔的运行状态特征值；

S2、对运行状态特征值进行主成分分析，得到目标道岔的降维特征值；

S3、根据目标道岔的历史转换动作数据，计算其历史降维特征值，并采用历史降维特征值计算目标道岔的健康特征模板；

S4、计算目标道岔的降维特征值和健康特征模板间的调整余弦相似度；

S5、根据调整余弦相似度，评价目标道岔本次动作时的健康状态。

进一步地，处理得到目标道岔的运行状态特征值的方法为：

S1、当道岔完成一次转换动作时，采集转辙机的三相动作电流，分别记为i_A、i_B、i_C，其中下标A、B和C分别表示三相交流电的相序；

S2、采用末尾补零方法将三相动作电流分别补齐为包含设定长度的数据序列；