[发明专利]基于传感器信息感知的接触网吊弦故障诊断报警方法

说明书

本发明涉及一种基于加速度传感器的接触网吊弦故障诊断方法，具体如下：在接触网吊弦中安装用于测量垂直加速度和水平加速度的传感器；对传感器采集数据进行预处理，然后计算每一跨预处理后数据的时域和频域统计特征，选择显著特征建立支持向量机模型；接着使用训练好的支持向量机模型对该组数据进行故障诊断，判断吊弦是否为故障，若诊断为故障，则对故障数据进行独立成分分析，将其与正常情况时的阈值进行比较，判断异常时间段，根据列车运行时速，判断故障区间及故障位置。本发明的方案可以通过后台实时对吊弦进行监测，并进行故障诊断及定位，能及时发出故障报警信息，通知维修人员展开维修工作。

技术领域

本发明涉及接触网智能监测技术领域，具体涉及一种基于传感器信息感知的接触网吊弦故障诊断报警方法。

背景技术

受电弓和接触网系统是电气化铁路的重要设备之一，接触网故障在电气化铁路设备故障中所占比例很大，而吊弦是高速铁路接触网设备的重要零部件，安装在承力索和接触线之间，其主要作用是控制接触线高度，保证弓网关系安全和良好的受流质量，高铁接触网运行的过程中由于气象或外部因素的影响均可能出现了整体吊弦折断或断股的现象。一旦发生吊弦断裂故障，会造成运营中断，给国民经济带来重大损失甚至会威胁到人民的生命安全。

目前的接触网故障检测主要在接触网可靠性和维修策略方面展开：接触网可靠性方面，通过对吊弦寿命特征的分析，对接触网强度可靠性分析，设计相应的失效模型，以对维修策略进行优化，能基本实现理想预警，但未考虑实际气象等的影响；接触网维修策略方面，通过分析现行的接触网维修策略与组织模式，设计相应的维修策略数学模型，能实现维修策略的优化，但对于故障不能有很好的诊断和通知。现有从接触网可靠性出发的研究，需要从物理结构，化学性能等方面建立失效模型，未考虑吊弦在运行中气象、摩擦等外界的影响，缺乏一定的实用性；而从接触网维修策略出发的，能实现维修的及时性及系统性，但对于故障诊断有一定的功能缺乏。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于传感器信息感知的接触网吊弦故障诊断报警方法，可以实时对吊弦状态进行监测、故障诊断及定位，及时发出故障，通知维护人员及时维修。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种基于加速度传感器的接触网吊弦故障诊断方法，具体步骤如下：

1)在接触网吊弦中安装用于测量垂直加速度和水平加速度的传感器；

2)采用最大最小值法对传感器采集数据进行预处理，计算每一跨中预处理后数据的时域和频域统计特征，选择显著特征；

3)使用支持向量机方法训练好的模型进行故障诊断，判断吊弦是否为故障，若诊断为故障，则对故障数据进行独立成分分析；

4)使用独立成分分析的方法，将故障数据与正常情况时的阈值(控制限)进行比较，判断异常时间，根据列车运行时速，判断故障区间及故障位置。

步骤1)中，所述的接触网吊弦中为：在承力索支持点、承力索跨中、接触线定位点和接触线跨中。

步骤2)中，所述预处理的方式为归一化消除量纲。

步骤2)中，计算每一跨中预处理后数据的时域和频域统计特征中，包括：

承力索跨中垂直加速度的波形因子、峭度因子、均方根频率、频率标准差；

承力索跨中水平加速度的最大值、最小值、峰值、标准差、峭度、均方根、波形因子、峰值因子、峭度因子、脉冲因子、裕度、重心频率、均方频率、频率方差；

接触线跨中垂直加速度的最大值、最小值、均值、绝对值的平均值、峰值、标准差、峭度、均方根、波形因子、峰值因子、峭度因子、脉冲因子、裕度、重心频率、均方频率、频率方差；

接触线跨中水平加速度的标准差、均方根、波形因、峭度因子。