基于VQ-DTW的列車運(yùn)行數(shù)據(jù)健康管理.pdf

1、隨著我國(guó)高速鐵路事業(yè)的蓬勃發(fā)展，列車的安全可靠性日趨重要。列車運(yùn)行數(shù)據(jù)能夠反映列車設(shè)備的工作狀況，受環(huán)境因素的影響，對(duì)列車運(yùn)行數(shù)據(jù)缺乏準(zhǔn)確判斷和健康分析，從而造成列車安全隱患和運(yùn)行效率的降低，同時(shí)也對(duì)列車的維護(hù)檢修造成困難。
　　健康管理技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年來(lái)的研究和應(yīng)用，在航空航天和衛(wèi)星系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和元部件故障診斷領(lǐng)域得到長(zhǎng)足的發(fā)展。本文以狀態(tài)檢修為突破點(diǎn)，引入了列車運(yùn)行數(shù)據(jù)的健康管理概念。狀態(tài)檢修能夠盡早對(duì)列車的潛在故障實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)和

2、識(shí)別，同時(shí)對(duì)列車設(shè)備的工作狀態(tài)能夠進(jìn)行健康管理和故障預(yù)測(cè)。采用健康管理技術(shù)，將傳統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷轉(zhuǎn)變?yōu)榛谥悄芩惴ǖ木C合管理，為列車的高效運(yùn)營(yíng)維護(hù)提供了技術(shù)基礎(chǔ)。
　　根據(jù)列車運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)際需求，綜合歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及列車測(cè)試數(shù)據(jù)，本文重點(diǎn)進(jìn)行列車運(yùn)行數(shù)據(jù)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷研究，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)性高、準(zhǔn)確度高、適用面廣的列車運(yùn)行數(shù)據(jù)健康管理平臺(tái)。同時(shí)，結(jié)合語(yǔ)音識(shí)別與模式識(shí)別的相似性，將語(yǔ)音信號(hào)處理領(lǐng)域的兩個(gè)成熟算法VQ和DTW

3、引入列車運(yùn)行數(shù)據(jù)的健康管理領(lǐng)域。
　　基于VQ/DTW的列車運(yùn)行數(shù)據(jù)健康管理平臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)在線的狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷和故障預(yù)測(cè)，保證列車安全高效運(yùn)行。同時(shí)能夠結(jié)合列車設(shè)備參數(shù)，將性能測(cè)試和日常運(yùn)行產(chǎn)生的大量歷史檢測(cè)數(shù)據(jù)和歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)分析綜合，作為模式庫(kù)中的參考樣本，用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的比對(duì)和匹配。
　　針對(duì)列車運(yùn)行數(shù)據(jù)可能出現(xiàn)的跳變、缺失、噪聲、冗余等異常數(shù)據(jù)，進(jìn)行相應(yīng)預(yù)處理后，采用VQ作為訓(xùn)練方法，將大量歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行迭代訓(xùn)

4、練后所得的最優(yōu)碼本作為模式庫(kù)中的參考樣本。然后，運(yùn)用DTW將實(shí)時(shí)列車運(yùn)行數(shù)據(jù)與參考樣本比對(duì)，求出動(dòng)態(tài)規(guī)整距離，作為兩個(gè)時(shí)間序列相似度的量化指標(biāo)。依據(jù)歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以及相似性比對(duì)的結(jié)果，得到列車狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷結(jié)果，從而確定列車設(shè)備的工作狀態(tài)，大大減少了誤報(bào)漏報(bào)率。
　　結(jié)果表明，基于VQ/DTW的列車運(yùn)行數(shù)據(jù)健康管理的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性能滿足高速列車的實(shí)際需求，有效消除了列車運(yùn)行數(shù)據(jù)的測(cè)量噪聲和跳變的影響，保障列車安全高效運(yùn)行，具有較