[发明专利]道岔动作电流曲线的特征提取方法及道岔故障诊断方法

说明书

技术领域

本发明涉及铁路领域里道岔故障诊断方法，特别涉及一种利用值投影及柱状图的道岔动作电流曲线的特征提取方法，以及利用该特征提取方法进行道岔故障诊断的方法。

背景技术

道岔的主要作用是引导车轮的运行方向以实现列车的转线和跨线运行，是保障铁路运输安全与效率的关键设备之一。

我国铁路网规模庞大，覆盖地域辽阔，气候条件复杂多样，不同的运营模式和列车装备条件等都对道岔的应用形成了巨大的挑战。加之铁路线路运输繁忙，道岔转换频繁，在长时间的使用过程中会产生磨损，并且由于道岔处于露天使用状态，很容易出现异物堵塞等情况，其机械状态也易发生变化，造成道岔的误动作，不动作或不完全动作，引发列车脱轨、挤岔等事故。长期以来，我国对道岔设备的维修方式仍采用传统的故障修和周期修的方式，主要依靠维护人员定期浏览微机监测采集到的道岔转辙机动作电流、电压曲线，通过与正常运行道岔的监测数据作对比，来识别道岔故障。这种人工定期维修方式对维护人员的工作经验依赖较高，容易出现误判和漏判等情况，严重影响维修效率，不能满足铁路运输发展的需求。因此，迫切需要改变传统的道岔故障诊断及维护方式，采用新的智能诊断方法，实现从基于故障修和周期修的维修模式向状态修模式的转变。

智能故障诊断面临的难题之一是如何发现故障特征知识。道岔工作机理复杂，在道岔转换过程中，道岔转辙机的动作电流及道岔转换阻力等的变化特性存在很大的不确定性，如何基于道岔动作电流曲线来提取故障特征并实现故障诊断是极具挑战的难题。

发明内容

为提高铁路运输系统安全和效率，解决道岔故障诊断问题中故障特征知识的发现和识别问题，本发明提供一种道岔动作电流曲线的特征提取方法及道岔故障诊断方法，具体如下：

一种道岔动作电流曲线的特征提取方法，包括如下步骤：

S310：获取道岔动作的电流数据，以道岔动作时间为横坐标，离散的电流数据为纵坐标，生成道岔动作电流曲线；

S320：将道岔动作电流曲线转换到投影坐标系，投影坐标系横轴为电流值区间，投影坐标系的纵轴为道岔动作电流曲线上各电流值区间内所包含的离散点的数量；

S330：在所述道岔动作电流曲线上包括三个道岔动作区段，分别为解锁区、转换区、锁闭区；确定所述投影坐标系下各道岔动作区段的分段；

S340：输出各电流值区间的开始点与结束点。

进一步地，S330包括如下步骤：

S331，确定投影坐标系下的极大值柱状图区间；

S332，确定投影坐标系下的转换区的左右两个边界；

S333，确定解锁区的结束点和锁闭区的起始点。

进一步地，步骤S331：确定投影坐标系下的极大值柱状图区间：采用遗传优化算法，将分段间隔、分段数量作为遗传算法要优化的目标，采用遗传算法寻找最优的分段参数，使得所述道岔动作电流曲线中电流值变化平缓的区域内的电流数据均落入一个电流值区间内形成极大值柱状图区间，投影后得到所述投影坐标系下的极大值柱状图区间。

或者，步骤S331：比较与极大值柱状图区间相邻两个区间的柱状图的大小，如果极大值柱状图区间的相邻的两个电流值区间所包含的离散点数量与极大值柱状图区间所包含的离散值的绝对值之差小于设定门限值，则认为转换区没有完全落入极大值柱状图区间，继续调整电流值区间的分段数量与分段间隔，直到极大值柱状图区间的相邻的两个电流值区间所包含的离散点数量与极大值柱状图区间所包含的离散值的绝对值之差大于设定门限值，确定出极大值柱状图区间。

进一步地，

步骤S332：在确定了极大值柱状图区间后，选择电流数据的离散点对应的时间的5％～95％的部分作为转换区以减少波动值及噪声对分段的影响，

步骤S333：确定解锁区的结束点和锁闭区的起始点：转换区开始点为解锁区的结束点，转换区结束点作为锁闭区的起始点。

进一步地，道岔动作电流曲线上的每个离散点的电流值和动作时间均被记录在数据库中，从而使得在所述投影坐标系下的每个电流数据均能与原道岔动作电流曲线上的电流值相对应。

一种道岔故障诊断方法，包括步骤：

S100：从铁路相关部门的微机监测系统中获取需要的道岔的工作电流曲线；

S200：选取正常道岔和故障道岔的工作电流曲线作为样本，用以后续步骤的诊断模型训练；

S300：利用上述的道岔动作电流曲线的特征提取方法，区分道岔动作电流曲线的动作过程，进行特征提取，提取每个道岔动作过程的特征；