基于VQ-DTW的列車運行數據健康管理.pdf

1、隨著我國高速鐵路事業(yè)的蓬勃發(fā)展，列車的安全可靠性日趨重要。列車運行數據能夠反映列車設備的工作狀況，受環(huán)境因素的影響，對列車運行數據缺乏準確判斷和健康分析，從而造成列車安全隱患和運行效率的降低，同時也對列車的維護檢修造成困難。
　　健康管理技術經過幾十年來的研究和應用，在航空航天和衛(wèi)星系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測和元部件故障診斷領域得到長足的發(fā)展。本文以狀態(tài)檢修為突破點，引入了列車運行數據的健康管理概念。狀態(tài)檢修能夠盡早對列車的潛在故障實現監(jiān)測和

2、識別，同時對列車設備的工作狀態(tài)能夠進行健康管理和故障預測。采用健康管理技術，將傳統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷轉變?yōu)榛谥悄芩惴ǖ木C合管理，為列車的高效運營維護提供了技術基礎。
　　根據列車運行數據的實際需求，綜合歷史監(jiān)測數據以及列車測試數據，本文重點進行列車運行數據的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷研究，設計實現了實時性高、準確度高、適用面廣的列車運行數據健康管理平臺。同時，結合語音識別與模式識別的相似性，將語音信號處理領域的兩個成熟算法VQ和DTW

3、引入列車運行數據的健康管理領域。
　　基于VQ/DTW的列車運行數據健康管理平臺，能夠實現在線的狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷和故障預測，保證列車安全高效運行。同時能夠結合列車設備參數，將性能測試和日常運行產生的大量歷史檢測數據和歷史統(tǒng)計數據進行相應分析綜合，作為模式庫中的參考樣本，用于實時數據的比對和匹配。
　　針對列車運行數據可能出現的跳變、缺失、噪聲、冗余等異常數據，進行相應預處理后，采用VQ作為訓練方法，將大量歷史數據進行迭代訓

4、練后所得的最優(yōu)碼本作為模式庫中的參考樣本。然后，運用DTW將實時列車運行數據與參考樣本比對，求出動態(tài)規(guī)整距離，作為兩個時間序列相似度的量化指標。依據歷史統(tǒng)計數據以及相似性比對的結果，得到列車狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷結果，從而確定列車設備的工作狀態(tài)，大大減少了誤報漏報率。
　　結果表明，基于VQ/DTW的列車運行數據健康管理的實時性和準確性能滿足高速列車的實際需求，有效消除了列車運行數據的測量噪聲和跳變的影響，保障列車安全高效運行，具有較