基于神经网络的道岔智能故障诊断方法的研究

电流为 纵 轴 、 间 为横 轴 ， １ 时 以 ０毫 秒 为 测 量 间 隔 的 各 电 流 值 逐 点 连 接 绘制 而 成 的 曲线 ． 涵 了道 岔 转 蕴 换 过程 中 的电气 特 性 和机 械特 性 。
取
３２ 道岔 智能故 障诊断 的实现步 ．
骤
利 用 基 于 神 经 网络 的信 息 融
２ 道 岔 智 能故 障诊 断在 道 岔 监测 系统 中的 重 要性
道 岔监 测 设 备 是 监 测道 岔运 用 状 态 的必要 设 备 ， 实 现状 态修 是
的重要手段 。我 国的道岔监 测设备 主 要 为 微 机 监 测 系 统 和 已经 上 道 实验 的道岔 监测 系统 。两个 系统 目
力 ． 的强 大 的非 线性 映射 能力 对 它 于 道 岔设 备 运 行 状 态 的不 确 定 模
式识别 具有 良好的效果［ ２ １ 。
的功 能 ． 使道 岔监 测 系统 能 随时 了 解设 备 的状态 特 征 ， 能 根 据设 备 并
当时 状况 ，预 测故 障 发展 程 度 ． 区
Hale Waihona Puke Baidu１所 示
非线 性关 系 ．数学 模 型 难 建立 ．
诊 断 结 果 不 够 理 想 。而 神 经 网 络 则 具 有 很 强 的 自学 习 能 力 和 泛 化 能
岔 设 备 状 态 修 提 供 完 善 的 技术 支
持。 －
西科 铁 技Ｏ［２０ ］ ／１ ２０
基 于神 经 网络 的道岔 智 能故 障诊 断 方法 的研 究
备道 岔提 出了更高 的要求 。然 而我
国 目前 道 岔 设 备维 修 模 式 依 旧是
分 故 障类 型 ，避 免维 修 中 的 盲 目
性 ， 少 道岔设 备 的维 修 次 数和 时 减 间 ， 而提 高道 岔设 备 的可 靠 性 和 从
安 全 性 ， 证 列 车 和 线 路 的 运 行 效 保 率 ， 应 高 速 铁 路 的 发 展 要 求 … 适 一
３２２ 道 岔 转 换 故 障 类 诊 断 方 法 －＿ 道 岔 动 作 电 流 曲 线 是 一 条 以 （） 机 断相 ； ２电
换 后 ， 用 ＭＡ Ｌ Ｂ神 经 网络 工具 使 ＴＡ
箱 进行 后 台运算 处理 。
３２１ 道 岔 密贴 不 良故障 类 的诊 断 ．．
方 法
（ ） 刷 与整流 子接 触不 良 ； ３碳 （ ） 轨 转 换 障 碍 ： 换 障 碍 ４尖 转
图 １并行 神 经 网络 示 意 图
本文 采 用 Ｖ ｓａ Ｃ ＋ ＭＡ ． ｉ ｌ ＋和 ｕ Ｔ Ｌ Ｂ作 为 实 现 故 障 诊 断 的 工 具 软 Ａ
件 。用 户交 互 界 面 由 Ｖ ｓａ Ｃ ＋ ｉ ｌ ＋ 开 ｕ
发完成 ， 在与 ＭＡ Ｌ Ｂ进 行数 据交 ＴＡ
图 ２道 岔 密贴不 良的诊 断原 理框 图
１ 前 言
随着武 广 客运 专线 的开通 ， 列 车最 高 时速可 达 ３ ４公 里／ ＇ ， ９ ／ 时 我 Ｊ ， 国铁 路实现 了一次 飞跃式发展 。更 高 的列 车运 行 速度 ． 对铁 路 关键 设
本 文 提 出一 种 道 岔 智 能 故 障 诊 断方法 ． 旨在完 善 道岔 监 测 系统
捷 、 确地 融合从 各传 感 器得到 的故 障信 息 ， 过人 工智 能 处理 ， 准 通 自
动诊 断 出故 障原 因 ， 为维修人 员提供 技 术参考 ， 而降低 故 障发 生率 从
和 故 障 处理 时 间 ， 保 运 行 安 全 ． 高运 行 效 率 。 确 提 关 键 词 ：道 岔 智 能 故 障 诊 断 神 经 网络 道 岔 监 测 系统
合 技 术 建 立 道 岔 智 能 故 障诊 断 模 型。根据现 场维修人 员对道 岔设备
故 障 积 累的经 验 ． 文 把道 岔 的 典 本 型故 障分 为三 类 ：道 岔密 贴 不 良、
本 文 采 神 经 网络 结 构 类 型 及其 学 习算 法。此类智 能诊断方法
具有 如下可行性 ：
（） １ 道岔 设备 的运 行 状 态 与其 各 种 故 障 征 兆 参 数 之 问 关 系 是 非 常复 杂 、 非线 性及 不确 定 的。传 统
的 故 障 诊 断 方 法 很 大 程 度 上 依 赖 于 构 建 数 学 模 型 币 诊 断 方 程 ， 于 “ 对
道岔 转换故 障与道 岔 电路故 障 。 每类 故 障 建 立 一 个 三层 的 单 子神 经 网络模 型 ，采用 改 进 Ｂ Ｐ算
法 以加快 收敛 速度 ， 后 总体 组 建 然
前 只 提 供 道 岔 各 组 成 设 备 的在 线 监测 信 息和 故 障报 警 ， 少对 设 备 缺
的智 能故 障 诊 断功 能 ， 不 能为 道 并
成 一 个 并 行 神 经 网 络 信 息 融 合 系 统， 最后 采用 设 置 双 阈值 的方 法进 行 故障前 预警 和故 障后诊 断 。如图
（ ） 用 神 经 网络 可 以解 决 数 ２使 据 融合 过 程 中各 种 数 据 差 距 过 大 导致 的配准精 度问题 。 （ ） 岔 监测 系统 可 以提 供 完 ３道 善 的状 态监 测 信 息 ， 系统 训 练样 本
充足。 确保 了对 神 经 网络 模 型 的可
靠训 练 。
基于神经网络的道岔智能故障诊断方法的研究
兰 州 交通 大 学 自动化 与 电气 工程 学 院 王铁 军 董 昱 沈成 禄 崔 宁 宁 黄媛 媛
摘
要 ： 文将神 经 网络 信息融合技 术运 用在铁 路道 岔故 障诊 断领 域 ，为铁 本 路 信号领 域提 出 了一种新 型的道岔 智能故 障诊 断 方法。该 方 法能快
传 统 的故 障修 模 式 ． 已经 不 能适应
铁 路发展 的要求 。为 了指 导维修 工
作 ． 一 步完 善 道 岔监 测 系统 的功 进
能 ． 能故 障 诊 断 已成 为道 岔 监测 智
设备 的重 中之重 。
３ 道岔 智 能 故 障诊 断 的 实现
３１ 道岔 智能 故障诊 断方法的选 ．