道岔动作曲线模板选取方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种道岔动作曲线模板选取方法及其应用，获取某道岔的正常或某类故障动作曲线Z条，对Z条动作曲线进行预处理，得到Y条动作曲线（Z≥Y）；计算每一条动作曲线Li与所有动作曲线的距离；将所有的距离相加得到Li与所有动作曲线总距离Ji，可求得每一条曲线与所有动作曲线的总距离分别为J1,…,Ji,…,JY；比较所有总距离J1,…,Ji,…,JY，总距离最小所对应的那一条动作曲线为此类动作曲线模板。本发明专利技术通过人工经验选取道岔动作曲线模板并诊断道岔故障，导致模板曲线及故障诊断结果不准确的问题，从而实现了准确选取道岔动作曲线模板并诊断道岔故障，提高了现场工作人员根据道岔动作曲线模板对道岔故障判断的准确率，增强铁路运营安全性。

Selection method and application of turnout action curve template

The invention provides a method for selecting the motion curve template of a turnout and its application, obtaining the normal or certain type of fault action curve Z of a turnout, preprocessing the Z action curve, getting the action curve of the Y bar (Z > Y), calculating the distance between each action curve Li and all the action curve lines, and adding all the distances to L The total distance between I and all action curves is Ji, and the total distance between each curve and all action curves is J1. Ji,... JY; compare all the total distance J1,... Ji,... JY, the action curve corresponding to the minimum total distance is the template of such action curve. This invention selects the turnout action curve template and diagnoses the fault of the turnout through the manual experience, which leads to the inaccurate problem of the template curve and the fault diagnosis result, thus realizes the accurate selection of the turnout action curve template and diagnosis of the turnout fault, and improves the field staff to judge the turnout fault according to the turnout action curve template. Accuracy, enhance the safety of railway operation.

【技术实现步骤摘要】
道岔动作曲线模板选取方法及其应用
本专利技术涉及轨道交通领域，具体涉及一种道岔动作曲线模板选取方法及其应用。
技术介绍
道岔是列车从一股轨道转入或越过另一股轨道时必不可少的线路设备，是铁路轨道的一个重要组成部分，也是故障率最高的设备。一旦道岔发生故障，不能完成规定动作，轻则临时停车数小时，延误大量旅客的时间；重则车厢脱轨，造成人员伤亡。目前，我国主要采用微机监测系统对道岔状态进行监测，现场工作人员根据微机监测系统中所采集的道岔动作曲线，选出某类道岔状态的模板曲线，依据各类模板曲线及实时道岔动作曲线来判断道岔故障。而动作曲线模板选取及故障识别的准确性主要依赖于相关人员的工作经验丰富性，这使得动作曲线模板不准确及故障错误判断的问题时有出现，造成道岔状态判断不准确，降低铁路运营安全性。这种道岔动作曲线模板选取及故障诊断的方式已不适应铁路快速发展的要求，如何快速准确的选取道岔动作曲线模板并进行故障诊断是保证行车安全与乘客生命安全的重要举措。现有技术中，还无法自动挑选道岔动作曲线模板并诊断道岔故障，也未提出快速有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术提供了一种道岔动作曲线模板选取方法及其应用，以至少解决现有技术中通过人工经验选取道岔动作曲线模板、判断道岔故障，导致模板曲线选取、道岔故障诊断不准确的问题。本专利技术提出的一种道岔动作曲线模板选取方法，具体步骤如下：(1)：获取某道岔的正常或某类故障动作曲线Z条，分别为L1,…,LZ；(2)：对Z条动作曲线进行预处理，得到Y条动作曲线(Z≥Y)；(3)：计算预处理后得到的每一条动作曲线Li与所有动作曲线L1,…,Lj,…,LY之间的距离Mi1,…,Mij,…,MiY(i,j＝1,…,Y)；(4)：将所有的距离Mi1,…,Mij,…,MiY相加，得到动作曲线Li与所有动作曲线总距离Ji，可求得每一条动作曲线与所有动作曲线的总距离分别为J1,…,Ji,…,JY；(5)：比较所有动作曲线总距离J1,…,Ji,…,JY，总距离最小所对应的那一条动作曲线为此类动作曲线模板。本专利技术中，步骤(1)中所述获取某道岔的正常或某类故障动作曲线为微机监测系统中生成的道岔动作曲线数据或图像，或为纸质文件中的道岔动作曲线数据或图像。本专利技术中，步骤(1)中所述获取某道岔的正常或某类故障动作曲线为道岔动作电流曲线；或为道岔动作功率曲线。本专利技术中，步骤(2)中所述对Z条动作曲线进行预处理，包括以下步骤：(1)：统计每条道岔动作曲线的动作时间长度分别为t1,…,tZ；(2)：对动作时间t1,…,tZ求平均数，得到平均动作时间长度t；(3)：获取动作时间长度t为平均动作时间长度的99％-101％的道岔动作曲线，分别为L1,…,LY。本专利技术中，步骤(3)中所述计算每一条动作曲线Li与所有动作曲线L1,…,Lj,…,LY的距离Mi1,…,Mij,…,MiY(i,j＝1,…,Y)，计算方法为动态时间规整算法，具体为：(1)动作曲线Li可表示为T＝{T(1)，T(2)，……，T(n)，……，T(N)}，n为动作时间的时序标号，n＝1为时间序列起点，n＝N为时间序列终点，T(n)为所述时间序列的值；(2)：动作曲线Lj可表示为R＝{R(1)，R(2)，……，R(m)，……，R(M)}，m为动作时间的时序标号，m＝1为时间序列起点，m＝M为时间序列终点，R(m)为所述时间序列的值；(3)：在横轴标出动作曲线Li时间序列的各个时序标号n，在纵轴标出动作曲线Lj序列的各个时序标号m，通过这些时序标号的整数坐标画出一些纵横线可形成一个网络，所有格点依次为(1，1)，……，(n，m)，……，(N，M)，搜索(1，1)到(N，M)的最优路径；(4)：路径通过(n，m)后，下一个通过的格点只能是(n,m+1)、(n+1，m)、(n+1，m+1)，选择(n，m)到下一格点的最小距离为最优路径，计算(1，1)到(N，M)的积累最小距离；(5)：计算动作曲线Li时间序列T与动作曲线Lj时间序列R之间的欧式距离；(6)：起点(1，1)到终点(N，M)的总的积累距离Mij为起点(1，1)到终点(N，M)的积累最小距离、动作曲线Li时间序列T与动作曲线Lj时间序列R之间的欧式距离之和；本专利技术中，步骤(3)中所述计算每一条动作曲线Li与所有动作曲线L1,…,Lj,…,LY的距离Mi1,…,Mij,…,MiY(i,j＝1,…,Y)，计算方法也可以为基于弗雷歇距离的算法，具体为：(1)：动作曲线Li可表示为P＝{P(1)，P(2)，……，P(n)，……，P(N)}，P(n)＝(xn,yn)，n为曲线Li上的动作时间的时序标号，n＝1为时间序列起点，n＝N为时间序列终点，xn为第n个时序标号的横坐标，xn为第n个时序标号的纵坐标；(2)：动作曲线Lj可表示为P′＝{P′(1)，P′(2)，……，P′(m)，……，P′(M)}，P′(m)＝(x′m,y′m)，m为曲线Lj上的动作时间的时序标号，m＝1为时间序列起点，m＝M为时间序列终点，x’m为第m个时序标号的横坐标，y’m为第m个时序标号的纵坐标；(3)：计算动作曲线Li上各时标序号到动作曲线Lj上的各时序标号之间的距离，得到距离矩阵D如下：上式中的表示动作曲线Li上的第m个时序标号到动作曲线Lj上的第n个时序标号的距离；(4)：选出距离矩阵D中的最大距离dmax＝max(D)以及最小距离dmin＝min(D)，初始化目标距离f＝dmin，并设置循环间隔(5)：将距离矩阵D中小于或等于f的元素设置为1，大于f的元素设置为0，从而得到二值矩阵D’＇如下：(6)：在二值矩阵D＇中搜索一条满足以下条件的路径：路径的起点为d’11，路径的终点为d’MN，路径在通过点d’mn后，其下一个通过点只能为d’m+1,n、d’m,n+1、d’m+1,n+1中的一个，路径中所有点的值都必须为1；(7)：若在步骤(6)中未找到满足条件的路径，则设置目标距离f＝f+res，之后重复步骤(5)和(6)，若在步骤(6)中找到满足条件的路径或者目标距离f＝dmax，则进入下一步；(8)：获得Li曲线与Lj曲线之间的弗雷歇距离Mij＝f。本专利技术提出了一种道岔动作曲线模板选取方法的应用，即应用于故障诊断，包括以下步骤：(1)：获取某道岔的动作曲线Z条，分别为L1,…,Li,…,LZ；(2)：选取Z条道岔动作曲线的模板；(3)：计算每一条动作曲线Li与模板动作曲线A的相似度S1,…,Si,…,SZ；(4)：比较所得相似度S1,…,Si,…,SZ，相似度低于80％的动作曲线为故障曲线。本专利技术中，在故障诊断中，步骤(3)中所述计算每一条动作曲线Li与模板动作曲线A的相似度S1,…,Si,…,SZ，计算方法为动态时间规整算法，具体为：(1)：动作曲线Li可表示为T＝{T(1)，T(2)，……，T(n)，……，T(N)}，n为动作时间的时序标号，n＝1为时间序列起点，n＝N为时间序列终点，T(n)为所述时间序列的值；(2)：模板动作曲线A可表示为R＝{R(1)，R(2)，……，R(m)，……，R(M)}，m为动作时间的时序标号，m＝1为时间序列起点，m＝M为时间序列终点，R(m)为所述时间序列的值；(3)：在横轴标出动作曲线Li时间序列本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.道岔动作曲线模板选取方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)：获取某道岔的正常或某类故障动作曲线Z条，分别为L1,…,LZ；(2)：对Z条动作曲线进行预处理，得到Y条动作曲线(Z≥Y)；(3)：计算预处理后得到的每一条动作曲线Li与所有动作曲线L1,…,Lj,…,LY之间的距离Mi1,…,Mij,…,MiY(i,j＝1,…,Y)；(4)：将所有的距离Mi1,…,Mij,…,MiY相加，得到动作曲线Li与所有动作曲线总距离Ji，即可求得每一条动作曲线与所有动作曲线的总距离分别为J1,…,Ji,…,JY；(5)：比较所有动作曲线总距离J1,…,Ji,…,JY，总距离最小所对应的那一条动作曲线为此类动作曲线模板。

【技术特征摘要】
1.道岔动作曲线模板选取方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)：获取某道岔的正常或某类故障动作曲线Z条，分别为L1,…,LZ；(2)：对Z条动作曲线进行预处理，得到Y条动作曲线(Z≥Y)；(3)：计算预处理后得到的每一条动作曲线Li与所有动作曲线L1,…,Lj,…,LY之间的距离Mi1,…,Mij,…,MiY(i,j＝1,…,Y)；(4)：将所有的距离Mi1,…,Mij,…,MiY相加，得到动作曲线Li与所有动作曲线总距离Ji，即可求得每一条动作曲线与所有动作曲线的总距离分别为J1,…,Ji,…,JY；(5)：比较所有动作曲线总距离J1,…,Ji,…,JY，总距离最小所对应的那一条动作曲线为此类动作曲线模板。2.根据权利要求1所述的道岔动作曲线模板选取方法，其特征在于，步骤(1)中所述获取某道岔的正常或某类故障动作曲线为微机监测系统中生成的道岔动作曲线数据或图像，或为纸质文件中的道岔动作曲线数据或图像。3.根据权利要求1所述的道岔动作曲线模板选取方法，其特征在于，步骤(1)中所述获取某道岔的正常或某类故障动作曲线为道岔动作电流曲线，或为道岔动作功率曲线。4.根据权利要求1所述的道岔动作曲线模板选取方法，其特征在于，步骤(2)中所述对Z条动作曲线进行预处理，包括以下步骤：(2.1)：统计每条道岔动作曲线的动作时间长度分别为t1,…,tZ；(2.2)：对动作时间t1,…,tZ求平均数，得到平均动作时间长度t；(2.3)：获取动作时间长度t为平均动作时间长度的99％-101％的道岔动作曲线，分别记为L1,…,LY。5.根据权利要求1所述的道岔动作曲线模板选取方法，其特征在于，步骤(3)中所述计算每一条动作曲线Li与所有动作曲线L1,…,Lj,…,LY的距离Mi1,…,Mij,…,MiY(i,j＝1,…,Y)，计算方法为动态时间规整算法，具体步骤如下：(1)：动作曲线Li可表示为T＝{T(1)，T(2)，……，T(n)，……，T(N)}，n为动作时间的时序标号，n＝1为时间序列起点，n＝N为时间序列终点，T(n)为所述时间序列的值；(2)：动作曲线Lj可表示为R＝{R(1)，R(2)，……，R(m)，……，R(M)}，m为动作时间的时序标号，m＝1为时间序列起点，m＝M为时间序列终点，R(m)为所述时间序列的值；(3)：在横轴标出动作曲线Li时间序列的各个时序标号n，在纵轴标出动作曲线Lj序列的各个时序标号m，通过这些时序标号的整数坐标画出一些纵横线可形成一个网络，所有格点依次为(1，1)，……，(n，m)，……，(N，M)，搜索(1，1)到(N，M)的最优路径；(4)：路径通过(n，m)后，下一个通过的格点只能是(n,m+1)、(n+1，m)、(n+1，m+1)，选择(n，m)到下一格点的最小距离为最优路径，计算(1，1)到(N，M)的积累最小距离；(5)：计算动作曲线Li时间序列T与动作曲线Lj时间序列R之间的欧式距离；(6)：起点(1，1)到终点(N，M)的总的积累距离Mij为起点(1，1)到终点(N，M)的积累最小距离、动作曲线Li时间序列T与动作曲线Lj时间序列R之间的欧式距离之和t。6.根据权利要求1所述的道岔动作曲线模板选取方法，其特征在于，步骤(3)中所述计算每一条动作曲线Li与所有动作曲线L1,…,Lj,…,LY的距离Mi1,…,Mij,…,MiY(i,j＝1,…,Y)，计算方法为基于弗雷歇距离的算法，具体步骤如下：(1)：动作曲线Li可表示为P＝{P(1)，P(2)，……，P(n)，……，P(N)}，P(n)＝(xn,yn)，n为曲线Li上的动作时间的时序标号，n＝1为时间序列起点，n＝N为时间序列终点，xn为第n个时序标号的横坐标，xn为第n个时序标号的纵坐标；(2)：动作曲线Lj可表示为P′＝{P′(1)，P′(2)，……，P′(m)，……，P′(M)}，P′(m)＝(x′m,y′m)，m为曲线Lj上的动作时间的时序标号，m＝1为时间序列起点，m＝M为时间序列终点，x’m为第m个时序标号的横坐标，y’m为第m个时序标号的纵坐标；(3)：计算动作曲线Li上各时标序号到动作曲线Lj上的各时序标号之间的距离，得到距离矩阵D如下：上式中的表示动作曲线Li上的第m个时序标号到动作曲线Lj上的第n个时序标号的距离；(4)：选出距离矩阵D中的最大距离dmax＝max(D)以及最小距离dmin＝min(D)，初始化目标距离f＝dmin，并设置循环间隔(5)：将距离矩阵D中小于或等于f的元素设置为1，大于f的元素设置为0，从而得...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄世泽，张帆，陈威，杨晓璐，董德存，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31