一种接触网缺陷关联挖掘及预防方法技术

本发明专利技术公开了一种接触网缺陷关联挖掘及预防方法，具体包括如下步骤：首先根据包含由缺陷类型构成的缺陷数据构建缺陷数据库；再根据缺陷数据库，构建用于表示重点缺陷类型的头节点链表；再对缺陷数据库进行清洗；进而挖掘清洗后的缺陷数据库中的缺陷同步关系和缺陷因果关系；最后根据重点缺陷类型、缺陷同步关系和缺陷因果关系构建缺陷预防方案；本发明专利技术，采用数据挖掘技术，从接触网历史缺陷记录中挖掘信息，事先揭示铁路接触网系统缺陷的机理，通过实施预防性措施的方式来防止关联缺陷的发生，进而实现铁路接触网的预防性维修，对保障铁路的安全可靠运行提供有力的保障，同时对接触网运维有效性的提升和运营成本的降低具有十分重要的意义。有十分重要的意义。有十分重要的意义。

【技术实现步骤摘要】
一种接触网缺陷关联挖掘及预防方法


[0001]本专利技术涉及接触网缺陷预防的
，具体涉及一种接触网缺陷关联挖掘及预防方法。

技术介绍

[0002]接触网系统是铁路牵引供电系统的重要组成部分，直接关系到铁路系统的能源供给和铁路车辆的正常运行；因此，针对于铁路接触网系统的缺陷预防是确保铁路系统安全运行的关键。
[0003]目前，铁路接触网系统的日常检修仍然以状态监测、视情维修为主，其本质上仍然是状态维修，并不能在缺陷发生前进行有效的预防，未能实现预防性维修。
[0004]由于接触网缺陷种类繁多，若采用Apriori算法在挖掘缺陷关联关系过程中的每一步均必须遍历整个缺陷数据库，且未进行缺陷类型筛选，导致产生的候选组合数过多；其扫描方式会大大增加计算机的IO开销，导致消耗过量计算资源。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于：针对目前铁路接触网系统的日常检修仍然以状态监测、视情维修为主，不能在缺陷发生前进行有效的预防，未能实现预防性维修和若采用常规的Apriori算法导致消耗过量计算资源的问题，提供了一种接触网缺陷关联挖掘及预防方法，采用数据挖掘技术，从接触网历史缺陷记录中挖掘信息，事先揭示铁路接触网系统缺陷的机理，通过实施预防性措施的方式来防止关联缺陷的发生，进而实现铁路接触网的预防性维修，对保障铁路的安全可靠运行提供有力的保障，同时对接触网运维有效性的提升和运营成本的降低具有十分重要的意义。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种接触网缺陷关联挖掘及预防方法，包括如下步骤：
[0008]步骤S1：根据接触网中包含缺陷类型构成的缺陷数据构建缺陷数据库；铁路运营部门通过设备检测、人工巡视等方式发现接触网缺陷后，会在系统中新增相应的缺陷记录；所述缺陷记录必须包含该缺陷类型、缺陷发现时间(事件信息)和缺陷发生位置(公里标)；
[0009]步骤S2：根据缺陷数据库，构建用于表示重点缺陷类型的头节点链表；
[0010]步骤S3：对缺陷数据库进行清洗；
[0011]步骤S4：挖掘清洗后的缺陷数据库中的缺陷同步关系和缺陷因果关系；
[0012]步骤S5：根据重点缺陷类型、缺陷同步关系和缺陷因果关系构建缺陷预防方案。
[0013]进一步地，所述步骤S1中的详细步骤为：
[0014]步骤S11：采用多层级形式对接触网的缺陷数据进行编码；
[0015]步骤S12：将在特定时间区间和空间范围内的编码后的缺陷数据绘制在以公里标和时间为坐标轴的二维平面上，并按照特定的空间尺度和时间尺度将所述二维平面划分为若干方块；每个方块内的所有缺陷类型构成一个缺陷事务，将所有缺陷事务汇总，构成缺陷
数据库；即将从接触网运行现场收集的缺陷数据进行清洗、筛选并进行上述系统性的缺陷编码。
[0016]进一步地，所述步骤S11中编码后的缺陷数据共四个概念层次，分别为属性层、零部件层、设备层、子系统层；
[0017]进一步地，所述步骤S12的具体步骤为：将在特定时间区间和空间范围内的属性层的缺陷数据绘制在以公里标和时间为坐标轴的二维平面上，并按照特定的空间尺度和时间尺度将所述二维平面划分为若干方块；每个方块内的所有缺陷类型构成一个缺陷事务，将所有缺陷事务汇总，构成缺陷数据库。
[0018]进一步地，所述步骤S2的详细步骤为：
[0019]步骤S21：预设最小支持度λ；即预先设定支持度阈值λ；
[0020]步骤S22：依次扫描缺陷数据库中的每个缺陷事务，统计所有缺陷类型的支持度，将支持度大于或等于最小支持度的缺陷类型及其支持度写入头节点链表；即将支持度不小于最小支持度λ的缺陷类型及其支持度写入头节点链表中；
[0021]步骤S23：将头节点链表中的缺陷类型按照支持度降序排列，头节点链表中排名靠前的缺陷类型为重点缺陷类型。
[0022]进一步地，所述步骤S3的详细步骤为：删除缺陷数据库中支持度小于最小支持度的缺陷类型，并将每个缺陷事务中的缺陷类型按照支持度降序排列；即完成了缺陷数据库的清洗。
[0023]进一步地，所述步骤S4的详细步骤为：
[0024]步骤S41：对步骤S3中排列后的缺陷数据库使用FP Growth算法构建接触网缺陷FP树；
[0025]步骤S42：在接触网缺陷FP树中挖掘缺陷同步关系和缺陷因果关系。
[0026]进一步地，所述步骤S41中接触网缺陷FP树的构建具体包括如下步骤：
[0027]步骤S41a：对一个缺陷事务中的缺陷类型，按照步骤S3中排列的顺序依次插入FP树中；
[0028]步骤S41b：若该缺陷事务的缺陷类型在FP树中有公用的父节点，则对应的公用父节点计数+1；若在插入FP树的过程中有新节点出现，则在FP树的最后一个公用父节点处构建新分岔，并依次填入新节点；
[0029]步骤S41c：遍历排序后的缺陷数据库中的每一个缺陷事务，执行步骤S41a和步骤S41b，将缺陷数据库中所有缺陷类型全部插入FP树中，完成接触网缺陷FP树的构建。
[0030]进一步地，所述步骤S42的详细步骤为：
[0031]步骤S42a：预设支持度阈值和置信度阈值；
[0032]步骤S42b：对步骤S2中构建的节点链表中的重点缺陷类型，筛选出其对应的条件模式基；
[0033]步骤S42c：将该条件模式基中每个节点的计数设置为叶子节点的计数，并删除计数低于支持度阈值的节点数，得到每类重点缺陷类型对应的频繁二项集；
[0034]步骤S42d：将重点缺陷类型对应的频繁二项集中的组合写入《缺陷二元同步关系表》中；
[0035]步骤S42e：计算频繁二项集中每一对组合的置信度和提升度，将置信度大于置信
度阈值和提升度大于1的组合写入《缺陷二元因果关系表》中；
[0036]步骤S42f：递归合并该类重点缺陷对应的频繁k项集，可以快速构建频繁k+1项集；
[0037]步骤S42g：对频繁k+1项集执行步骤S42d和步骤S42e，可以得到《缺陷k+1元同步关系表》与《缺陷k+1元因果关系表》，直至结果为空时结束。
[0038]进一步地，所述步骤S42e中的置信度采用如下公式计算：
[0039][0040]式中：
[0041]‑
项集X对项集Y的置信度；
[0042]P(XY)
‑
同时含有项集X和项集Y的概率；
[0043]P(Y)
‑
含有项集Y的概率；
[0044]所述步骤S42e中的提升度采用如下公式计算：
[0045][0046]式中：
[0047]‑
项集X对项集Y的提升度；
[0048]P(X)
‑
含有项集X的概率。
[0049]进一步地，所述步骤S5中根据重点缺陷类型构建的缺陷预防方案为：对重点缺陷类型集中的缺陷，进行充分的物料储备；对非重点的低本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种接触网缺陷关联挖掘及预防方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：根据包括由缺陷类型构成的缺陷数据构建缺陷数据库；步骤S2：根据缺陷数据库，构建用于表示重点缺陷类型的头节点链表；步骤S3：对缺陷数据库进行清洗；步骤S4：挖掘清洗后的缺陷数据库中的缺陷同步关系和缺陷因果关系；步骤S5：根据重点缺陷类型、缺陷同步关系和缺陷因果关系构建缺陷预防方案。2.根据权利要求1所述的一种接触网缺陷关联挖掘及预防方法，其特征在于，所述步骤S1中的详细步骤为：步骤S11：采用多层级形式对接触网的缺陷数据进行编码；步骤S12：将编码后的缺陷数据绘制在以公里标和时间为坐标轴的二维平面上，并按照特定的空间尺度和时间尺度将所述二维平面划分为若干方块；每个方块内的所有缺陷类型构成一个缺陷事务，将所有缺陷事务汇总，构成缺陷数据库。3.根据权利要求2所述的一种接触网缺陷关联挖掘及预防方法，其特征在于，所述步骤S11中编码后的缺陷数据共四个概念层次，分别为属性层、零部件层、设备层、子系统层；所述步骤S12的具体步骤为：将在特定时间区间和空间范围内的属性层的缺陷数据绘制在以公里标和时间为坐标轴的二维平面上，并按照特定的空间尺度和时间尺度将所述二维平面划分为若干方块；每个方块内的所有缺陷类型构成一个缺陷事务，将所有缺陷事务汇总，构成缺陷数据库。4.根据权利要求3所述的一种接触网缺陷关联挖掘及预防方法，其特征在于，所述步骤S2的详细步骤为：步骤S21：预设最小支持度；步骤S22：依次扫描缺陷数据库中的每个缺陷事务，统计所有缺陷类型的支持度，将支持度大于或等于最小支持度的缺陷类型及其支持度写入头节点链表；步骤S23：将头节点链表中的缺陷类型按照支持度降序排列，头节点链表中排名靠前的缺陷类型为重点缺陷类型。5.根据权利要求4所述的一种接触网缺陷关联挖掘及预防方法，其特征在于，所述步骤S3的详细步骤为：删除缺陷数据库中支持度小于最小支持度的缺陷类型，并将每个缺陷事务中的缺陷类型按照支持度降序排列。6.根据权利要求5所述的一种接触网缺陷关联挖掘及预防方法，其特征在于，所述步骤S4的详细步骤为：步骤S41：对步骤S3中排列后的缺陷数据库使用FP Growth算法构建接触网缺陷FP树；步骤S42：在接触网缺陷FP树中挖掘缺陷同步关系和缺陷因果关系。7.根据权利要求6所述的一种接触网缺陷关联挖掘及预防方法，其特征在于，所述步骤S41中接触网缺陷FP树的构建具体包括如下步骤：步骤S41a：对一个缺陷事务中的缺陷类型，按照步骤S3中排列的顺序依次插入FP树中；步骤S41b：若该缺陷事务的缺陷类型在FP树中有公用的父节...

【专利技术属性】
技术研发人员：占栋，黄瀚韬，张金鑫，罗旺春，佘夏威，
申请(专利权)人：成都唐源电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：