一种基于大数据的磁悬浮列车安全检测系统及方法与流程

本发明涉及安全检测，具体为一种基于大数据的磁悬浮列车安全检测系统及方法。

背景技术：

1、磁悬浮列车是利用磁性力量来使列车悬浮在轨道上，并通过磁力推进列车前进，从而实现高速、无接触的运输；在轨道上嵌入一系列的电磁铁，通过这些电磁铁产生强磁场，并在列车的底部安装与这些电磁铁相对应的电磁线圈；根据磁性原理使得列车悬浮在轨道上。

2、磁悬浮列车实现了列车与轨道之间的无接触运行，但是轨道和列车底部的磁悬浮线圈之间仍然存在微小的摩擦，这种摩擦会导致轨道表面和线圈表面的磨损，随着时间的推移，可能导致轨道的表面不平整和损坏；另外，轨道长期暴露在各种气象条件下，各种环境因素会导致轨道的损坏或破坏。在平时对轨道的检查中，往往需要人工沿着轨道检查是否出现异常；或者通过测量轨道的几何形状和轮廓检测轨道是否发生倾斜或损坏。只有在检测到轨道出现异常的时候才能采取措施对轨道进行维修，无法在轨道损坏的第一时间发现问题，可能会因为轨道的损坏影响列车的运行，影响效率；同时，在经过出现轻微损坏的轨道时，如果不能及时地维修，会验证影响人们的出行体验。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于大数据的磁悬浮列车安全检测系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于大数据的磁悬浮列车安全检测方法，所述安全检测方法包括以下步骤：

3、步骤s100：将一条完整的轨道分为若干段轨道，实时采集列车经过某一段轨道上的磁力，分析在不同时间经过所述某一段轨道时轨道上磁力的变化趋势；

4、步骤s200：根据所述某一段轨道上磁力的变化趋势预测所述某一段轨道进行巡检的时间；从历史巡检记录中获取所述某一段轨道最近一次巡检时间，设定一个轨道期望巡检时间间隔；

5、步骤s300：记录在所述某一段轨道上进行巡检的实际时间，根据与历史巡检记录中所述某一段轨道最近一次巡检时间之间的时间间隔修改轨道期望巡检时间间隔；

6、步骤s400：当未经过设定的轨道期望巡检时间间隔时，接收到所述某一段轨道的巡检提醒，根据列车的抖动程度和行驶速度变化率判断是否需要进行即时巡检；若不进行即时巡检，则检测能否降低列车经过所述某一段轨道的抖动程度；若进行即时巡检，则修改轨道期望巡检时间间隔。

7、进一步的，步骤s100包括以下步骤：

8、步骤s101：使用磁场测量仪器测量所述某一段轨道在时刻的磁场强度，根据磁场的覆盖范围得到所述某一段轨道受到磁场作用的有效面积为，根据公式：

9、，

10、其中，为真空下的磁导率；计算得到列车在时刻经过所述某一段轨道的磁力；

11、步骤s102：经过一个周期，测量所述某一段轨道的磁场强度，计算得到列车在时刻经过所述某一段轨道的磁力；根据公式：

12、，

13、计算得到所述某一段轨道在时刻到时刻的磁力变化率；

14、步骤s103：当时，则排除时刻到时刻的磁力变化率；当时，对时刻到时刻的磁力变化率进行保存；

15、经过时间，当所述某一段轨道所处环境中影响磁场的条件减少时，会增强所述某一段轨道的磁场，从而加强了磁力；对这个情况进行排除，避免对轨道的损耗程度估算错误。

16、步骤s104：从保存的所有磁力变化率的数值中取n个数值，其中，n个数值中第个数值为，根据公式：

17、，

18、计算出所述某一段轨道的磁力平均变化率为。

19、通过检测磁悬浮列车经过轨道时的磁力大小体现轨道的损耗程度；根据不同时间经过同一段轨道的磁力变化预测轨道出现异常的时间；能够第一时间对轨道进行巡检，不影响列车的运行效率。

20、进一步的，步骤s200包括以下步骤：

21、步骤s201：设定允许列车在所述某一段轨道正常运行的最小磁力为，根据公式：

22、，

23、其中，为向下取整函数，为列车在时刻经过所述某一段轨道的磁力；得到所述某一段轨道出现异常需要经过的时间；

24、步骤s202：设定所述某一段轨道的期望巡检时间为；获取历史巡检记录中距离时刻最近的一次巡检时间，得到一个轨道期望巡检时间间隔。

25、进一步的，步骤s300包括以下步骤：

26、步骤s301：当接收到所述某一段轨道的巡检提醒时，记录进行巡检的时间；获取历史巡检记录中距离时间最近的一次巡检时间，计算得到所述某一段轨道的实际接收巡检提醒的时间间隔为；

27、步骤s302：根据实际接收巡检提醒的时间间隔对所述某一段轨道的轨道期望巡检时间间隔进行调整，根据公式：

28、，

29、得到一个新的轨道期望巡检时间间隔。

30、通过实际对轨道进行巡检的时间间隔动态调整对轨道进行巡检的时间间隔，有效降低了巡检的次数，提高了效率。

31、进一步的，步骤s400包括以下步骤：

32、步骤s401：当检测到所述某一段轨道的实际接收巡检提醒的时间间隔时，其中，为允许接收巡检提醒的百分比常数，根据列车上安装的振动传感器检测列车的抖动幅度和抖动时长；

33、步骤s402：设定一个振动幅度阈值，当时，则发送对所述某一段轨道进行即时巡检的提示，对所述某一段轨道进行巡检，修改新的轨道期望巡检时间间隔；

34、当时，获取列车在开始抖动时的运行速度和经过抖动时长后的运行速度，计算得到列车在抖动时长里的速度变化率；设定一个阈值，当时，则发送对所述某一段轨道进行即时巡检的提示，对所述某一段轨道进行巡检，修改新的轨道期望巡检时间间隔；

35、当时，且列车在抖动时长里的速度变化率时，则根据列车在抖动时长里的速度变化率调整列车再次经过所述某一段轨道时的行驶速度；

36、步骤s403：当列车再次通过所述某一段轨道时，将列车的行驶速度调整为，当列车再次出现抖动时，检测列车的抖动幅度，当时，其中，为正常抖动的百分比常数，则发送对列车进行巡检的提示；

37、当时，说明列车降速并不能有效降低列车的振动幅度，列车出现抖动的原因与所述某一段轨道无关，从而需要对列车进行巡检。

38、当检测到轨道出现异常的时间与设定好的巡检时间距离好长时间时，通过检测列车的抖动幅度与抖动时长判断是否需要发送即时巡检的信号；在抖动幅度较小的情况下，通过在抖动时长里调整列车的行驶速度保证列车的稳定性，保证了人们的出行体验，同时减少进行巡检的次数，提高效率。

39、进一步的，为了更好地实现上述方法提出了一种磁悬浮列车安全检测系统，所述安全检测系统包括了磁力采集模块、轨道状态预测模块、轨道期望巡检修改模块和异常处理模块；

40、所述磁力采集模块，用于实时采集列车经过一段轨道上的磁力，分析在不同时间经过所述某一段轨道时轨道上磁力的变化趋势；

41、所述轨道状态预测模块，用于根据所述某一段轨道上磁力的变化趋势预测所述某一段轨道进行巡检的时间；从历史巡检记录中获取所述某一段轨道最近一次巡检时间，设定一个轨道期望巡检时间间隔；

42、所述轨道期望巡检修改模块，用于记录在所述某一段轨道上接收巡检提醒的实际时间，根据与所述某一段轨道最近一次接收巡检提醒的时间之间的时间间隔修改轨道期望巡检时间间隔；

43、所述异常处理模块，用于当未经过轨道期望巡检时间间隔时接收到所述某一段轨道的巡检提醒，根据列车的抖动程度和行驶速度变化率判断是否需要进行巡检；若不进行巡检，则检测能否降低列车经过所述某一段轨道的抖动程度；若进行巡检，则修改轨道期望巡检时间间隔。

44、进一步的，所述轨道状态预测模块包括了轨道巡检预测单元和轨道巡检设定单元；

45、所述轨道巡检预测单元，用于根据同一段轨道上磁力的变化趋势预测所述某一段轨道进行巡检的时间；所述轨道巡检设定单元，用于从历史巡检记录中获取所述某一段轨道最近一次巡检时间，设定一个轨道期望巡检时间间隔。

46、进一步的，所述异常处理模块包括了巡检单元和抖动调整单元；

47、所述巡检单元，用于当未经过轨道期望巡检时间间隔时所述某一段轨道出现异常，根据列车的抖动程度和行驶速度变化率判断是否需要进行巡检，若进行巡检，则修改轨道期望巡检时间间隔；所述抖动调整单元，用于若不进行巡检，则检测能否降低列车经过所述某一段轨道的抖动程度。

48、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：（1）本发明通过检测磁悬浮列车经过轨道时的磁力大小体现轨道的损耗程度；根据不同时间经过同一段轨道的磁力变化预测轨道出现异常的时间；能够第一时间对轨道进行巡检，不影响列车的运行效率；（2）通过实际对轨道进行巡检的时间间隔动态调整对轨道进行巡检的时间间隔，有效降低了巡检的次数，提高了效率；（3）当检测到轨道出现异常的时间与设定好的巡检时间距离好长时间时，通过检测列车的抖动幅度与抖动时长判断是否需要发送即时巡检的信号；在抖动幅度较小的情况下，通过在抖动时长里调整列车的行驶速度保证列车的稳定性，保证了人们的出行体验，同时减少进行巡检的次数，提高效率。