一种轨道交通设备故障影响监测方法与流程

本发明涉及信号数据处理，特别涉及一种轨道交通设备故障影响监测方法。

背景技术：

1、城市轨道交通是城市公共交通的骨干，具有节能、省地、运量大、全天候、无污染(或少污染)又安全等特点，属绿色环保交通体系，特别适应于大中城市，轨道交通的列车存在大量的设备，当一个设备发生故障时，工作人员需要进行大量的排查，才能找到这个故障点。但是找到故障点后，这个设备可能会因自身故障对其他的设备产生影响，特别是在设备的运行数据上面体现出来。而目前检测到故障设备后，通常都是更换或维修该故障设备，没有考虑到故障设备对其他设备的影响，这样可能会造成整个轨道交通设备及其运行数据不完全正确和匹配。

技术实现思路

1、本发明的目的在于监测到设备故障时，考虑该设备因故障对其他设备的影响，从而确保整个轨道交通设备及其运行数据的正确和匹配，提供一种轨道交通设备故障影响监测方法。

2、为了实现上述发明目的，本发明实施例提供了以下技术方案：

3、本发明首先要解决的问题是确保整个轨道交通设备及其运行数据的正确和匹配，为此提供一种轨道交通设备故障影响监测方法，包括以下步骤：

4、步骤1，构建轨道交通的网络传输系统；

5、步骤2，通过网络传输系统获取轨道交通设备传感器的运行数据，构造运行数据的解析信号；

6、步骤3，对解析信号进行傅里叶变换，并计算每两个传感器采集的解析信号之间的时频相关系数，根据时频相关系数构造有向图。

7、在上述方案中，通过采集安装在轨道交通设备上的传感器所采集的运行数据，再将运行数据处理为解析信号后，来计算每两个传感器采集的解析信号之间的时频相关系数，当时频相关系数越接近1时，说明这两个传感器解析信号之间的相关性越强，也表明这两个传感器所采集的这两个设备之间的相关性越强。并基于这样的相关性，构建有向图，当检测到某一设备发生故障后，可根据有向图快速寻找到容易受到影响的其他设备，不仅加强了轨道交通设别的安全性，还确保整个轨道交通设备及其运行数据的正确和匹配，避免仅对故障的设备进行维修或更换，也避免仅对故障设备的运行数据进行纠正。

8、所述步骤2中，获取的轨道交通设备传感器的运行数据包括：牵引逆变器电压输入端的输入电压信号vin(t)，牵引逆变器电压出端的输出电压信号vout(t)，采集牵引逆变器的电流信号i(t)，电机轴承的振动信号z(t)，电机轴承的温度信号w(t)，齿轮箱的振动信号d(t)，动力传输齿轮的转速信号s(t)。

9、在上述方案中，可根据需求随时增加传感器的种类和数量，皆为轨道交通设备传感器的运行数据，本方案给出的轨道交通设备传感器种类不限于此，每种传感器的数量不限，能够更大限度的增加对设备运行数据进行检测的传感器。

10、所述步骤2中，构造运行数据的解析信号的步骤，包括：

11、将t时刻采集到的运行数据形成响应数据x(t)=[x1(t),x2(t),...,xm(t)]t，其中xi(t)为第i个传感器的运行数据，m为传感器的数量，i=1,2,...,m，[ ]t为对向量取转置；

12、对响应数据x(t)进行hilbert变换得到：

13、

14、构造响应数据的解析信号：

15、

16、其中，j为虚数单位。

17、在上述方案中，将原本的运行数据进行解析，得到解析信号，解析信号能够表征时间与运行数据的关联。

18、所述步骤3中，对解析信号进行傅里叶变换的步骤，包括：

19、采用傅里叶变换将解析信号变换到时频域，以时频域表示解析信号：

20、

21、其中，f表示频率。

22、在上述方案中，对解析信号进行傅里叶变换，从而可以对解析信号进行的频谱分析，因为很难在时域上去理解一个信号，所以一个信号的频率域特性要比时域特性重要。

23、所述步骤3中，计算每两个传感器采集的解析信号之间的时频相关系数的步骤，包括：

24、计算任意两传感器a、b采集的解析信号的时频相关系数：

25、

26、其中，为传感器a的解析信号与传感器b的解析信号之间的时频相关系数；f为tk时刻对应的频率域；，a=1,2,...,m，b=1,2,...,m；，；

27、所有的传感器构成节点集合v={v1,v2,...,vm}，建立相关性最强的两个传感器之间的有向边，形成有向边集合e={ea→b}，a∈m，b∈m；

28、节点集合v和有向边集合e构成有向图。

29、在上述方案中，由于时频相关系数是随着时间、频率所改变的，所以在不同的时间对应的频率域内，此时的有向图也不同。某一设备发生故障时，在不同的频率域时，容易因该故障设备造成影响的其他设备也不同。所以本方案能考虑到设备运行时间和时长所带来的影响。

30、所述步骤1中网络传输系统包括服务器、ab双核心网、基带控制单元bbu、射频拉远单元rru、合路器、车载无线接入单元tau；

31、其中，在列车的头部设置至少一个车载无线接入单元tau，在列车的尾部设置至少一个车载无线接入单元tau；

32、所述ab双核心网由a网、b网组成，此网络是一种长期演进的无线通信技术lte，a网、b网均与服务器连接；

33、所述基带控制单元bbu包括第一基带控制单元bbu_1、第二基带控制单元bbu_2，且第一基带控制单元bbu_1分别与a网、b网连接通信，第二基带控制单元bbu_2也分别与a网、b网连接通信；

34、所述射频拉远单元rru包括第一射频拉远单元rru_1、第二射频拉远单元rru_2、第三射频拉远单元rru_3、第四射频拉远单元rru_4。所述第一射频拉远单元rru_1、第三射频拉远单元rru_3分别与第二基带控制单元bbu_2连接，第二射频拉远单元rru_2、第四射频拉远单元rru_4分别与第一基带控制单元bbu_1连接；

35、所述合路器包括第一合路器、第二合路器。所述第一射频拉远单元rru_1、第二射频拉远单元rru_2分别与第一合路器连接，通过第一合路器与设置在列车头部或尾部的车载无线接入单元tau连接通信；所述第三射频拉远单元rru_3、第四射频拉远单元rru_4分别与第二合路器连接，通过第二合路器与设置在列车尾部或头部的车载无线接入单元tau连接通信。

36、在上述方案中，所使用的车载无线接入单元tau、射频拉远单元rru、基带控制单元bbu、合路器均为多个，当其中一个单元故障时，也通过另外的路径传输数据。比如当列车车头的车载无线接入单元tau故障时，可通过列车车尾的车载无线接入单元tau传输数据；如此有多种传输路径，避免某一单元故障时，服务器与列车的传输路径直接断开。且无论哪一个单元故障，通过路径排查的方式，即能快速的找到故障的单元，因为没有故障时，每一条路径都会传输数据，顺着数据传输路径，即可找到故障的单元，且不耽误数据的传输。

37、还包括步骤4，建立传感器采集的解析信号间的故障影响矩阵，由故障影响矩阵得出表征影响程度的故障影响系数。

38、所述步骤4具体包括以下步骤：

39、建立故障影响矩阵，a=1,2,...,m，b=1,2,...,m，故障影响矩阵的行、列为各传感器，元素为所在行的传感器采集的解析数据对所在列的传感器采集的解析数据的时频相关系数；

40、对故障影响矩阵进行规范化处理，得到矩阵，有：

41、

42、其中，为矩阵中每行的最大值；

43、构建综合影响矩阵t：

44、

45、通过综合影响矩阵t，表征了所有传感器采集的解析信号之间的影响程度。

46、在上述方案中，可以进一步的得到具有有向边的两个传感器采集的解析信号之间的影响程度。

47、与现有技术相比，本发明的有益效果：

48、本发明在频率域上构造设备间故障影响的有向图，基于有向图，监测到设备故障时，可以考虑到该设备因故障对其他设备的影响，以便对其他设备也进行维修或更换，同时也能对故障的设备的运行数据进行纠正，从而确保整个轨道交通设备及其运行数据的正确和匹配。