基于时序数据的列车牵引系统故障预测方法

牵引系统作为列车动能转换的关键模块,如果发生故障会给整车正常运行带来重大安全隐患,所以对其进行故障预测具有重要意义。然而,传统预测方法存在高度依赖人工经验判断、不能包含大量故障特征、预测精度不足等问题。为此,文中提出一种基于时序数据的故障预测方法。利用XGBoost算法对列车牵引变流器系统的故障特征进行计算和筛选,确定与变流器故障相关性较强的关键特征;采用贝叶斯优化的LSTM模型自适应地学习多源变量数据特征,利用时间窗对特征变量数据进行截取,实现对不同类型故障的预测。实验结果表明,所提方法在预测变流器场景下的6种故障时准确率可达到91%以上。

城轨车辆牵引系统安全功能的确定方法与设计策略研究

根据铁路应用系列安全标准相关要求,车辆及其子系统的安全功能应满足相应安全完整性等级(SIL)要求,以保证整个系统的安全性。通常要求车辆牵引系统的安全功能须满足SIL2等级,现基于EN 50126标准中对系统安全性的管理规范和说明,对某全自动驾驶地铁车辆牵引系统安全功能的确定过程和方法以及安全功能的设计策略进行了探究。

飞机智能无杆牵引系统方案设计与技术要点研究

飞机无杆牵引车技术是目前最受青睐的飞机牵引车技术,具有安全高效的性能。本文就无杆牵引车的智能化改造升级提出设计方案,设计智能无杆牵引车的模型,并对智能化技术要点进行研究。通过智能控制系统搭建、自动路径规划导航控制、夹持举升机结构与飞机NLG精准对接控制实现牵引车的智能化改造升级。

数字孪生在轨道交通电力牵引系统应用的探讨与展望

随着我国轨道交通电力牵引系统的快速发展与技术成熟,其可靠性评估与智能化监控技术逐渐引起关注,数字孪生是基于数据与机器学习对实际物理系统的虚拟刻画技术,可以实现对实际物理系统的行为特征模拟与参数监测,因此将数字孪生技术引入轨道交通电力牵引系统领域,可为其数字化、智能化监控与运维提供发展思路与技术手段。文章首先对数字孪生技术目前在电力牵引系统中的应用现状进行了综述,进而列举了电力牵引系统数字孪生构建过程中所需的关键技术及其发展情况——在电力牵引系统领域,数字孪生及其相关技术仍在理论研究阶段,只有针对部分子系统的探索性研究,尚未形成完善的系统建模与智能监控体系;最后,文章展望了数字孪生技术在电力牵引系统领域的工程化实现前景,探讨了其投入工程应用可能会面临的内部技术问题与外部客观挑战,旨在为后续技术研究与实践提供参考。

改进CLR的预测算法在铁路机车牵引系统故障维修中的应用

准确及时地预测机车系统故障是有效保障铁路运输安全与合理制定设备维护策略的关键。现有故障预测多集中于对特征数据的挖掘与分析。利用校准标签排名(CLR)结合自适应簇数的聚类算法对牵引系统故障类型进行预测,通过聚类获得故障类型深层特性,采用CLR算法从系统特征参数获取故障类型的相关性排名。通过加入人工校准标签来预测故障类型的相关性,同时减轻类不平衡问题的负面影响。相较于经典CLR算法,改进后的算法有一定幅度的性能提升。以牵引系统主变压器实际故障数据集为例,对冷凝器漏油、冷却风机异音等多种故障类型进行预测,结果表明:单个损失降低了78.8%,汉明损失提升了15.6%,故障维修方式预测准确率达96.4%,为设备故障预测性维护工作提供理论支撑。

基于MLCCA的高速列车牵引系统故障诊断

随着高速列车牵引系统的复杂性和智能性的提高,牵引系统的故障诊断越来越重要,故提出了一种基于多层典型相关分析(multi-layer canonical correlation analysis,MLCCA)的故障诊断方法。该方法对数据进行非线性预测,达到提高牵引系统的故障检测性能的目的,并引入最小绝对值收缩和选择算子(least absolute shrinkage and selection operator,LASSO)中的惩罚项来提高预测精度。根据高速列车传感器数据的性质,对数据进行分组分析,设置2组不同的统计量比较算法的检测效果。采集牵引系统传感器故障时的数据进行仿真实验,并将所提方法与常用方法进行对比,实验结果验证了所提方法的优越性。

地铁列车牵引系统状态评估方法研究

充分挖掘现场故障统计数据,提出一种地铁列车牵引系统状态评估方法。首先基于牵引系统故障树建立层次分析模型,构建各层级评判矩阵并确定权重,然后计算牵引系统各模块基本事件的灰色聚类系数,完成对系统模块层的状态评估,最后利用各模块聚类系数构建牵引系统模糊综合评判矩阵,采用模糊综合评判法对牵引系统整体的健康状态进行评估。结果表明,牵引逆变模块和牵引控制单元板卡是该车型地铁列车牵引系统的薄弱环节,应作为检修与维护中的重点对象。该评估方法综合利用故障树—层次分析法确定权重,降低了人为因素的影响,其评估结果可为地铁列车牵引系统主动维护和检修提供有效依据。

基于CL-RRT与MPC的舰载机牵引系统路径规划

针对舰载机在甲板狭小、复杂环境下的调运过程,结合闭环快速随机搜索树(close loop rapidly exploring random trees,CL-RRT)和模型预测控制(model predictive control,MPC)提出一种舰载机牵引系统的路径规划算法。首先,在CL-RRT中采用纯追踪器与线性二次型(linear quadratic,LQ)控制器得到系统的控制输入并向前仿真得到规划路径。其次,将已得路径进行等比缩放与插值作为MPC的初始解。最后,设置MPC的目标函数等并解得最终路径。展开自定义三个场景下的仿真实验,通过与CL-RRT算法的实验结果进行比较,验证本文算法的优越性。实验结果表明,所提算法可有效解决因采样随机性带来解质量不佳的问题,提升舰载机在甲板上的调运效率与安全性。

列车电力牵引系统控制与状态监测综述及展望

电力牵引系统作为高速列车/电力机车的“心脏”,其持续创新是推动列车技术进步的关键。文中针对列车电力牵引系统的拓扑结构、控制技术、状态监测与故障诊断等方面展开综述。概述两电平电力牵引系统拓扑在我国高速列车的应用现状,分析三电平拓扑的优势及碳化硅器件在牵引变流器的应用前景;回顾单相脉冲整流器传统控制方法,总结大功率牵引电机优化控制与全速域多模式调制策略,并探讨新一代模型预测控制技术的发展趋势;梳理牵引变流器关键部件老化与失效机理,总结牵引电机典型故障模式,并分析牵引系统状态监测与故障诊断技术研究现状。最后,对列车牵引系统拓扑、控制与监测关键技术的发展趋势进行展望。

基于TS-DBN的地铁牵引系统可靠性分析

论文提出一种结合连续时间T-S动态故障树和贝叶斯网络(TS-DBN)的可靠性评估方法来模拟实际运营过程中牵引系统的动静态失效行为。首先,构建基于牵引系统单元结构的故障树模型;然后,通过应用T-S动态门的时序规则,给出T-S门的逻辑定义,进而计算子节点后验概率及重要度参数;将敏感节点进行排序,建立系统连续时间状态下的稳定度函数数学模型。该方法能够直观地反映牵引系统结构单元的敏感薄弱环节,可以为后续维修策略优化提供理论参考。

城轨车辆牵引系统电磁发射机理分析与滤波研究

城轨车辆牵引系统采用脉宽调制控制,具有高电压、大电流、脉冲干扰特性,作为主要的电磁干扰源之一,对列车系统的电磁兼容性产生重要影响;文章根据车辆系统设计,结合电磁干扰电流流通路径,分析牵引逆变系统主要电磁发射回路;通过建立高频干扰电流简化计算模型,研究减小牵引系统电磁发射的滤波参数设计方法,仿真对比各种滤波方案的抑制效果;最后,通过列车对外辐射发射测试验证优化方法的有效性。

跨座式单轨交通直流牵引系统故障列车识别方法

针对跨座式单轨交通直流牵引系统正极回路与列车车身发生短路故障危及城市轨道交通的安全运营问题,基于跨座式单轨交通直流牵引系统双边供电等值模型,分析正极回路与车体发生短路时故障列车和正常列车接地电流和负极受电电流幅值的特征差异,提出一种基于接地电流和负极受电电流幅值比较的故障列车识别方法,并通过MATLAB仿真和现场试验对所提方法进行测试。研究结果表明:即使正常列车的车体接地继电器GR等值电阻由750Ω大幅降至0.75Ω时,故障列车的接地电流幅值始终大于整定值和负极受电电流幅值,本文所提方法能够准确地识别出故障列车,验证了方法的有效性。

轨道交通牵引系统电磁兼容技术研究及应用

电力电子变流装置的应用显著提升了轨道交通牵引系统的性能,同时也带来了电磁干扰、长线缆振荡过电压、轴承电腐蚀等负面效应。文章聚焦轨道交通应用场景,围绕牵引系统,从整车辐射、车辆与列车检测系统及应答器传输系统的兼容性、低频磁场发射、长线缆过电压、电机轴承电腐蚀五个方面介绍了电磁兼容问题的机理、国内外标准,并从软硬件方面介绍了管控措施。指出基于标准、经验和模型,有针对性地开展电磁兼容建模、仿真、分析和抑制是实现轨道交通系统电磁兼容性的重要手段。路网车大系统及跨国运行车辆的电磁兼容设计、宽禁带半导体器件应用等,是未来轨道交通电磁兼容设计面临的挑战。

基于信息交互的牵引系统控制策略研究

采用独立轮对的有轨电车可最大程度降低低地板车辆的地板高度,无需高站台设计且方便乘客上下车,发展前景十分广阔。但是独立轮对理论上不存在纵向蠕滑力,曲线导向能力下降,因此对列车牵引制动过程中的出力及控制策略提出更高要求,针对独立轮对有轨电车的特点,本文介绍了一种牵引变流器的设计方案及控制策略,从主电路设计、工作原理、硬件结构等方面进行阐述,基于双功率模块的信息交互,从顶层给出牵引力的优化施加目标,基于分段同步调制及矢量控制策略,实现列车牵引力输出的优化控制。最后,通过现场牵引制动试验及极端恶劣线路空转滑行试验验证了所提设计方案的有效性,对独立轮对牵引系统及类似应用场合的牵引系统硬件设计及控制策略具有一定的指导意义。

基于正向设计的动车组牵引系统建模与实现

随着轨道交通产品复杂程度的提高、智能水平的发展,动车组牵引系统的设计需要更有效的需求分析手段、更可靠的建模分析方法、正向可追溯的设计手段以及高质量的实现形式。以动车组牵引系统为研究对象,通过基于系统建模语言(SysML)的需求分析模型,结合基于标准需求-功能-架构-物理(RFLP)的建模分析方法,从牵引系统的设计需求出发,进行完整的用例分析,创建包含架构模型和状态机模型的牵引系统功能模型,通过块定义图和内部块图展示牵引系统与外部系统以及牵引内部各子系统之间的交互信息,通过用户界面(UI)实现牵引系统运营场景的操作,展示牵引系统在运行过程中的状态变化,实现牵引系统功能逻辑仿真,形成正向可追溯的牵引系统设计实现方案。将基于模型的系统工程(MBSE)的设计手段落地应用于动车组设计过程中,为动车组的设计提供正向设计指导。

济南地铁3号线牵引系统高速断路器控制电路优化

[目的]济南地铁3号线运营初期,在操作高速断路器闭合时,多次偶发性报出高速断路器闭合故障。为了提高列车运行可靠性,需对该线路牵引系统高速断路器控制电路进行优化。[方法]根据3号线列车高速断路器闭合故障发生时的相关指令及器件状态,结合高速断路器控制逻辑原理对高速断路器偶发性无法闭合故障原因进行分析,并提出优化措施。[结果及结论]高速断路器闭合故障原因为:高速断路器在闭合控制过程中,其线圈两端产生的感应电动势使得高速断路器合闸功率不足,导致高速断路器偶发性无法闭合。优化措施为:通过在高速断路器线圈两端接入续流二极管,抑制高速断路器线圈产生的感应电动势。采取上述优化措施后,未再次发生因感应电动势导致的高速断路器无法闭合故障,有效提升了列车运行的可靠性。

预测动车组牵引系统故障率的TSOBP-ARIMA-Prophet组合模型

针对单一模型预测故障率时的适用性差异问题,在考虑动车组牵引系统故障率数据特点的基础上,提出TSOBP-ARIMA-Prophet组合模型。首先,针对动车组牵引系统故障率的复杂非线性,引入金枪鱼群算法(TSO)优化BP模型,训练出TSOBP预测模型;其次,针对故障率的非平稳波动性,选取ARIMA预测模型;然后,针对故障率的季节周期性,选取Prophet预测模型;最后,运用方差倒数法对3个模型的预测结果赋权,得到TSOBP-ARIMA-Prophet组合模型的预测结果。以某动车组牵引系统为例,采用该组合模型预测故障率,并与3个单一模型及TSOBP-ARIMA组合模型对比验证其预测能力。结果表明:该组合模型预测时均方误差为0.0752,较TSOBP,ARIMA和Prophet模型单独预测时分别降低了45.83%,61.65%和53.42%,预测精度显著提高,且较TSOBP-ARIMA组合模型对数据趋势的感知力更优,可有效提升对动车组牵引系统故障率的预测能力。

动车组牵引系统接地故障分析及优化研究

动车组牵引系统接地故障为动车组主供电系统最为典型的故障之一,且对动车组安全运营影响较大,文中通过对某型动车组牵引系统接地故障进行分析,查找各方面因素,并从相关部件的设计结构、工艺方案及故障诊断逻辑等方面研究优化措施,降低并预防接地故障的发生。

CR400BF平台动车组牵引系统可靠性评估

对高级修周期间隔延长背景下的CR400BF平台动车组牵引系统进行可靠性评估。基于牵引系统的部件结构及基本的系统组合形式,构建可靠性框图模型;收集整理动车组运营过程中的故障数据,利用直方图法对故障分布模型进行初步判断;通过假定分布模型的参数估计及拟合优度检验,确定各部件的故障分布规律;评估牵引系统各部件及其整体的可靠性指标,绘制可靠度函数图形并进行简要分析。文中所用的分析方法具有较好的通用性,可以进一步推广到动车组其他系统,能够为动车组修程修制改革提供技术支撑。

新一代轨道交通列车牵引系统消噪控制算法研究

针对新一代轨道交通列车模块化、小型化、轻量化带来的电磁噪声问题,提出了一种基于宽频段随机载波频率的控制策略,该方法可以动态调节电机磁场强度大小,并且可以宽范围调节载波频率,减小电机的电磁噪声。进行MATLAB仿真及线路运行试验,对比分析谐波含量和噪声情况,验证了所提算法的合理性和可行性,为轨道交通列车降噪设计提供了新思路。