用于动车组部件检修的运行数据处理方法技术

本发明专利技术涉及用于数据处理技术领域，具体涉及用于动车组部件检修的运行数据处理方法，包括：根据多维度运行数据中的速度数据、相邻时间点间的速度斜率值差异，得到不同阶段的多维度运行数据以及受到噪声的影响程度；根据第一类分量与第二类分量中匹配点对的数据点，得到第一差异性程度；根据第一差异性程度得到差异性较大的时间点；根据时间点得到多个叠加结果；根据第一分量与叠加结果、第二分量之间的DTW距离，得到异常程度；根据异常程度得到真实数据趋势；根据真实数据趋势、影响程度得到分块大小；根据分块大小对多维度运行数据进行去噪。本发明专利技术避免了真实数据趋势获取错误的缺点，保证了去噪过程中噪声的去除效果以及信息最大保留。最大保留。最大保留。

【技术实现步骤摘要】
用于动车组部件检修的运行数据处理方法


[0001]本专利技术涉及数据处理
，具体涉及用于动车组部件检修的运行数据处理方法。

技术介绍

[0002]我国动车组车型数量众多，由于行车故障、作业检修质量等问题经常发生，因此动车组的维修必不可少，为了解决更好地解决问题、提高效率，我国目前建立了一套动车组的故障预测与健康管理系统，即PHMP系统。PHMP系统是通过安装先进传感器来实时监测动车组在运行过程中的各类状态数据，并根据建立的模型来评估动车组的健康状态并对故障进行预测。然而动车组在运行时会受到各种环境因素的影响，例如路况、恶劣气候等等，这些环境因素会使动车组的运行数据产生噪声。此外，动车组本身的结构和组成部件也会在运行时产生振动、摩擦等现象，进一步增加了运行数据的噪声。而噪声可能导致动车组的运行数据出现异常值等问题，从而严重影响PHMP系统的监测和预测效果。为了减少噪声的影响，需要对运行数据进行去噪处理，常规采用离散余弦变换来进行噪声的去除，而在离散余弦变换处理过程中，需要将数据分成若干个大小的分块来进行分别分析，较小的分块包含较少的信息量与噪声信息，对其处理会导致去噪效果不理想；较大的分块虽包含较多的信息量与噪声信息，但无法提取其中的高频噪声信息，对其处理同样会导致去噪效果不理想，因此本专利技术提出一种采用动车组运行数据的分布特征来获取数据的真实波动趋势来进行分块大小的确定，然后在获取趋势项过程中由于数据分布特征的不同得到在拟合获取趋势项时会得到错误的趋势项的适合动车组部件检修的运行数据的处理方法。
专利
技术实现思路

[0003]本专利技术提供用于动车组部件检修的运行数据处理方法，以解决现有的问题。
[0004]本专利技术的用于动车组部件检修的运行数据处理方法采用如下技术方案：本专利技术一个实施例提供了用于动车组部件检修的运行数据处理方法，该方法包括以下步骤：采集动车组的运行数据；对运行数据进行分段得到不同阶段的运行数据以及不同阶段可能受到的噪声的影响程度；将不同阶段的不同尺度变换之前的运行数据，记为原始数据；将不同阶段的不同尺度变换之后的数据，记为结果数据；根据原始数据与结果数据得到每个阶段原始数据中每个时间点与每个尺度的第一差异性程度；将原始数据经EMD分解的IMF分量记为第一分量，将第一分量经DTW匹配后的分量记为第一类分量；根据第一差异性程度得到每个阶段第一类分量中差异性较大的时间点；根据差异性较大的时间点进行叠加处理，得到多个叠加结果；根据每个阶段原始数据中第一分量与多个叠加结果得到每个时间点的第二差异性程度；根据每个阶段第一分量与多个叠加结果、第二差异性程度，得到每个阶段原始数据中每个时间点与每个尺度的异常程度；根据异常程度得到每个阶段原始数据的真实数据趋势；根据真实数据趋势、受到噪声的影响程度得到每个阶段的分块大小；
根据获取的每个阶段的分块大小对运行数据进行去噪。
[0005]进一步地，所述对运行数据进行分段得到不同阶段的运行数据的获取方法如下：通过计算每个阶段内每个时间点的速度斜率值记为第一速度斜率值，每个时间点之前的时间点的速度斜率值记为第二速度斜率值，将第二速度斜率值与第一速度斜率值的差值的绝对值记为每个阶段每个时间点的分段点程度，然后每个阶段每个时间点的阶段分段点程度进行线性归一化处理，预设一个分段点程度阈值T1，若当前时间点归一化后的分段点程度大于T1，则当前时间点为阶段分段点，从而得到不同阶段的运行数据。
[0006]进一步地，所述不同阶段可能受到的噪声的影响程度的获取表达式如下：式中，表示第c个阶段中的速度均值；表示所有阶段的所有时间点中的速度的最大值；表示第c个阶段中所有时间点的速度斜率值的方差值；表示第c个阶段的可能受到噪声的影响程度。
[0007]进一步地，所述不同阶段的不同尺度变换之后的数据的获取表达式如下：式中，表示当前阶段内原始数据起始点1在转换后的尺度范围[1,]内对应数据点的数量；表示当前阶段内原始数据起始点1在转换后的尺度参数内对应的第u个数据点的相邻数据差；表示当前阶段内原始数据起始点1在转换后的尺度参数内对应的第v个数据点的相邻数据差；表示当前阶段内原始数据起始点1在转换后的尺度范围[1,]内对应的第u个数据点；表示当前阶段原始数据在尺度范围[1,]内以第1个数据为起始点尺度变换后的数据。
[0008]进一步地，所述当前阶段内原始数据起始点1在转换后的尺度参数内对应的第u个数据点的相邻数据差的获取方法如下：当前阶段内原始数据起始点1在转换后的尺度范围[1,]内的第u个数据点与第u
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1个数据点的差值的绝对值记为第一绝对值A1，以及第u个数据点与第u+1个数据点的差值的绝对值记为第二绝对值A2，将A1、A2求和，求和结果记为第u个数据点的相邻数据差；其中，若第u个数据点为第一个数据点，不存在前一个数据点即第u
‑
1个数据点时，则将第u个数据点与第u+1个数据点的差值的绝对值A2作为第u个数据点与第u
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1个数据点的差值的绝对值A1进行计算；若第u个数据点为最后一个数据点时，不存在后一个数据点第u+1个数据点时，则将第u个数据点与第u
‑
1个数据点的差值的绝对值A1作为第u个数据点与第u+1个数据点的差值的绝对值A2进行计算，将A1、A2求和的结果记为第u个数据点的相邻数据差。
[0009]进一步地，所述每个阶段原始数据中每个时间点与每个尺度的第一差异性程度的获取方法如下：原始数据中的第一个分量与第h个尺度下转换尺度后的结果数据中的第
一个分量进行DTW匹配；式中，表示经过DTW匹配后原始数据中，第j个时间点的对应匹配点对的个数；表示经过DTW匹配后原始数据中，所有时间点对应匹配点对的个数的均值；表示经过DTW匹配后原始数据中，第j个时间点对应所有的匹配点对中，原始数据与第h个尺度下在转换尺度后的数据的匹配点对的数据点差值的绝对值的均值；表示原始数据中第j个时间点与第h个尺度的第一差异性程度。
[0010]进一步地，所述根据第一差异性程度得到每个阶段第一类分量中差异性较大的时间点的获取方法如下：对每个阶段原始数据中所有时间点的第一差异性程度进行线性归一化处理，预设一个第一差异性程度阈值，若原始数据中当前时间点归一化后的第一差异性程度大于第一差异性程度阈值，则该时间点为差异性较大的时间点，进而获取每个阶段第一类分量中差异性较大的时间点。
[0011]进一步地，所述每个阶段原始数据中每个时间点与每个尺度的异常程度的获取表达式如下：式中，表示当前阶段原始数据的第一个分量与第h个尺度的第一个分量之间的DTW距离；表示当前阶段原始数据的第一个分量与叠加得到的多个叠加结果之间的DTW距离；表示根据当前阶段原始数据中第j个时间点的第二差异性程度；表示当前阶段原始数据中第j个时间点与第h个尺度的异常程度值。
[0012]进一步地，所述根据异常程度得到每个阶段原始数据的真实数据趋势的获取方法如下：根据获取的当前阶段内每个时间点的异常程度，进行STL时间序列分割获得趋本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于动车组部件检修的运行数据处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：采集动车组的运行数据；对运行数据进行分段得到不同阶段的运行数据以及不同阶段可能受到的噪声的影响程度；将不同阶段的不同尺度变换之前的运行数据，记为原始数据；将不同阶段的不同尺度变换之后的数据，记为结果数据；根据原始数据与结果数据得到每个阶段原始数据中每个时间点与每个尺度的第一差异性程度；将原始数据经EMD分解的IMF分量记为第一分量，将第一分量经DTW匹配后的分量记为第一类分量；根据第一差异性程度得到每个阶段第一类分量中差异性较大的时间点；根据差异性较大的时间点进行叠加处理，得到多个叠加结果；根据每个阶段原始数据中第一分量与多个叠加结果得到每个时间点的第二差异性程度；根据每个阶段第一分量与多个叠加结果、第二差异性程度，得到每个阶段原始数据中每个时间点与每个尺度的异常程度；根据异常程度得到每个阶段原始数据的真实数据趋势；根据真实数据趋势、受到噪声的影响程度得到每个阶段的分块大小；根据获取的每个阶段的分块大小对运行数据进行去噪。2.根据权利要求1所述用于动车组部件检修的运行数据处理方法，其特征在于，所述对运行数据进行分段得到不同阶段的运行数据的获取方法如下：通过计算每个阶段内每个时间点的速度斜率值记为第一速度斜率值，每个时间点之前的时间点的速度斜率值记为第二速度斜率值，将第二速度斜率值与第一速度斜率值的差值的绝对值记为每个阶段每个时间点的分段点程度，然后每个阶段每个时间点的阶段分段点程度进行线性归一化处理，预设一个分段点程度阈值T1，若当前时间点归一化后的分段点程度大于T1，则当前时间点为阶段分段点，从而得到不同阶段的运行数据。3.根据权利要求1所述用于动车组部件检修的运行数据处理方法，其特征在于，所述不同阶段可能受到的噪声的影响程度的获取表达式如下：式中，表示第c个阶段中的速度均值；表示所有阶段的所有时间点中的速度的最大值；表示第c个阶段中所有时间点的速度斜率值的方差值；表示第c个阶段的可能受到噪声的影响程度。4.根据权利要求1所述用于动车组部件检修的运行数据处理方法，其特征在于，所述不同阶段的不同尺度变换之后的数据的获取表达式如下：式中，表示当前阶段内原始数据起始点1在转换后的尺度范围[1,]内对应数据点的数量；表示当前阶段内原始数据起始点1在转换后的尺度参数内对应的第u个数据点的相邻数据差；表示当前阶段内原始数据起始点1在转换后的尺度参数内对应的第v个数据点的相邻数据差；表示当前阶段内原始数据起始点1在转换后的尺度范围[1,]内对应的第u个数据点；表示当前阶段原始数据在尺度范围[1,]内以第1个数据为起始点尺度
变换后的数据。5.根据权利要求4所述用于动车组部件检修的运行数据处理方法，其特征在于，所述当前阶段内原始数据起始点1在转换后的尺度参数内对应的第u个数据点的相邻数据差的获取方法如下：当前阶段内原始数据起始点1在转换后的尺度范围[1,]内的第u个数据点与第u
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1个数据点的差值的绝对值记为第一绝对值A1，以及第u个数据点与第u+1个数据点的差值的绝对值记为第二绝对值A2，将A...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵晓明，贾潞，牟增旭，张勃，姚建民，庞奉宝，吴杭泽，许倩倩，张俊敏，刘常青，张少峰，宋德华，刘浩，程浩，李长玮，张昭，王旭东，原晓东，
申请(专利权)人：中国铁路北京局集团有限公司北京动车段，
类型：发明
国别省市：