车辆故障检测系统的设计与实现

【摘要】：党的十九大作出了建设交通强国的重大决策部署,轨道交通作为国家战略性、全局性、先导性和基础性的重要设施,必将在交通强国的国家战略中发挥积极、不可或缺的重要作用。近年来,我国轨道交通系统已经在高原铁路和高速铁路等方面取得了一系列核心关键技术的突破,铁路总体技术水平进入世界先进行列。而在新一代科技革命和产业变革高速发展的情况下,以互联网、人工智能为代表的新兴使能技术与轨道交通深度融合,安全舒适已经成为轨道交通系统未来的发展方向。因此,使用轨道列车行驶数据进行故障检测以提高行车安全可靠性的车辆故障检测系统应运而生。在车辆故障检测系统的开发过程中,作者参与了从需求分析、概要设计、详细设计、编码实现到系统测试的全部系统开发环节。在需求分析阶段,作者挖掘用户需求,确定了系统的功能性需求以及非功能性需求,并且将系统划分为算法管理模块、数据管理模块以及系统设置模块三个模块。在概要设计阶段,作者在需求分析的基础上确定了系统使用前后端分离的B/S架构,同时对功能模块、数据库以及相应接口进行了设计。在详细设计与实现阶段,作者根据需求分析和概要设计,利用My SQL数据库、React框架、Dva状态管理工具、Umi解决方案和Koa框架独立完成了系统全部模块的开发工作。在算法管理模块中,针对高速列车牵引系统的核心组件牵引电机的机械类故障问题,作者调研学习了相关的故障检测方案以及虚拟传感器技术并对算法进行了分析与对比,确定使用堆叠自动编码器(Stacked Autoencoder,SAE)算法建立故障检测算法模型,并根据具体故障特点进行改进,以实现电机的故障检测;确定使用定子电流为原始数据,LSTM(Long Short-Term Memory,长短期记忆网络)算法为基础,建立虚拟传感器模型,达成电流数据向振动加速度数据的转变,完成了虚拟传感器算法的实现。最后在测试阶段,作者独立完成了系统各模块的功能性测试以及非功能性测试。目前,车辆故障检测系统已经在企业内部投入使用,系统运行状况良好,为车辆故障检测提供了极大地便利。