[发明专利]一种基于动态时间规整的道岔健康状态评估方法

权利要求书

1.一种基于动态时间规整的道岔健康评估方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、首先根据道岔的机械特性，选择健康评估模型的基础评估函数tanh，挑选若干个道岔正常运行的电功率信号作为基准数据，然后使用动态时间规整算法计算不同基准数据之间的相似度距离，动态时间规整算法在不经过数据预处理的情况下能够得出数据之间的相似性，得到基准数据之间的相似度距离，根据相似度距离计算出基础评估函数中的适应参数，得到健康状态评估函数xtanh；

步骤二、用动态时间规整算法计算运行状态的每个样本数据与基准状态每个样本数据之间的相似度距离，然后求出运行状态样本数据的平均相似度距离；

步骤三、使用健康状态评估函数对各个状态的数据进行测量，最终得到每一个运行状态的健康状态程度CV值，从而直观地评估道岔的运行状态。

2.根据权利要求1所述的一种基于动态时间规整的道岔健康评估方法，其特征在于，步骤一所述的动态时间规整算法具体为：

设两个时间序列为X＝{x(1),x(2),...,x(m)}和Y＝{y(1),y(2),...,y(n)}，m和n分别是时间序列的数据点个数，x(m)和y(n)代表了时间序列的数据点，使用欧式距离表征两组数据之间的差距时，则定义两个数据之间的距离为：

则将两个序列的所有数据点之间的距离构成距离矩阵，矩阵表示如下：

然后在距离矩阵中求出两个时间序列的最短路径，最短路径要满足以下的约束：

(1)最短路径上相邻的两个点(x_{a},y_{b})和(x_{a'},y_{b'})需要满足：

(2)最短路径的开始点和结束点应该为(x_{1},y_{1})和(x_{m},y_{n})；

根据上述约束条件，可以求出不同的累加距离，下一个点的距离都是由上一个点距离累加可得，迭代过程由下式表示：

根据全局约束可以对路径进行搜索，全局最优将路径的搜索范围控制在一定范围内，最短路径为其中累加距离之和最少的路径：

D(i,j)＝min[D(i-1,j-1),D(i,j-1),D(i,j-1)]+d(x_{i},y_{j})

D(i,j)即为两个数据之间的相似度距离。

3.根据权利要求1所述的一种基于动态时间规整的道岔健康评估方法，其特征在于，所述步骤一中的xtanh函数由如下方法得到：

选择tanh函数作为健康评估函数，tanh函数如下所示：

设置适应参数α，对tanh函数进行改进，改进之后的函数如下所示：

CV表示健康指数，D表示相似度距离值，α由下式可得：

CV_pre为原始CV值，D_Normal表示基准数据的平均相似度距离。