一种接触网悬挂状态智能识别与松脱故障预警方法及系统与流程

本发明涉及轨道交通安全监测，具体涉及一种接触网悬挂状态智能识别与松脱故障预警方法及系统。

背景技术：

1、接触网是电气化铁路的核心供电部件，通过悬挂系统将接触导线固定在轨道上方，为列车持续提供电能。接触网的悬挂状态直接影响受电弓与接触线的接触质量，进而关系到列车运行安全和供电稳定性。在长期运行过程中，接触网的悬挂部件（包括吊弦、定位器、悬挂点等）会因持续振动、温度交变、风载荷和材料老化等因素发生位移偏移或松脱，导致接触线弛度异常、定位器倾斜及悬挂点位移超限等故障隐患。及时识别和预警这些松脱故障，对保障铁路运营安全具有重要意义。

2、现有的接触网巡检手段主要依赖人工巡视或单一区域检测设备。人工巡视存在效率低、主观性强、难以量化评估等问题；单一区域的检测设备虽然能够采集悬挂点的位移信息和定位器的姿态信息，但各巡检区域的数据相互独立，无法实现跨区域的统一分析和对比，难以准确判断不同环境条件下的正常波动与异常松脱之间的界限。

3、现有技术存在以下客观缺陷：第一，各巡检区域的数据采集和分析相互孤立，无法进行跨区域的数据整合和对比分析，难以识别全局性的松脱趋势；第二，现有检测方法通常采用固定的判定阈值，未考虑不同巡检区域环境特征（如温度、风速、线路曲率等）对悬挂状态的影响，导致在环境差异较大的区域容易出现误报或漏报；第三，松脱故障的判断缺少与历史健康状态数据的交叉校验机制，单次检测数据的可信度不足，误报率高。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有接触网巡检技术中跨区域数据孤立、缺乏场景适配、松脱判断准确率低的不足而提供一种接触网悬挂状态智能识别与松脱故障预警方法及系统。

2、本发明所采用的技术方案是：

3、一种接触网悬挂状态智能识别与松脱故障预警方法，包括：采集不同巡检区域下接触网的第一相关数据和各巡检区域的环境特征参数，所述第一相关数据包括接触网的悬挂点的三维位移信息和定位器的姿态信息；通过跨区域通道对各巡检区域对应的第一相关数据和对应巡检区域的环境特征参数进行跨区域整合和优化，得到第二相关数据；基于所述第二相关数据对预构建好的第一数字孪生模型的状态识别参数进行场景适配调整，得到第二数字孪生模型；利用所述第二数字孪生模型生成接触网的悬挂部件的第一松脱信息；将所述第一松脱信息与接触网的历史健康状态数据进行交叉校验，生成第二松脱信息，以实现接触网在悬挂状态下的智能识别与松脱故障预警。

4、在上述方法的基础上，所述整合和优化步骤具体包括：建立跨区域通道，通过所述跨区域通道将各巡检区域对应的第一相关数据和对应巡检区域的环境特征参数传输至目标中心节点，经所述目标中心节点对各巡检区域的数据进行整合，形成传输数据包；基于接触网的悬挂点编号对所有传输数据包进行解包和分类处理，得到多组第一分类数据；基于不同巡检区域的环境特征参数，按照历史健康样本统计基准值和环境修正系数，设定对应巡检区域下三维位移信息和姿态信息的参数阈值范围，所述参数阈值范围包括x轴位移范围、y轴位移范围、z轴位移范围和定位器倾角范围；将每组第一分类数据中超出所述参数阈值范围的信息标记为疑似松脱候选数据并保留，得到第二分类数据；将同一悬挂点编号对应的第二分类数据进行整合，形成第二相关数据。

5、在上述方法的基础上，建立跨区域通道的步骤具体包括：确定各巡检区域的数据源节点；基于各巡检区域的地理分布和网络环境，构建跨区域的加密通信链路，并在所述加密通信链路中配置通道传输带宽、数据缓存阈值以及重传机制，得到初始通道；对各数据源节点进行身份认证与权限配置，将通过身份认证的数据源节点接入所述初始通道，形成跨区域通道；按照预设的数据封装格式，将各数据源节点对应的巡检区域的第一相关数据、环境特征参数以及关联标识进行封装，得到多个初步数据包，所述关联标识包括巡检区域编号、数据采集时间戳及悬挂点编号；通过所述跨区域通道将各初步数据包传输至目标中心节点，以通过所述目标中心节点对各初步数据包进行整合，形成传输数据包。

6、在上述方法的基础上，所述场景适配调整步骤具体包括：建立不同巡检区域的环境特征参数和预构建好的第一数字孪生模型的状态识别参数之间的对应影响关系；基于所述第二相关数据，利用所述第一数字孪生模型的仿真模块复现接触网的悬挂部件的实际运行姿态，以得到悬挂部件的初步运行状态数据，所述初步运行状态数据包括与状态识别参数逐项对应的悬挂点x轴位移、y轴位移、z轴位移、定位器倾角偏差、振动频率和振动加速度峰值；将所述初步运行状态数据中各项参数与所述状态识别参数中的对应阈值逐项比对，得到比对结果；根据所述比对结果和所述对应影响关系，设定不同状态识别参数对应的调整规则；基于不同状态识别参数对应的调整规则，对第一数字孪生模型的状态识别参数进行场景适配调整，得到第二数字孪生模型。

7、在上述方法的基础上，所述生成第一松脱信息步骤具体包括：利用所述第二数字孪生模型的仿真模块，基于所述第二相关数据复现悬挂部件的实际运行姿态，得到悬挂部件的实际运行状态数据；将所述实际运行状态数据与第二数字孪生模型中对应正常状态参数进行对比，以确定各悬挂部件的实际状态与正常状态的状态差异信息；根据预设松脱等级划分规则和所述状态差异信息，确定各悬挂部件对应的松脱等级，并设定松脱等级筛选条件；根据所述松脱等级筛选条件，利用所述第二数字孪生模型的判定模块对各悬挂部件进行状态判定，筛选出松脱等级达到预设等级阈值的目标悬挂部件；将所述目标悬挂部件对应的悬挂点编号、状态差异信息以及目标松脱等级进行整合，形成第一松脱信息。

8、在上述方法的基础上，所述交叉校验步骤具体包括：从接触网的历史健康状态数据中提取出与所述第一松脱信息匹配的历史参考信息；将所述第一松脱信息与所述历史参考信息进行交叉校验，以生成目标悬挂部件的松脱状态与历史松脱趋势的交叉校验结果；根据所述历史参考信息、所述第一松脱信息的目标松脱等级及状态差异信息，设定交叉校验的校验条件；根据所述校验条件，对交叉校验结果进行分析，若交叉校验结果满足校验条件，则将第一松脱信息与历史参考信息进行整合，形成第二松脱信息，或者，若交叉校验结果不满足校验条件，则根据历史参考信息为第一松脱信息生成置信度备注与复核标识，并触发二次采集复核，生成第二松脱信息；基于所述第二松脱信息中各悬挂部件的最终松脱等级，设定分级预警阈值，并触发达到所述分级预警阈值的悬挂部件的预警提示。

9、在上述方法的基础上，生成交叉校验结果的步骤具体包括：将所述第一松脱信息中各目标悬挂部件对应的目标松脱等级和状态差异信息，分别与所述历史参考信息中对应目标悬挂部件的历史松脱等级和历史状态差异信息进行对比，得到等级比对信息和差异比对信息；根据所述历史参考信息中与目标悬挂部件对应的历史松脱相关数据，确定历史松脱趋势，并基于历史松脱趋势方向和当前状态差异信息相对于历史趋势预测值的偏差，计算各目标悬挂部件的松脱状态与所述历史松脱趋势的契合度，以形成趋势比对信息；将所述等级比对信息、差异比对信息以及趋势比对信息进行整合，生成目标悬挂部件的松脱状态与历史松脱趋势的交叉校验结果。

10、一种接触网悬挂状态智能识别与松脱故障预警系统，包括：采集模块，用于采集不同巡检区域下接触网的第一相关数据和各巡检区域的环境特征参数和各巡检区域的环境特征参数，所述第一相关数据包括接触网的悬挂点的三维位移信息和定位器的姿态信息；整合模块，用于通过跨区域通道对各巡检区域对应的第一相关数据和对应巡检区域的环境特征参数进行跨区域整合和优化，得到第二相关数据；调整模块，用于基于所述第二相关数据对预构建好的第一数字孪生模型的状态识别参数进行场景适配调整，得到第二数字孪生模型；生成模块，用于利用所述第二数字孪生模型生成接触网的悬挂部件的第一松脱信息；校验模块，用于将所述第一松脱信息与接触网的历史健康状态数据进行交叉校验，生成第二松脱信息，以实现接触网在悬挂状态下的智能识别与松脱故障预警。

11、一种计算设备，包括处理组件以及存储组件；所述存储组件存储一个或多个计算机指令；所述一个或多个计算机指令用以被所述处理组件调用执行，实现上述接触网悬挂状态智能识别与松脱故障预警方法。

12、一种计算机存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被计算机执行时，实现上述接触网悬挂状态智能识别与松脱故障预警方法。

13、本发明的有益效果是：

14、通过建立跨区域通道实现不同巡检区域数据的统一整合和优化，打破了各区域数据孤立分析的局限，能够在全局视角下识别接触网悬挂状态的异常趋势，提高了松脱故障识别的覆盖率；通过基于环境特征参数对数字孪生模型进行场景适配调整，使得状态识别参数能够根据不同区域的实际环境条件动态调整，解决了固定阈值在环境差异较大时准确率低的问题，降低了误报率和漏报率；通过将第一松脱信息与历史健康状态数据进行交叉校验，引入了历史趋势分析和多维度比对机制，增强了松脱判断的可信度，并通过分级预警阈值实现精准的故障预警，为接触网的预防性维护提供了可靠依据。