本發(fā)明涉及電氣化鐵路系統(tǒng)的智能控制，具體涉及基于多源數(shù)據(jù)融合的柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段分流方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在電氣化鐵路系統(tǒng)中，柔性接觸網(wǎng)是列車獲取電能的重要設(shè)備，其絕緣錨段的安全狀態(tài)直接關(guān)系到列車運(yùn)行的安全性和可靠性。然而，傳統(tǒng)的接觸網(wǎng)監(jiān)控方法往往依賴于單一數(shù)據(jù)源，難以全面反映接觸網(wǎng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，且缺乏智能化的分流策略。因此，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段的全面監(jiān)控和智能分流，成為當(dāng)前電氣化鐵路領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)難題。

2、近年來(lái)，隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，多源數(shù)據(jù)融合和深度學(xué)習(xí)算法在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。將這些技術(shù)引入電氣化鐵路系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段的全面監(jiān)控和智能分析，提高故障檢測(cè)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述存在的技術(shù)不足，本發(fā)明的目的是提供基于多源數(shù)據(jù)融合的柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段分流方法及系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段缺乏智能化分流策略的問(wèn)題。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、第一方面，一種基于多源數(shù)據(jù)融合的柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段分流方法，包括：

4、步驟s100：采集實(shí)時(shí)柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段相關(guān)數(shù)據(jù)，并對(duì)柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理；

5、步驟s200：當(dāng)列車停止且處于絕緣錨段區(qū)域時(shí)，使用預(yù)處理后的實(shí)時(shí)柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段相關(guān)數(shù)據(jù)通過(guò)基于深度學(xué)習(xí)的算法模型判斷柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段是否處于安全狀態(tài)；

6、步驟s300：若處于安全狀態(tài)，則終止流程，若不處于安全狀態(tài)，則進(jìn)行分流操作，通過(guò)plc控制器發(fā)出分流操作指令，閉合主控接觸器，實(shí)現(xiàn)柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段兩側(cè)接觸線的短接，構(gòu)建通流旁路；

7、步驟s400：分流操作完成后，按照預(yù)設(shè)時(shí)間間隔持續(xù)監(jiān)控柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段是否處于安全狀態(tài)，實(shí)時(shí)更新列車狀態(tài)信息，并在發(fā)現(xiàn)異常時(shí)觸發(fā)報(bào)警機(jī)制；

8、步驟s500：當(dāng)列車離開絕緣錨段區(qū)域時(shí)，通過(guò)plc控制器發(fā)送終止分流操作指令斷開主控接觸器，終止分流操作。

9、優(yōu)選地，在第一方面的一種可能的實(shí)施方式中，所述柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段相關(guān)數(shù)據(jù)包括傳感器數(shù)據(jù)、監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)；所述傳感器數(shù)據(jù)包括柔性接觸網(wǎng)溫度數(shù)據(jù)、柔性接觸網(wǎng)電壓數(shù)據(jù)以及柔性接觸網(wǎng)電流數(shù)據(jù)，所述監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)包括列車運(yùn)行位置數(shù)據(jù)、速度數(shù)據(jù)以及供電電壓數(shù)據(jù)，所述氣象數(shù)據(jù)包括溫度數(shù)據(jù)以及濕度數(shù)據(jù)。

10、優(yōu)選地，在第一方面的一種可能的實(shí)施方式中，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理包括數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)歸一化處理；所述數(shù)據(jù)清洗用于去除異常值和缺失值，所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換用于將不同格式的數(shù)據(jù)統(tǒng)一為算法模型可識(shí)別的格式；所述數(shù)據(jù)歸一化處理用于將不同量綱的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到同一數(shù)量級(jí)。

11、優(yōu)選地，在第一方面的一種可能的實(shí)施方式中，所述基于深度學(xué)習(xí)的算法模型結(jié)構(gòu)包括輸入層、特征提取層、隱空間映射層、特征融合層、輸出層；

12、輸入層，負(fù)責(zé)將預(yù)處理后的柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段相關(guān)數(shù)據(jù)輸入到模型中；

13、特征提取層，使用圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)捕捉柔性接觸網(wǎng)傳感器與列車之間的空間關(guān)系，提取節(jié)點(diǎn)和圖的特征表示，使用長(zhǎng)短時(shí)記憶網(wǎng)絡(luò)捕捉監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的時(shí)序特征表示，使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提取氣象數(shù)據(jù)的特征表示；

14、隱空間映射層，使用變分自編碼器的編碼器部分，將特征提取層輸出的特征映射到低維隱空間，捕捉數(shù)據(jù)的潛在分布；

15、特征融合層，將來(lái)自不同數(shù)據(jù)源的特征向量進(jìn)行融合，形成一個(gè)綜合的特征向量；

16、輸出層，使用全連接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)特征融合層輸出的綜合特征向量判斷列車的安全狀態(tài)。

17、優(yōu)選地，在第一方面的一種可能的實(shí)施方式中，所述分流操作通過(guò)plc控制器發(fā)出指令，閉合主控接觸器，以短接柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段兩側(cè)的接觸線，將分段一側(cè)的工作支與分段另外一側(cè)的非工作支進(jìn)行電氣連接，形成通流旁路，改變絕緣錨段的電氣狀態(tài)。

18、優(yōu)選地，在第一方面的一種可能的實(shí)施方式中，在通流旁路建立后，通過(guò)柔性接觸網(wǎng)電流數(shù)據(jù)判斷電流是否轉(zhuǎn)移至短接旁路，若電流未能有效轉(zhuǎn)移至短接旁路，則立即向plc控制器發(fā)出二次指令，重新嘗試閉合主控接觸器，并同時(shí)啟動(dòng)預(yù)警機(jī)制。

19、優(yōu)選地，在第一方面的一種可能的實(shí)施方式中，所述按照預(yù)設(shè)時(shí)間間隔持續(xù)監(jiān)控柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段是否處于安全狀態(tài)具體包括：

20、按照預(yù)設(shè)時(shí)間間隔獲取實(shí)時(shí)柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段相關(guān)數(shù)據(jù)；

21、將實(shí)時(shí)柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段相關(guān)數(shù)據(jù)輸入基于深度學(xué)習(xí)的算法模型；

22、根據(jù)模型輸出結(jié)果判斷柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段是否處于安全狀態(tài)。

23、優(yōu)選地，在第一方面的一種可能的實(shí)施方式中，所述報(bào)警機(jī)制包括啟動(dòng)聲光報(bào)警裝置，同時(shí)通過(guò)無(wú)線通信模塊向遠(yuǎn)程監(jiān)控中心發(fā)送詳細(xì)的報(bào)警信號(hào)，包括故障類型、故障位置、當(dāng)前柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段相關(guān)數(shù)據(jù)。

24、第二方面，本發(fā)明提供一種基于多源數(shù)據(jù)融合的柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段分流系統(tǒng)，包括：

25、數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段相關(guān)的傳感器數(shù)據(jù)、監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)；

26、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，用于對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、轉(zhuǎn)換和歸一化處理；

27、深度學(xué)習(xí)算法模塊，用于接收預(yù)處理后的數(shù)據(jù)，并判斷柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段是否處于安全狀態(tài)；

28、可編程邏輯控制器模塊，用于在柔性接觸網(wǎng)處于不安全狀態(tài)時(shí)控制主控接觸器的閉合與斷開，實(shí)現(xiàn)柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段兩側(cè)接觸線的短接與斷開，構(gòu)建或解除通流旁路；

29、監(jiān)控與報(bào)警模塊，用于在分流操作完成后按照預(yù)設(shè)時(shí)間間隔持續(xù)監(jiān)控柔性接觸網(wǎng)的安全狀態(tài)，并在發(fā)現(xiàn)異常時(shí)觸發(fā)報(bào)警機(jī)制，所述報(bào)警機(jī)制包括啟動(dòng)聲光報(bào)警裝置和通過(guò)無(wú)線通信模塊向遠(yuǎn)程監(jiān)控中心發(fā)送詳細(xì)的報(bào)警信號(hào)。

30、本發(fā)明的有益效果在于：通過(guò)采集并融合柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段的多種數(shù)據(jù)源，能夠全面、準(zhǔn)確地反映接觸網(wǎng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，提高故障檢測(cè)的精度和速度。同時(shí)，利用深度學(xué)習(xí)算法模型進(jìn)行智能分析，系統(tǒng)能夠判斷柔性接觸網(wǎng)的安全狀態(tài)，并在必要時(shí)通過(guò)plc控制器實(shí)現(xiàn)智能化的分流操作，有效避免了故障擴(kuò)大和供電系統(tǒng)受損的風(fēng)險(xiǎn)。此外，系統(tǒng)還能夠持續(xù)監(jiān)控柔性接觸網(wǎng)的安全狀態(tài)，并在發(fā)現(xiàn)異常時(shí)觸發(fā)報(bào)警機(jī)制，向遠(yuǎn)程監(jiān)控中心發(fā)送詳細(xì)的報(bào)警信號(hào)，為運(yùn)維人員提供了及時(shí)、準(zhǔn)確的信息支持，進(jìn)一步提升了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。綜上所述，本發(fā)明為電氣化鐵路系統(tǒng)的安全、高效運(yùn)行提供了有力的技術(shù)保障。

技術(shù)特征：

1.基于多源數(shù)據(jù)融合的柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段分流方法，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段分流方法，其特征在于，所述柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段相關(guān)數(shù)據(jù)包括傳感器數(shù)據(jù)、監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)；所述傳感器數(shù)據(jù)包括柔性接觸網(wǎng)溫度數(shù)據(jù)、柔性接觸網(wǎng)電壓數(shù)據(jù)以及柔性接觸網(wǎng)電流數(shù)據(jù)，所述監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)包括列車運(yùn)行位置數(shù)據(jù)、速度數(shù)據(jù)以及供電電壓數(shù)據(jù)，所述氣象數(shù)據(jù)包括溫度數(shù)據(jù)以及濕度數(shù)據(jù)。

3.如權(quán)利要求1所述的柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段分流方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理包括數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)歸一化處理；所述數(shù)據(jù)清洗用于去除異常值和缺失值，所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換用于將不同格式的數(shù)據(jù)統(tǒng)一為算法模型可識(shí)別的格式；所述數(shù)據(jù)歸一化處理用于將不同量綱的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到同一數(shù)量級(jí)。

4.如權(quán)利要求1所述的柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段分流方法，其特征在于，所述基于深度學(xué)習(xí)的算法模型結(jié)構(gòu)包括輸入層、特征提取層、隱空間映射層、特征融合層、輸出層；

5.如權(quán)利要求1所述的柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段分流方法，其特征在于，所述分流操作通過(guò)plc控制器發(fā)出指令，閉合主控接觸器，以短接柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段兩側(cè)的接觸線，將分段一側(cè)的工作支與分段另外一側(cè)的非工作支進(jìn)行電氣連接，形成通流旁路，改變絕緣錨段的電氣狀態(tài)。

6.如權(quán)利要求5所述的柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段分流方法，其特征在于，在通流旁路建立后，通過(guò)柔性接觸網(wǎng)電流數(shù)據(jù)判斷電流是否轉(zhuǎn)移至短接旁路，若電流未能有效轉(zhuǎn)移至短接旁路，則立即向plc控制器發(fā)出二次指令，重新嘗試閉合主控接觸器，并同時(shí)啟動(dòng)預(yù)警機(jī)制。

7.如權(quán)利要求1所述的柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段分流方法，其特征在于，所述按照預(yù)設(shè)時(shí)間間隔持續(xù)監(jiān)控柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段是否處于安全狀態(tài)具體包括：

8.如權(quán)利要求1所述的柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段分流方法，其特征在于，所述報(bào)警機(jī)制包括啟動(dòng)聲光報(bào)警裝置，同時(shí)通過(guò)無(wú)線通信模塊向遠(yuǎn)程監(jiān)控中心發(fā)送詳細(xì)的報(bào)警信號(hào)，包括故障類型、故障位置、當(dāng)前柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段相關(guān)數(shù)據(jù)。

9.基于多源數(shù)據(jù)融合的柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段分流系統(tǒng)，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及電氣化鐵路系統(tǒng)的智能控制技術(shù)領(lǐng)域，提出了一種基于多源數(shù)據(jù)融合的柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段分流方法及系統(tǒng)。通過(guò)采集柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段的傳感器數(shù)據(jù)、監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理后，利用深度學(xué)習(xí)算法模型判斷柔性接觸網(wǎng)的安全狀態(tài)。若不處于安全狀態(tài)，則通過(guò)可編程邏輯控制器控制主控接觸器的閉合，實(shí)現(xiàn)柔性接觸網(wǎng)絕緣錨段兩側(cè)接觸線的短接，構(gòu)建通流旁路。分流操作完成后，系統(tǒng)持續(xù)監(jiān)控柔性接觸網(wǎng)的安全狀態(tài)，并在發(fā)現(xiàn)異常時(shí)觸發(fā)報(bào)警機(jī)制。由此，能夠全面、準(zhǔn)確地反映接觸網(wǎng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，提高故障檢測(cè)的精度和速度，有效避免故障擴(kuò)大和供電系統(tǒng)受損的風(fēng)險(xiǎn)，為電氣化鐵路系統(tǒng)的安全、高效運(yùn)行提供了有力的技術(shù)保障。

技術(shù)研發(fā)人員：顧正隆,李澤宇,郭志,卞建峰,徐豪,王財(cái)華,陳翼龍,張海波,張超,樊志華,應(yīng)雨生
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海地鐵維護(hù)保障有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6