基于迁移学习的铁路货车闸瓦寿命预测模型的研究与应用

来源 :北京交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zt20032053
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着我国铁路的高速发展,信息技术已经成为保障铁路运输安全高效运行的重要支撑。为了保障铁路货车的安全运行,需要对铁路货车关键零部件进行及时维修。由于以闸瓦为主的踏面制动是铁路货车主要的制动方式,因此,及时替换失效的闸瓦对保障铁路货车安全运行十分重要。目前铁路部门主要是对铁路货车做日常检查和定期维修,但是这种维修方式存在维修周期短、维修成本高、维修过剩等问题。随着传感器技术的发展,可以获得的大量监测数据为基于数据驱动的寿命预测提供了基础,根据预测的闸瓦剩余寿命可以实现对闸瓦进行状态维修,从而大大提高维修效率,降低维修成本。由于铁路车辆的行驶环境复杂,导致从中得到的闸瓦数据普遍存在噪声污染,且工况复杂多变,目前的机器学习模型难以直接应用到变工况的实际工业生产环境中。本文提出了一种基于迁移学习的深度卷积神经网络剩余寿命预测模型,并在此基础上,针对铁路货车闸瓦的特性和预测需求,提出了一种货车闸瓦剩余使用寿命预测模型。最后,将所提出的预测模型应用于的铁路状态修系统中,为铁路货车关键零部件闸瓦的检修决策提供支撑。本文的主要研究内容包括:(1)针对传统的剩余寿命预测方法只能对一种工况下的零部件做寿命预测,且在复杂的工况下数据特征提取效果欠佳的问题,提出了一种深度迁移卷积神经网络(DTCNN)预测模型。通过利用深度卷积神经网络模型中的多层叠加卷积层更好地学习每个原始特征的高级表示,引入迁移学习将与目标域数据集不同工况下的数据应用于对目标数据集的寿命预测建模中,从而实现了对少样本工况下零部件寿命的预测。同时,应用公开数据集C-MAPSS验证了模型的有效性。(2)针对铁路货车关键零部件闸瓦存在的数据缺失、工况复杂等问题,在已提出的DTCNN模型基础上,提出了一种铁路货车闸瓦剩余使用寿命预测方法。首先,使用生成对抗式插补网络(GAIN)对缺失的闸瓦数据进行补全。然后,结合闸瓦的特性和预测需求,利用深度迁移卷积神经网络(DTCNN)对闸瓦进行寿命预测。利用实际工况下的闸瓦数据完成了相关实验,验证了该方法在变工况下使用寿命预测的准确度。(3)闸瓦剩余使用寿命预测系统的设计与实现。运用所提出铁路货车闸瓦剩余使用寿命预测方法,设计开发了一个闸瓦剩余使用寿命预测系统,并投入试验使用,为铁路货车闸瓦的维修决策提供技术支撑,从而提高货车运行效率。
其他文献
图像描述是通过计算机理解图像并生成对应文本描述的任务。该任务是跨模态理解的重要组成部分,在安防反恐、自动驾驶和舆情监控等多个领域都发挥着重要的作用,相关研究具有重要的理论研究意义和应用价值。因此,本文针对目前图像描述领域存在的高阶关系缺失、描述语句准确度低、描述内容不合理的问题,以Transformer为基础模型,从注意力机制和视觉常识的生成和引入机制开展了相关研究,并提出了三种图像描述模型。本文
学位
“智慧城市”管理模式的提出,意味着基于深度学习的目标检测技术将在城市发展中起到重要作用。但是目前目标检测的算法训练得到的模型尺寸大、所需的计算资源多,很难部署到移动端。因此,本文通过对不同的目标检测模型进行轻量化改进,在模型大小满足嵌入式平台要求的前提下,取得速度和精度的平衡。并且将基于深度学习的目标检测模型部署到不同的嵌入式平台上面,实现目标检测技术在嵌入式开发板上的应用。本文主要工作和创新点如
学位
在web2.0时代,无线网络和智能移动设备的普及使得大规模的互联网用户参与网络协作成为可能,移动众包模式应运而生,展现出了极大的应用价值,获得了学术界广泛的关注。因为众包工人的水平参差不齐,答案决策成为移动众包的核心技术之一。目前的答案决策研究存在一定的局限性。一方面,现有的研究假设任务的答案服从特定的概率分布,而时空约束下使用常规的概率模型对任务答案进行建模可能无法反应真实的情况。另一方面,现有
学位
推进综合管廊发展建设,消除“城市蛛网”现象,提高城市智慧化和绿色化水平,是当今城市发展新形式下的目标和要求。但多种管线的集中入廊也带来了复杂的运维安全管理问题。其中,燃气管线灾害事故的严重破坏性给综合管廊的运维安全带来了巨大威胁。因此,探究综合管廊燃气灾害事故风险的演化关系,明确关键风险并及时预警,保证综合管廊运维安全管理是当下亟需解决的重要问题。由于内部环境的复杂性,燃气管线易受风险之间的耦合作
学位
交叉口在城市道路网中位置关键,其运行状况对维持整个道路网的运行畅通性有着极其重要的作用,因此需及时对交叉口采用合理的方式进行管控。但由于城市空间功能分布以及居民出行时段存在差异性等原因,导致车流在交叉口处运行时常在通行方向分布上出现波动,针对此类问题一般通过调整车流在交叉口处的通行时间或者通行顺序进行解决。但当各转向交通流波动变化较大,若依旧通过信号控制手段进行解决常会缩减其他方向车流的通行时间,
学位
激光雷达点云可以提供准确的3D位置信息,因此它被广泛地应用到机器人和自动驾驶多传感器系统(如相机和激光雷达)中。然而,受到硬件的约束,激光雷达设备存在两个固有的缺陷:1)激光雷达点云十分稀疏。2)激光雷达帧率相对较低。本论文拟采用深度学习的方案预测未来帧的稠密伪雷达点云,从而解决上述的问题。工作总结如下:(1)提出了一个用于预测未来帧伪雷达点云的深度学习网络。由于硬件原因,激光雷达频率较低,导致在
学位
中国金融期货交易所自2006年成立以来,陆续推出沪深300股指期货、上证50股指期货、中证500股指期货,在完善我国金融市场的同时,充分发挥促进经济发展的功能。股指期货的双向交易机制对传统金融市场来说,既能平衡市场多空力量,保障市场平稳运行,也有利于不同市场主体套期保值,建立对冲机制降低价格风险,因此预测股指期货价格是广大学者与投资者共同关注的问题。传统的金融市场预测方法面对复杂金融数据处理时,难
学位
随着电力市场化改革的深化,我国电力能源结构逐步向绿色低碳方向转型,催生大规模可再生能源和高比例新型负荷接入,新型电力系统“双高”、“双随机性”的特征愈发突出。仅依靠电源侧进行功率调节以满足发用电实时平衡的方法成本代价过高,与电力高质量发展方向相悖,故破解问题的聚焦点转移到用电终端。建筑用户坐落分散、数量庞大、配置设备类型多样并且用电行为具有趋同性,一系列特征表明建筑用户有潜力参与调节,而直流系统利
学位
应县木塔是世界上现存最高的一座多层纯木制楼阁式宝塔,具有极高的科学文化价值。应县木塔的动力性能研究已有部分成果,但基于动力性能测试的高阶扭转振型的识别、刚度偏心致平扭耦合规律的研究和不确定性地震响应分析的研究成果较少。针对以上不足,形成了本文的课题研究思路。该研究工作能够弥补应县木塔动力分析方面的部分空白,引入刚度偏心的概念,对木塔进行地震响应分析,能够为应县木塔的抗震性能评估提供参考。主要内容包
学位
图像处理作为光学工程领域的重要研究方向,在深度学习的推动融合下迎来了新的发展,能使图像的语义信息能更好得被发掘和表达。现阶段隐藏在城市各个角落的小微空间由于面积较小、人迹罕至等原因没有得到广泛的关注和高效的利用,而这些小微空间的开发能够提高城市管理规划的效率和提升城市的活力,因此小微空间的识别定位工作十分重要。传统的小微空间定位研究工作需要耗费大量人力物力实行现场调查研究,成本高且效率低下。街景图
学位