(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211461558.0 (22)申请日 2022.11.16 (71)申请人 石家庄铁道大 学 地址 050043 河北省石家庄市北二环东路 17号 申请人 中国水利水电第十一工程局有限公 司 (72)发明人 杨亚磊　唐荣　贾昊霖　张卫东　 刘家驿　冯宏朝　杜立杰　 (74)专利代理 机构 河北冀华知识产权代理有限 公司 13151 专利代理师 李瑞妍 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/08(2012.01)G06Q 50/30(2012.01) G06K 9/62(2022.01) (54)发明名称 一种隧道有轨 机车的脱轨预警方法和系统 (57)摘要 本发明涉及隧道工程技术领域， 提出了一种 隧道有轨机车的脱轨预警方法和系统， 包括获取 机车的车轮历史运行位移数据； 将车轮历史运行 位移数据进行聚类， 得到聚类结果； 根据聚类结 果， 确定脱轨预警阈值和脱轨预警类别； 根据脱 轨预警阈值和脱轨预警类别， 构建脱轨预警模 型。 通过对历史运行位移数据进行聚类， 使历史 运行位移数据的数据值重复多次训练得到车轮 偏离轨道时位移值范围， 并划分预警阈值线。 同 时根据运行状态对脱轨风险等级进行划分， 根据 实时车轮位移数据与脱轨预警模型中的阈值对 比， 进而得到预警风险等级。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 115511394 A 2022.12.23 CN 115511394 A 1.一种隧道有轨 机车的脱轨预警方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S10： 获取机车的车轮历史运行位移数据， 其中包括机车正常运行和脱轨运行下的车轮 位移数据； S20： 将所述车轮历史运行位移数据进行聚类， 得到聚类结果； S30： 根据所述聚类结果， 确定脱轨预警阈值和脱轨预警类别； S40： 根据所述脱轨预警阈值和脱轨预警类别， 构建脱轨预警模型。 2.根据权利要求1所述的隧道有轨 机车的脱轨预警方法， 其特 征在于， 还 包括： S50： 获取机车的实时车轮位移数据， 并输入到脱轨预警模型； S60： 根据所述实时车轮位移数据， 输出脱轨预警信号。 3.根据权利要求1所述的隧道有轨机车的脱轨预警方法， 其特征在于， 将所述车轮历史 运行位移数据进行聚类， 包括： S21： 确定聚类的集 合个数K； S22： 从所述车轮历史运行位移数据中选择 K个数据作为第一质心； S23： 计算每 个车轮历史运行位移数据与第一质心的距离； S24： 将每个车轮历史运行位移数据均 聚类到距离最小的第一质心所属的集合， 得到K 个集合。 4.根据权利要求3所述的隧道有轨机车的脱轨预警方法， 其特征在于， 将所述车轮历史 运行位移数据进行聚类， 还 包括： S25： 根据聚类后的K个集 合， 选择每 个集合的中心数据作为第二质心； S26： 比较所述第二质心和第一质心的距离， 若距离大于预设值， 则重复步骤S22~S25， 若距离不大于预设值， 则聚类结束。 5.根据权利要求2所述的隧道有轨机车的脱轨预警方法， 其特征在于， 所述聚类结果包 括聚类边界和运行状态， 根据所述聚类边界， 确定脱轨预警阈值， 根据所述运行状态， 确定 脱轨预警类别。 6.根据权利要求5所述的隧道有轨机车的脱轨预警方法， 其特征在于， 根据所述运行状 态， 确定脱轨预警类别， 包括： 当聚类集合中所有的历史运行位移数据均为机车正常运行下的历史运行位移数据时， 确定脱轨预警类别为脱轨风险低； 当聚类集合中所有的历史运行位移数据包括机车正常运行下的历史运行位移数据和 机车脱轨运行 下的历史运行位移数据时， 确定脱轨预警类别为脱轨风险一般； 当聚类集合中所有的历史运行位移数据均为机车脱轨运行下的历史运行位移数据时， 确定脱轨预警类别为脱轨风险高。 7.一种隧道有轨机车的脱轨预警系统， 其特征在于， 包括获取模块、 聚类模块、 处理模 块和构建模块， 其中， 所述获取模块用于获取机车的车轮历史运行位移数据， 其中包括机车正常运行和脱轨 运行下的车轮位移数据； 所述聚类模块用于将所述车轮历史运行位移数据进行聚类， 得到聚类结果； 所述处理模块用于根据所述聚类结果， 确定脱轨预警阈值和脱轨预警类别； 所述构建模块用于根据所述脱轨预警阈值和脱轨预警类别， 构建脱轨预警模型。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115511394 A 28.根据权利要求7所述的隧道有轨机车的脱轨预警系统， 其特征在于， 还包括输出模 块， 所述获取模块还用于获取机车的实时车轮位移数据， 并输入到脱轨预警模型； 所述输出模块用于根据所述实时车轮位移数据， 输出脱轨预警信号。 9.一种计算机可读的存储介质， 包括程序， 其特征在于， 其中， 所述程序运行时执行权 利要求1至 6中任一项所述的隧道有轨 机车的脱轨预警方法。 10.一种电子装置， 包括存储器和 处理器， 所述存储器中存储有计算机程序， 其特征在 于， 所述处理器被设置为通过所述计算机程序执行权利要求 1至6中任一项所述的隧道有轨 机车的脱轨预警方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115511394 A 3