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基于深度学习的火车传动系统复合故障诊断:基于傅里叶增强表示

机器学习 2025-09-22 v3

摘要

故障诊断通过确保其传动系统稳定性和可靠性来防止火车中断。数据驱动的故障诊断模型相对于传统方法在处理非线性、适应性、可扩展性和自动化方面具有多项优势。然而,现有数据驱动模型是在单独的传动组件上训练的,仅考虑单一故障,这源于现有数据集的局限性。在组件相互作动且影响彼此振动信号的场景中,这些模型将表现更差。为解决部分挑战,我们提出了一种频率域表示方法和一种1维卷积神经网络用于复合故障诊断,并应用于PHM北京2024数据集,该数据集包括21个传感器通道、17个单一故障和42个复合故障,来自4个相互作用的组件,即电机、齿轮箱、左轴盒和右轴盒。我们提出的模型在包含17个单一故障的测试集上实现了97.67%的准确率,在包含42个复合故障的测试集上实现了93.93%的准确率。

关键词

引用

@article{arxiv.2504.07155,
  title  = {Compound Fault Diagnosis for Train Transmission Systems Using Deep Learning with Fourier-enhanced Representation},
  author = {Jonathan Adam Rico and Nagarajan Raghavan and Senthilnath Jayavelu},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2504.07155},
  year   = {2025}
}

备注

Accepted for the 2025 IEEE Conference on Prognostics and Health Management (ICPHM 2025)