本文是一篇电力论文，本文提出了一种基于动态检测数据匹配的拉出值变化识别方案，通过修正同一线路不同检测时间的动态检测数据的里程偏差，选取两次检测波形之间拉出值差值来表征拉出值的变化，设置相应条件特征量来对锚段内拉出值变化情况进行判断，实现自动识别拉出值发生变化处所的目标。
1 引言
1.1 研究背景及意义
铁路供电专业自2012年起开始构建铁路供电安全检测监测系统（6C系统），6C系统以全覆盖检测、自动化检测、移动检测等方式，实现对高速铁路弓网动态运行参数、接触网悬挂和零部件状态、受电弓滑板状态、接触网特殊断面及重点设备状态，以及接触网运行环境的检测监测 [1]。可实时掌握设备运行状态，精确定位缺陷位置，有效提高接触网缺陷处置的及时性和维护投入的准确性，提高劳动生产效率，减少天窗占用，节约维护成本。但6C系统产生的各类检测监测数据特点各异，表征含义不同，如何使用正确的数据分析方法，充分发掘6C系统数据价值至关重要。
其中，1C装置安装在高速综合检测列车上，按照每月两次的频率对全路干线接触网的几何参数、接触网平顺性参数、弓网受流参数等进行检测；2C装置是安装在运营动车组、电力机车司机室内的便携式检测设备，利用高清摄像装置拍摄接触网设施及周边环境，自动识别危及接触网安全运行的危树、鸟窝等，检测周期为10天；3C装置安装在运营动车组或电力机车上，按照主要线路每天全覆盖一次的要求实现对接触网几何参数、燃弧、和异常温升等接触网运行状态在线监测；4C装置安装在接触网检测车、作业车上，检测周期一般为高铁3个月，普速6个月，对接触网静态几何参数进行检测；5C装置主要安装在电气化铁路的车站、车站咽喉区、电力牵引车出入库区域等处，检测周期为实时或定期，针对受电弓滑板的状态进行检测，及时发现受电弓滑板异常状态用以指导维修；6C装置安装在接触网定位装置及变电所等处，实时或定期针对接触网的张力、振动、抬升量、线索温度、补偿装置位移、供电设备绝缘状态、等参数进行检测。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 检测数据分析现状
目前针对接触网零部件状态的研究受到越来越多的专家和学者关注，但大多数研究都是基于检测数据去研究接触网的各项检测参数的相关性和在不同运行工况、不同接触网结构下接触网的运行性能；关于接触网的异常状态识别和变化预警，大多数研究都基于运维部门提报的零部件故障信息和工作日志，通过对缺陷个数和缺陷类别的统计，运用机器学习算法构建预测模型来实现对接触网状态的预测，虽然可以指导状态维修，但对发现接触网具体的缺陷所在处所，进而开展针对性维修帮助有限。国内外基于动态检测数据上的变化来对接触网零部件状态异常进行识别的文献研究十分少。
针对弓网长期运行对接触网状态产生的影响，袁雪[6]在研究各接触网动静态参数的波动对接触网系统状态的影响的基础上，利用Copula函数对接触网动静态参数退化参数进行特征提取；同时结合6C系统缺陷数据和Ansys的仿真结果，利用Copula函数研究了弓网接触压力退化特性和接触力IMF分量间的相关性；最后，利用Copula研究多个接触网参数间的相关性，利用多参数联合分布的均值方差等作为特征值对接触网退化状态进行描述。
敖晓峰[7]根据福平铁路上跨海公铁两用大桥上接触网的布置情况与当地的气候条件，利用高速综合检测列车的实测数据，通过数据对比和差值数据拟合的方式，分析了接触线不同位置在不同风载荷影响下的横向偏移，得出线路接触网中易受风载荷影响的位置；通过实测偏移值与理论偏移值进行对比，对线路的抗风性能进行了分析。
古晓东[8]利用京沈客专专线接触网综合检测数据，通过对比分析不同速度下传统接触网定位器结构和简统化接触网定位器接触力变化和抬升量变化。对简统化接触网结构的相关性能进行了研究。
2 检测数据预处理
2.2 接触网检测数据波形特征提取
2.2.1 锚段关节处特征提取
高速铁路接触网是由若干段在机械上相互独立的约2*700米长的锚段单元组成，两个相邻锚段相衔接的区段称为锚段关节。从检测波形上来看，如图 2-2所示，在锚段关节内的接触线高度和拉出值均存在双支，在关节外其他位置仅为单支。锚段关节能使受电弓滑板从一个锚段的接触线平稳滑行到相邻锚段的接触线上。锚段关节作为接触网中特殊区段，其内部存在着双支接触线高度相等的位置，称为等高点。由于锚段关节在接触网结构中是客观存在的，可以将锚段关节处的等高点里程作为线路区段定位的关键。
根据检测设备数据的存储方式，其接触线高度和拉出值均使用两个字段来存储数据，设存储接触线高度的检测数据的两个字段分别为height1和height2，检测数据在锚段关节处的存储方式为：在锚段关节（或线岔）等高点附近采集到的双支接触线的高度不同，即在等高点附近ℎ𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒ℎ𝑡𝑡1≠ℎ𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒ℎ𝑡𝑡2，而在距离等高点较远的其他位置，两个字段中存储数据相同。等高点附近的检测数据存储示意如图所示：
2.3 检测数据里程误差修正
两锚段内定位点个数相同且中心里程偏差较小可以认为两个锚段匹配成功，当两个锚段之间出现定位点个数不同时，需要对锚段内进行支柱的增删，通过对两锚段内定位点的位置匹配来确定支柱缺失位置，并在缺失位置处添加定位点标签。
由于接触线拉出值在定位点处的分布具有较强地特殊性，选择拉出值作为锚段内支柱位置匹配的特征依据，利用动态规划算法从锚段起始定位点开始向后对齐。
为了保证两波形在里程上完全一致，需要使对比波形在采样点数量上实现与参考波形的同步，在确定了里程校正起点后，所依赖的准则是将当前支柱与相邻的支柱之间的检测数据进行数据修正。在修正的过程中，逐步提取支柱所在点的检测数据，以紧邻的两支柱之间的数据片段进行拉伸压缩实现里程同步，主要使用的方法是线性插值法。
现选取长珲城际不同类型的区段的接触线拉出值检测数据对上述算法进行检验，下图为部分区段的里程修正效果图，可以看出经过不同程度的特征点对齐后，对比波形与参考波形的拉出值检测数据较为吻合，说明由于检测工况造成的检测数据里程误差被较好地消除。
3 拉出值微小变化识别算法构建 .................. 31
3.1 拉出值差值波形变化特征分析 ..................... 31
3.1.1 典型区段拉出值差值波形正常变化特征 ................ 31
3.1.2 锚段内定位点处拉出值发生变化拉出值差值波形特征 .......... 32
4 方法验证及案例分析 .......................... 51
4.1 算法验证 .............................. 51
4.1.1 样本构成 ........................... 51
4.1.2 识别效果验证 ...................... 52
5 结论 ..................................... 63
5.1 总结 ................................. 63
5.2 展望 .............................. 64
4 方法验证及案例分析
4.1 算法验证
4.1.1 样本构成
利用动态检测、路局提报线路维修整治和日常分析获得的拉出值微小变化案例构建拉出值变化样本，样本详细组成如下：
根据沈阳局相关部门提报，其局管段内长珲城际线路上、下行与2022年6月至2022年9月进行线路提质改造，对线路内部分定位点处拉出值、接触线高度进行调整，施工范围大致为（K1+321~K184+411）。
选择2022年6月22日的综合检测车的检测数据为初始数据，选择2022年7月~2022年9月的综合检测数据为对比数据，进行数据同步以及拉出值变化量的求取。
部分样本构成如下表所示：
5 结论
5.1 总结
本文提出了一种基于动态检测数据匹配的拉出值变化识别方案，通过修正同一线路不同检测时间的动态检测数据的里程偏差，选取两次检测波形之间拉出值差值来表征拉出值的变化，设置相应条件特征量来对锚段内拉出值变化情况进行判断，实现自动识别拉出值发生变化处所的目标。
本文完成的工作主要如下：
（1）基于接触网几何参数检测数据的里程修正算法
本文采用等高点识别算法提取检测数据中的等高点的实际位置，实现两检测波形的锚段匹配；以定位点为特征点，根据定位点处拉出值为匹配特征，采用动态规划算法，初步实现两波形相同锚段内定位点的匹配；以定位点为节点，对两相邻定位点间的数据进行拉伸和压缩，实现接触线拉出值数据的里程偏差修正。
（2）接触线拉出值微小变化识别算法构建
利用两波形拉出值之间的差值构建拉出值变化量，并对干扰值进行了修正。根据拉出值差值在不同区段，不同运行工况下的表现特征，结合线路中定位点处拉出值出现变化的案例，分析拉出值差值的变化特征，发现定位点处拉出值发生变化时拉出值差值与相邻拉出值未发生变化的定位点处的拉出值差值存在较大偏差，并根据中心定位点与相邻定位点处拉出值差值的变化构建拉出值微小变化识别算法。
（3）识别效果验证与现场典型案例复核
通过实际线路整治案例构成实验样本，对拉出值微小变化算法进行验证；对识别出的拉出值发生变化的线路区段进行分类，并通过多次历史数据对比分析变化产生的原因，结合现场复核对比分析进行相互印证。发现部分定位点处拉出值随着设备状态
