(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 202211045989.9 (22)申请日 2022.08.30 (71)申请人 中车青岛四方机车 车辆股份有限公 司 地址 266109 山东省青岛市城阳区锦宏东 路88号 (72)发明人 陈大伟　王光君　彭畅　高世萍　 鞠增业　 (74)专利代理 机构 济南圣达知识产权代理有限 公司 372 21 专利代理师 闫伟姣 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 30/27(2020.01)G06N 3/00(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种用于轨道车辆状态监测的传感器布局 方法及系统 (57)摘要 本发明涉及轨道车辆状态 监测技术领域， 具 体公开了一种用于轨道车辆状态监测的传感器 布局方法及系统， 所述方法包括： 获取所述轨道 车辆承力结构的有限元模型， 均匀提取多个结构 点； 通过模态分析基于所述多个结构点得到多种 初始布局方案； 对于多种载荷下的每种初始布局 方案， 均对其中多个测点的模拟应变和所有结构 点的应变进行重构； 基于极限学习机， 学习局部 ‑ 全局应变关系模 型； 将每种初始布局方案分别作 为一个粒子， 以所述局部 ‑全局应变关系模型输 出应变与模拟应变的均方根误差为约束， 基于粒 子群优化方法获取传感器最优布局。 本发明利用 粒子群优化算法与极限学习机相结合的方法对 传感器布局进行优化， 有助于减小承力结构应变 场重构误差 。 权利要求书2页 说明书7页 附图1页 CN 115391921 A 2022.11.25 CN 115391921 A 1.一种用于 轨道车辆状态监测的传感器布局方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 获取所述轨道车辆承力结构的有限元模型， 均匀提取多个结构点； 对所述有限元模型进行模态分析， 根据模态分析结果基于所述多个结构点得到多种初 始布局方案； 对于多种载荷下的每种初始布局方案， 均对其中多个测点的模拟应变和所有结构点的 应变进行重构； 根据重构的多个测点的模拟应变和所有结构点的应变， 基于极限学习机， 学习局部 ‑全 局应变关系模型； 将每种初始布局方案分别作为一个粒子， 以所述局部 ‑全局应变关系模型输出应变与 模拟应变的均方根 误差为约束， 基于粒子群优化方法获取传感器最优布局。 2.如权利要求1所述的用于轨道车辆状态监测的传感器布局方法， 其特征在于， 多种初 始布局方案获取 方法为： 基于所述有限元模型进行模态分析， 得到所述多个结构点的振动特性； 根据所述振动特性从中选取多个候选测点； 基于所述多个候选测点的不同组合， 得到多种初始 布局方案 。 3.如权利要求1所述的用于轨道车辆状态监测的传感器布局方法， 其特征在于， 对所述 有限元模型进行模态分析， 还得到所述多个结构点的模态振型矩阵， 以及每种初始布局方 案中多个测点的模态振型矩阵。 4.如权利要求1 ‑3任一项所述的用于轨道车辆状态监测的传感器布局方法， 其特征在 于， 多种载荷的模拟方法包括： 将所述承力结构进行区域划分， 在每种初始布局方案下， 对其中的一个区域或多个区 域进行静力加载， 得到多种载荷， 以及各种载荷下每种初始布局方案中多个测点的模拟应 变。 5.如权利要求1 ‑3任一项所述的用于轨道车辆状态监测的传感器布局方法， 其特征在 于， 对所有结构点的应 变进行重构包括： 对于每种载荷下每种初始布局方案， 获取其中多个测点的模拟应变值， 根据所述多个 测点的模拟应 变值和相应模态振型矩阵， 求 解模态坐标； 根据所述模态坐标和所述多个结构点的模态振型， 得到每种载荷下每种初始布局方案 对应的多个结构点的应 变值。 6.一种用于 轨道车辆状态监测的传感器布局系统， 其特 征在于， 包括： 有限元模型获取模块， 用于获取所述轨道车辆承力结构的有限元模型， 均匀提取多个 结构点； 初始布局确定模块， 用于对所述有限元模型进行模态分析， 根据模态分析结果基于所 述多个结构点得到多种初始 布局方案； 全局应变重构模块， 用于对于多种载荷下的每种初始布局方案， 均对其中多个测点的 模拟应变和所有结构点的应 变进行重构； 局部‑全局关系学习 模块， 用于根据重构的多个测点的模拟应变和所有结构点的应变， 基于极限学习机， 学习局部 ‑全局应变关系模型； 布局优化模块， 用于将每种初始布局方案分别作为一个粒子， 以所述局部 ‑全局应变关权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115391921 A 2系模型输出应变与模拟应变的均方根误差为约束， 基于粒子群优化方法获取传感器最优布 局。 7.如权利要求6所述的用于轨道车辆状态监测的传感器布局系统， 其特征在于， 多种初 始布局方案获取 方法为： 基于所述有限元模型进行模态分析， 得到所述多个结构点的振动特性； 根据所述振动特性从中选取多个候选测点； 基于所述多个候选测点的不同组合， 得到多种初始 布局方案 。 8.如权利要求6所述的用于轨道车辆状态监测的传感器布局系统， 其特征在于， 对所述 有限元模型进行模态分析， 还得到所述多个结构点的模态振型矩阵， 以及每种初始布局方 案中多个测点的模态振型矩阵。 9.如权利要求6 ‑8任一项所述的用于轨道车辆状态监测的传感器布局系统， 其特征在 于， 多种载荷的模拟方法包括： 将所述承力结构进行区域划分， 在每种初始布局方案下， 对其中的一个区域或多个区 域进行静力加载， 得到多种载荷， 以及各种载荷下每种初始布局方案中多个测点的模拟应 变。 10.如权利要求6 ‑8任一项所述的用于轨道车辆状态监测的传感器布局系统， 其特征在 于， 对所有结构点的应 变进行重构包括： 对于每种载荷下每种初始布局方案， 获取其中多个测点的模拟应变值， 根据所述多个 测点的模拟应 变值和相应模态振型矩阵， 求 解模态坐标； 根据所述模态坐标和所述多个结构点的模态振型， 得到每种载荷下每种初始布局方案 对应的多个结构点的应 变值。 11.一种电子设备， 包括存储器、 处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算 机程序， 其特征在于， 所述处理器执行所述程序时实现如权利要求 1‑5任一项所述用于轨道 车辆状态监测的传感器布局方法。 12.一种计算机可读存储介质， 其上存储有计算机程序， 其特征在于， 该程序被处理器 执行时实现如权利要求1 ‑5任一项所述用于 轨道车辆状态监测的传感器布局方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115391921 A 3