一种用于轨道交通的混合动力机车系统

技术领域

本发明属于轨道交通混动机车领域，尤其涉及一种用于轨道交通的混合动力机车系统。

背景技术

随着经济的发展、城市体系的不断壮大，拥堵交通和城市污染已然成为阻扰城市发展的难题，由于轨道交通的特殊使用环境，对排放和噪音有更高的要求，传统的内燃机已经不能满足轨道交通的需求，新型的混合动力机车是一个大的趋势，当前轨道交通的发展和新能源的应用，是解决交通压力和环境污染的一种有效途径；当前轨道交通中采用的燃料电池与受电弓方式进行混合驱动。

当前多采用的燃料电池装在轨道交通机车上，进行混合供电驱动，但是燃料电池的发电效率达到40-50%，但是燃料电池与受电弓混合驱动影响轨道交通的动力系统性能、效率、并且经济效益差；而且对于废旧的燃料电池回收处理亦面临着难题，因此需要一种新的混合动力的机车系统，解决以上问题。并且现有的混合驱动系统故障检测不完善，由于监测数据繁多，设备复杂，如果采用传统仪器进行检测增加工作负担，并且检测精确度较低，而且对工作人员的安全存在一定威胁，如果故障不及时检测并清除，将影响机车整体的安全性，对乘客和机组人员造成生命威胁。

中国专利申请号201620095961.X公开了一种混合动力机车的动力控制系统，包括发电机组电压传感器，发电机组电压传感器设置于机组输出端，用于检测机车自身供电电压并传送信号使用；电网电压传感器，电网电压传感器设置于受电弓或受电靴侧，用于检测电网电压并传送信号使用；切换控制器，切换控制器电性连接至电网电压传感器与发电机组电压传感器，用于接收转换供电方式的信号，并根据电网电压传感器与发电机组电压传感器的返回信号控制混合动力机车切换供电方式。上述技术方案采用油电混动的驱动方式，虽然减少了燃油废气的排放，但是并未从根本上解决污染排放的问题，还是排放少量的废气对空气存在一定的污染。

中国专利申请号200720078936.1公开了一种含有电动力和其他动力的轨道混合动力机车，包括内燃发电机组、牵引电动机和与内燃发电机组连接的整流装置；其在整流装置和牵引电动机二者之间设有分别与二者连接的电机控制器，在整流装置和电机控制器二者之间设有分别与二者连接的蓄电装置控制器以及与蓄电装置控制器连接的蓄电装置，在内燃发电机组、电机控制器和蓄电装置控制器三者之间设有分别与三者连接的动力系统控制器以及与动力系统控制器连接的司机控制器。上述技术方案采用内燃发电机组、牵引电动机进行驱动，并未从根本上解决污染排放的问题，还是排放少量的废气对空气存在一定的污染。

发明内容

针对现有技术不足，本发明的目的在于提供了一种用于轨道交通的混合动力机车系统，通过在车轮的连轴上设置压电发电模块，在连轴内部的转轴转动时，带动弹性拨片与凸块发生干涉，产生振动，多个弹性拨片振动过程中，弹性机构受到往复式的挤压，发生谐振，弹性机构带动压电片振动，从而压电片产生电压差，经过整流和转换之后与受电弓模块结合用于驱动牵引电机，形成了能量循环系统，完全避免了燃料电池污染的问题，同时又不用担心废弃燃料电池处理的问题，提高混合动力驱动系统的效率，减少能量损耗；通过设置检测系统，检测牵引电机的工况，增加检测的精确度，提高检测效率，能够及时排除安全隐患，增加机车运行的安全性。

本发明提供如下技术方案：

一种用于轨道交通的混合动力机车系统，包括压电发电模块、受电弓供电模块、车轮、连轴；所述压电发电模块设置在两个所述车轮之间的连轴上，压电发电模块产生电压经过DC/DC转换器存储，之后经过电流逆变器将源自压电发电模块与受电弓供电模块的直流电源转化为稳频的交流电源，交流电源驱动牵引电机，牵引电机驱动车轮转动；

所述连轴的内部设有转轴，压电发电模块设置在连轴上，所述压电发电模块包括盒体，所述盒体呈空心圆柱形结构，所述盒体中心位置贯穿设有连轴，所述盒体与连轴连接，所述盒体周向内侧壁均匀分布有多个凸块；所述连轴的内部设有转轴，所述转轴沿周向均匀连接有多个弹性拨片，多个所述弹性拨片之间均设有弹性机构，所述弹性拨片与凸块相互干涉设置。

优选的，多个所述弹性机构形成圆形结构，所述弹性机构靠近转轴的一侧均连接有压电片，所述压点片的另一端与贯穿转轴连接有收集器，所述收集器设置在转轴的内部，所述弹性机构包括第一弹性组件、第二弹性组件。

优选的，所述第一弹性组件和第二弹性组件之间连接设有连接块，所述连接块靠近转轴的一侧与所述压电片连接；所述第一弹性组件和第二弹性组件结构相同，且以连接块为中心呈对称结构设置，所述第一弹性组件和第二弹性组件均包括弧形套管，所述户型套管的一端与弹性拨片连接，弧形套管的另一端设有弧形导杆，所述弧形导杆与弧形套管构成间隙滑动连接，所述弧形导杆的另一端与连接块连接。

优选的，所述弧形套管和弧形导杆上的外侧套设有弹簧，所述弹簧的一端与弹性拨片连接，弹簧的另一端与所述连接块连接；所述弧形套管的内侧壁开设有滑槽，所述弧形导杆设置在户型套管内部的一端对称连接有两个滑块，所述滑块与滑槽相对匹配滑动连接。

优选的，所述压电片包括基板，基板为金属板，基板的一侧设有压电陶瓷层；所述压电陶瓷层的上、下两侧均连接导线，所述亚压电片的另一端与收集器连接，所述收集器上设有两个导线孔，收集器的内部设有整流器和DC/DC转换器，压电陶瓷层的两根导线分别通过收集器的导线孔与整流器连接，所述整流器与DC/DC转换器连接。

优选的，所述转轴上设有四组弹性拨片，四组弹性拨片之间共设有四组弹性机构，四组弹性机构共设有四个弹性片，四个弹性片通过与收集器连接，将弹性拨片在转动过程中受到凸块的干涉产生的电流进行收集和通过DC/DC转换器进行转换，并结合受电弓供电模块共同作用于牵引电机的供电，驱动车轮转动，通过设置压电发电模块与车轮之件形成能量循环系统，达到能源充分利用。

优选的，所述转轴上设有八组弹性拨片，八组弹性拨片之间共设有八组弹性机构，八组弹性机构共设有八个弹性片，八个弹性片通过与收集器连接，将弹性拨片在转动过程中受到凸块的干涉产生的电流进行收集和通过DC/DC转换器进行转换，用于牵引电机供电。

优选的，一种用于轨道交通的混合动力机车系统采用一种牵引故障检测系统，其特征在于，检测系统包括：数据采集模块、数据采集卡、信号调理电路、MCU主控板；所述MCU主控板通过串行通信方式从数据采集卡获取信号，所述数据采集模块采集数据包括逆变器温度、牵引电机转速、供电频率。

优选的，所述数据采集模块包括传感器、万用表；传感器包括温度传感器采集逆变器温度数据，转速传感器采集牵引电机转速，万用表采集经过逆变器之后的直流电源的频率。

优选的，所述数据采集模块包括数据采集、数据分析、数据显示、数据保存四个模块，所述数据采集模块控制传感器完成对逆变器温度、牵引电机转速、供电频率的动态数据及信息采集；数据分析模块对采集的动态数据及信息进行处理，数据显示通过MCU主控板连接的显示器进行数据显示，以及将处理过的动态数据及信息保存在MCU主控板内存卡中。

优选的，所述压电陶瓷层包括Pb（Mn1/3）Nb2/3）O3和Pb（CO1/3Nb2/3）O3、（Na0.5·K0.5·NbO3 ）、（Bax·SR1-x·Nb2O5）的一种或者几种。

优选的，所述压电发电模块在具体发电过程中，连轴内部的转轴带动车轮转动，转轴在转动的过程中，盒体内部的转轴部分，沿周向均匀设置的多条弹性拨片发生转动，在弹性拨片转动的过程中，弹性拨片与盒体内侧壁设置的凸块发生干涉，导致弹性拨片发生振动，弹性拨片发生振动时，弹性拨片之间设置的多个弹性机构均发生振动，弹性机构受到弹性拨片的挤压或者拉伸变形，当弹性机构受到弹性拨片的挤压时，弧形导杆通过设置的滑块与滑槽发生相互滑动，弧形导杆向弧形套管的内部滑动，弧形导杆变短收缩至弧形套管内部，此时弧形套管外部设置的弹簧受到挤压变形，带动连接块发生振动，连接块在振动的过程中，连接块一侧连接的压电片产生振动；当弹性机构受到拉伸时，弧形导杆与弧形套管的运动方向与上述过程相反，使连接块带动压电板发生相反方向的振动，因此，通过设置的弹性机构在弹性拨片振动的过程中，使压电片发生往复式的运动，当压电片受到振动的压力时，粘接在基板上的压电陶瓷层两个面会出现正负两级，伴随有电荷移动，通过压电片连接的导线将正电荷输送至第一整流器，将负电荷输送至第二整流器，通过DC/DC转换器和外围电路将电能进行存储，存储之后结合受电弓的电能，通过逆变器将直流电转换成交流电，驱动牵引电机，牵引电机驱动车轮转动，形成了能量循环系统，完全避免了燃料电池污染的问题，同时又不用担心废弃燃料电池处理的问题，提高混合动力驱动系统的效率。

通过弹簧和弧形套管、弧形导杆的设置，缓冲压电片受到的振动力，同时防止振幅过大，防止压电片与弹性拨片发生碰撞，避免了压电片因为振幅过大或者与弹性拨片碰撞造成损坏，延长压电片的使用周期；所述弹簧的截面呈圆形，弹簧的回弹力F与其节距t、长度L之间满足以下关系：F＝k·(L/t)；k为弹性系数，取值范围为15%-85%；F单位N/m；D、L单位为cm。为了使第一弹簧组件、第二弹簧组件与压电片之间的连接接起到更好的缓冲协同作用，提升压电片的使用的稳定性，防止振幅过大或者过小，过小的振幅产生的电荷少，发电效率低；所述压电片受到振动力F1、径向力矩M；弹簧回弹力F、节距t、长度L之间满足一下关系： M=φ·（F1-F）·（L/t）/3π；φ为关系系数，取值范围为0.26-3.366。

另外，一种牵引故障检测系统的检测方法包括：S1，在机车运行时候通过温度传感器采集逆变器的温度、转速传感器采集牵引电机的转速、通过万用表采集逆变器的供电频率；

S2，将数据库分别设置为配置数据库和机组数据库，每一个传感器均对应一个机组数据库盒配置数据库，配置数据库存储相关配置信息；

S3，对采集的逆变器温度数据、牵引电机转速数据、供电频率数据进行分析处理；

S4，经过S3分析之后的数据与对应部件正常的原始数据进行对比，判断其运行的工况是否安全稳定，得出诊断结果；

S5，经过S4之后，将诊断的故障类型通过MCU主控板的显示器显示，显示每个故障的原因和解决措施，并根据故障原因给出相应的维护和维修建议。

步骤S3中，对采集的数据进行数据处理分析的过程包括以下步骤：a，对采集的数据进行时域、频域、时频域的特征提取，选取1500组总样本数据将其序列打乱，选择其中1000组样本作为训练集，剩余的500组样本作为测试集。每次训练时随机从训练集中挑选一个样本，将其放入总样本数据中，再将其放回训练集中，重复执行上述操作1000次，获得新的样本集；b，重复a的步骤即可得到多个新的样本集，对每个新的样本集采用BDD故障树分类器进行分类训练，得出训练结果；c，采用过学习器对分类结果数据进行投票，将学习器票数最多的结果作为最终故障结果。得出最终故障结果之后，与正常的逆变器温度的正常数据、牵引电机的正常转速、正常供电的平均频率作对比，将明显异常的故障数据通过MCU主控板连接的显示器进行显示，的出故障结果。通过采用以上数据处理的方法，对采集的数据进行分类训练处理，得出最后的故障结果，提升故障检测的精确度，降低检测误差，节省检测时间，提高检测效率，进一步保证机车在运行过程中的安全性。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明一种用于轨道交通的混合动力机车系统，通过在车轮的连轴上设置压电发电模块，在连轴内部的转轴转动时，带动弹性拨片与凸块发生干涉，产生振动，多个弹性拨片振动过程中，弹性机构受到往复式的挤压，发生谐振，弹性机构带动压电片振动，从而压电片产生电压差，经过整流和转换之后与受电弓模块结合用于驱动牵引电机，形成了能量循环系统，完全避免了燃料电池污染的问题，同时又不用担心废弃燃料电池处理的问题，提高混合动力驱动系统的效率，减少能量损耗。

（2）本发明一种用于轨道交通的混合动力机车系统，通过设置检测系统，检测牵引电机的工况，增加检测的精确度，提高检测效率，能够及时排除安全隐患，增加机车运行的安全性。

（3）本发明一种用于轨道交通的混合动力机车系统，通过对采集的数据进行特征提取，并且对特征提取后的数据进行分类训练处理，得出最后的故障结果，提升故障检测的精确度，降低检测误差，节省检测时间，提高检测效率，进一步保证机车在运行过程中的安全性。

（4）本发明一种用于轨道交通的混合动力机车系统，通过设置的弹性机构在弹性拨片振动的过程中，使压电片发生往复式的运动，当压电片受到振动的压力时，粘接在基板上的压电陶瓷层两个面会出现正负两级，伴随有电荷移动，通过压电片连接的导线将正电荷输送至第一整流器，将负电荷输送至第二整流器，通过DC/DC转换器和外围电路将电能进行存储，存储之后结合受电弓的电能，通过逆变器将直流电转换成交流电，驱动牵引电机，牵引电机驱动车轮转动，形成了能量循环系统，配合受电弓的供电形成混合动力系统，提高机车混动系统的经济效益。

（5）本发明一种用于轨道交通的混合动力机车系统，通过设置的MCU主控板自动故障检测系统，解放了以往人工检测的劳动力，并且提高了检测效率，提升了检测侧准确性。

（6）本发明一种用于轨道交通的混合动力机车系统，通过限定弹簧的回弹力其节距、长度之间的关系，有效防止压电片防止振幅过大，防止压电片与弹性拨片发生碰撞，避免了压电片因为振幅过大或者与弹性拨片碰撞造成损坏，延长压电片的使用周期。

（7）本发明一种用于轨道交通的混合动力机车系统，通过限定压电片受到振动力、径向力矩，弹簧回弹力、节距、长度之间的关系，使第一弹簧组件、第二弹簧组件与压电片之间的连接接起到更好的缓冲协同作用，提升压电片的使用的稳定性，防止振幅过大引起的碰撞或者振幅过小引起的发电效率低，提升发电效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明的车轮结构示意图。

图2是本发明的盒体内部结构示意图。

图3是本发明的压电发电模块示意图。

图4是本发明的弹性机构示意图。

图5是本发明的第一弹性组件结构示意图。

图6是本发明的弧形套管与弧形导杆连接示意图。

图7是本发明的收集器结构示意图。

图8是本发明的压电片结构示意图。

图9是本发明的混合动力机车系统的框图。

图10是本发明的牵引故障检测系统框图。

图中：1、车轮；2、连轴；3、压电发电模块；4、导线孔；5、整流器；6、DC/DC转换器；31、盒体；32、转轴；33、弹性拨片；34、收集器；35、凸块；36、弹性机构；37、压电片；361、第一弹性组件；362、第二弹性组件；363、连接块；3611、户型套管；3612、弧形导杆；3613、弹簧；3614、滑槽；3645、滑块；371、基板；372、压电陶瓷层。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

如图1-图3所示，一种用于轨道交通的混合动力机车系统，包括压电发电模块3、受电弓供电模块、车轮1、连轴2；所述压电发电模块3设置在两个所述车轮1之间的连轴2上，压电发电模块3产生电压经过DC/DC转换器6存储，之后经过电流逆变器将源自压电发电模块3与受电弓供电模块的直流电源转化为稳频的交流电源，交流电源驱动牵引电机，牵引电机驱动车轮1转动；

所述连轴2的内部设有转轴32，压电发电模块3设置在连轴2上，所述压电发电模块3包括盒体31，所述盒体31呈空心圆柱形结构，所述盒体31中心位置贯穿设有连轴2，所述盒体31与连轴2连接，所述盒体31周向内侧壁均匀分布有多个凸块35；所述连轴2的内部设有转轴32，所述转轴32沿周向均匀连接有多个弹性拨片33，多个所述弹性拨片33之间均设有弹性机构36，所述弹性拨片33与凸块35相互干涉设置。

所述转轴32上设有四组弹性拨片33，四组弹性拨片33之间共设有四组弹性机构36，四组弹性机构36共设有四个弹性片，四个弹性片通过与收集器34连接，将弹性拨片33在转动过程中受到凸块35的干涉产生的电流进行收集和通过DC/DC转换器6进行转换，并结合受电弓供电模块共同作用于牵引电机的供电，驱动车轮1转动，通过设置压电发电模块3与车轮1之件形成能量循环系统，达到能源充分利用。

所述压电陶瓷层372包括PbMn1/3Nb2/3O3和PbCO1/3Nb2/3O3、Na0.5·K0.5·NbO3、Bax·SR1-x·Nb2O5的一种或者几种。

实施例二：

在实施例一的基础上，如图4-图6所示，多个所述弹性机构36形成圆形结构，所述弹性机构36靠近转轴32的一侧均连接有压电片37，所述压点片的另一端与贯穿转轴32连接有收集器34，所述收集器34设置在转轴32的内部，所述弹性机构36包括第一弹性组件361、第二弹性组件362；所述第一弹性组件361和第二弹性组件362之间连接设有连接块363，所述连接块363靠近转轴32的一侧与所述压电片37连接；所述第一弹性组件361和第二弹性组件362结构相同，且以连接块363为中心呈对称结构设置，所述第一弹性组件361和第二弹性组件362均包括弧型套管3611，所述户型套管的一端与弹性拨片33连接，弧型套管3611的另一端设有弧型导杆3612，所述弧型导杆3612与弧型套管3611构成间隙滑动连接，所述弧型导杆3612的另一端与连接块363连接。

所述弧型套管3611和弧型导杆3612上的外侧套设有弹簧3613，所述弹簧3613的一端与弹性拨片33连接，弹簧3613的另一端与所述连接块363连接；所述弧型套管3611的内侧壁开设有滑槽3614，所述弧型导杆3612设置在户型套管内部的一端对称连接有两个滑块3615，所述滑块3615与滑槽3614相对匹配滑动连接。

所述压电发电模块3在具体发电过程中，连轴2内部的转轴32带动车轮1转动，转轴32在转动的过程中，盒体31内部的转轴32部分，沿周向均匀设置的多条弹性拨片33发生转动，在弹性拨片33转动的过程中，弹性拨片33与盒体31内侧壁设置的凸块35发生干涉，导致弹性拨片33发生振动，弹性拨片33发生振动时，弹性拨片33之间设置的多个弹性机构36均发生振动，弹性机构36受到弹性拨片33的挤压或者拉伸变形，当弹性机构36受到弹性拨片33的挤压时，弧型导杆3612通过设置的滑块3615与滑槽3614发生相互滑动，弧型导杆3612向弧型套管3611的内部滑动，弧型导杆3612变短收缩至弧型套管3611内部，此时弧型套管3611外部设置的弹簧3613受到挤压变形，带动连接块363发生振动，连接块363在振动的过程中，连接块363一侧连接的压电片37产生振动；当弹性机构36受到拉伸时，弧型导杆3612与弧型套管3611的运动方向与上述过程相反，使连接块363带动压电板发生相反方向的振动，因此，通过设置的弹性机构36在弹性拨片33振动的过程中，使压电片37发生往复式的运动，当压电片37受到振动的压力时，粘接在基板371上的压电陶瓷层372两个面会出现正负两级，伴随有电荷移动，通过压电片37连接的导线将正电荷输送至第一整流器5，将负电荷输送至第二整流器5，通过DC/DC转换器6和外围电路将电能进行存储，存储之后结合受电弓的电能，通过逆变器将直流电转换成交流电，驱动牵引电机，牵引电机驱动车轮1转动，形成了能量循环系统，完全避免了燃料电池污染的问题，同时又不用担心废弃燃料电池处理的问题，提高混合动力驱动系统的效率。

通过弹簧3613和弧型套管3611、弧型导杆3612的设置，缓冲压电片37受到的振动力，同时防止振幅过大，防止压电片37与弹性拨片33发生碰撞，避免了压电片37因为振幅过大或者与弹性拨片33碰撞造成损坏，延长压电片37的使用周期；所述弹簧3613的截面呈圆形，弹簧3613的回弹力F与其节距t、长度L之间满足以下关系：F＝k·(L/t)；k为弹性系数，取值范围为15%-85%；F单位N/m；D、L单位为cm。为了使第一弹簧3613组件、第二弹簧3613组件与压电片37之间的连接接起到更好的缓冲协同作用，提升压电片37的使用的稳定性，防止振幅过大或者过小，过小的振幅产生的电荷少，发电效率低；所述压电片37受到振动力F1、径向力矩M；弹簧3613回弹力F、节距t、长度L之间满足一下关系： M=φ·F1-F·L/t/3π；φ为关系系数，取值范围为0.26-3.366。

实施例三：

如图7-图8所示，在实施例一的基础上，所述压电片37包括基板371，基板371为金属板，基板371的一侧设有压电陶瓷层372；所述压电陶瓷层372的上、下两侧均连接导线，所述亚压电片37的另一端与收集器34连接，所述收集器34上设有两个导线孔4，收集器34的内部设有整流器5和DC/DC转换器6，压电陶瓷层372的两根导线分别通过收集器34的导线孔4与整流器5连接，所述整流器5与DC/DC转换器6连接。

实施例四

如图9-图10所示，在实施例一的基础上，一种用于轨道交通的混合动力机车系统采用一种牵引故障检测系统，其特征在于，检测系统包括：数据采集模块、数据采集卡、信号调理电路、MCU主控板；所述MCU主控板通过串行通信方式从数据采集卡获取信号，所述数据采集模块采集数据包括逆变器温度、牵引电机转速、供电频率。

所述数据采集模块包括传感器、万用表；传感器包括温度传感器采集逆变器温度数据，转速传感器采集牵引电机转速，万用表采集经过逆变器之后的直流电源的频率。

所述数据采集模块包括数据采集、数据分析、数据显示、数据保存四个模块，所述数据采集模块控制传感器完成对逆变器温度、牵引电机转速、供电频率的动态数据及信息采集；数据分析模块对采集的动态数据及信息进行处理，数据显示通过MCU主控板连接的显示器进行数据显示，以及将处理过的动态数据及信息保存在MCU主控板内存卡中。

实施例五

在实施例四的基础上，一种牵引故障检测系统的检测方法包括：S1，在机车运行时候通过温度传感器采集逆变器的温度、转速传感器采集牵引电机的转速、通过万用表采集逆变器的供电频率；

S2，将数据库分别设置为配置数据库和机组数据库，每一个传感器均对应一个机组数据库盒配置数据库，配置数据库存储相关配置信息；

S3，对采集的逆变器温度数据、牵引电机转速数据、供电频率数据进行分析处理；

S4，经过S3分析之后的数据与对应部件正常的原始数据进行对比，判断其运行的工况是否安全稳定，得出诊断结果；

S5，经过S4之后，将诊断的故障类型通过MCU主控板的显示器显示，显示每个故障的原因和解决措施，并根据故障原因给出相应的维护和维修建议。

步骤S3中，对采集的数据进行数据处理分析的过程包括以下步骤：a，对采集的数据进行时域、频域、时频域的特征提取，选取1500组总样本数据将其序列打乱，选择其中1000组样本作为训练集，剩余的500组样本作为测试集。每次训练时随机从训练集中挑选一个样本，将其放入总样本数据中，再将其放回训练集中，重复执行上述操作1000次，获得新的样本集；b，重复a的步骤即可得到多个新的样本集，对每个新的样本集采用BDD故障树分类器进行分类训练，得出训练结果；c，采用过学习器对分类结果数据进行投票，将学习器票数最多的结果作为最终故障结果。得出最终故障结果之后，与正常的逆变器温度的正常数据、牵引电机的正常转速、正常供电的平均频率作对比，将明显异常的故障数据通过MCU主控板连接的显示器进行显示，的出故障结果。通过采用以上数据处理的方法，对采集的数据进行分类训练处理，得出最后的故障结果，提升故障检测的精确度，降低检测误差，节省检测时间，提高检测效率，进一步保证机车在运行过程中的安全性。

实施例六

一种用于轨道交通的混合动力机车系统，包括压电发电模块3、受电弓供电模块、车轮1、连轴2；所述压电发电模块3设置在两个所述车轮1之间的连轴2上，压电发电模块3产生电压经过DC/DC转换器6存储，之后经过电流逆变器将源自压电发电模块3与受电弓供电模块的直流电源转化为稳频的交流电源，交流电源驱动牵引电机，牵引电机驱动车轮1转动；

所述连轴2的内部设有转轴32，压电发电模块3设置在连轴2上，所述压电发电模块3包括盒体31，所述盒体31呈空心圆柱形结构，所述盒体31中心位置贯穿设有连轴2，所述盒体31与连轴2连接，所述盒体31周向内侧壁均匀分布有多个凸块35；所述连轴2的内部设有转轴32，所述转轴32沿周向均匀连接有多个弹性拨片33，多个所述弹性拨片33之间均设有弹性机构36，所述弹性拨片33与凸块35相互干涉设置。

所述转轴32上设有八组弹性拨片33，八组弹性拨片33之间共设有八组弹性机构36，八组弹性机构36共设有八个弹性片，八个弹性片通过与收集器34连接，将弹性拨片33在转动过程中受到凸块35的干涉产生的电流进行收集和通过DC/DC转换器6进行转换，并结合受电弓供电模块共同作用于牵引电机的供电，驱动车轮1转动，通过设置压电发电模块3与车轮1之件形成能量循环系统，达到能源充分利用。

所述压电陶瓷层372包括PbMn1/3Nb2/3O3和PbCO1/3Nb2/3O3、Na0.5·K0.5·NbO3、Bax·SR1-x·Nb2O5的一种或者几种。

通过上述技术方案得到的装置是一种用于轨道交通的混合动力机车系统，通过在车轮的连轴上设置压电发电模块，在连轴内部的转轴转动时，带动弹性拨片与凸块发生干涉，产生振动，多个弹性拨片振动过程中，弹性机构受到往复式的挤压，发生谐振，弹性机构带动压电片振动，从而压电片产生电压差，经过整流和转换之后与受电弓模块结合用于驱动牵引电机，形成了能量循环系统，完全避免了燃料电池污染的问题，同时又不用担心废弃燃料电池处理的问题，提高混合动力驱动系统的效率，减少能量损耗。通过设置检测系统，检测牵引电机的工况，增加检测的精确度，提高检测效率，能够及时排除安全隐患，增加机车运行的安全性。通过对采集的数据进行特征提取，并且对特征提取后的数据进行分类训练处理，得出最后的故障结果，提升故障检测的精确度，降低检测误差，节省检测时间，提高检测效率，进一步保证机车在运行过程中的安全性。通过设置的弹性机构在弹性拨片振动的过程中，使压电片发生往复式的运动，当压电片受到振动的压力时，粘接在基板上的压电陶瓷层两个面会出现正负两级，伴随有电荷移动，通过压电片连接的导线将正电荷输送至第一整流器，将负电荷输送至第二整流器，通过DC/DC转换器和外围电路将电能进行存储，存储之后结合受电弓的电能，通过逆变器将直流电转换成交流电，驱动牵引电机，牵引电机驱动车轮转动，形成了能量循环系统，配合受电弓的供电形成混合动力系统，提高机车混动系统的经济效益。通过设置的MCU主控板自动故障检测系统，解放了以往人工检测的劳动力，并且提高了检测效率，提升了检测侧准确性。通过限定弹簧的回弹力其节距、长度之间的关系，有效防止压电片防止振幅过大，防止压电片与弹性拨片发生碰撞，避免了压电片因为振幅过大或者与弹性拨片碰撞造成损坏，延长压电片的使用周期。通过限定压电片受到振动力、径向力矩，弹簧回弹力、节距、长度之间的关系，使第一弹簧组件、第二弹簧组件与压电片之间的连接接起到更好的缓冲协同作用，提升压电片的使用的稳定性，防止振幅过大引起的碰撞或者振幅过小引起的发电效率低，提升发电效率。

本发明中未详细阐述的其它技术方案均为本领域的现有技术，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化；凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。