CN113740063B - 列车轴承监控预警方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于列车轴承技术领域，具体公开了一种列车轴承监控预警方法及系统，该方法采集列车轴承的温度信号和/或振动信号，对振动信号和/或温度信号进行数据清洗和处理，当只有振动信号时，报警策略包括传感器损坏报警策略、振动预警及报警策略二者中的至少一者或二者的组合；当只有温度信号时，报警策略包括传感器损坏报警策略、温度预警及报警策略二者中的至少一者或二者的组合；当包括振动信号和温度信号时，报警策略包括传感器损坏报警策略、振动预警及报警策略、温度预警及报警策略、振温联动预警与报警策略四者中的至少一者或它们的任意组合。采用本技术方案，通过实时监测地铁在运行期间转向架轴承的振动、温度数据，提高预警精度。

Description

列车轴承监控预警方法及系统

技术领域

本发明属于列车轴承技术领域，涉及一种列车轴承监控预警方法及系统。

背景技术

列车轴承是列车的关键部件之一，其运行状态直接影响到列车服役性能，甚至关系到整车运行安全。由于气候、润滑，以及交变或突变载荷等恶劣的服役环境，列车轴承容易产生缺陷或发生故障，导致轴箱轴承振动加剧、噪声水平增大，同时还伴随轴承的不同区域不同程度的温度升高，进入“润滑抑制，温升增大”的恶性循环，造成灾难性事故。因此，及时、有效的列车轴承运行状态监测，可以避免巨大的生命和财产损失。

通过对列车转向架轴箱轴承进行在运监测，获得振动、温度数据，实现振-温信号的预警与报警，及时发现列车走行部轴箱轴承可能存在的安全隐患，协助指导工作人员对列车轴承关键件合理安排维护周期，降低维护保养成本。但传统的报警策略是基于单参量，即轴承温度与环境温差、温度变化率或振动水平超出设定阈值则进行报警，其具有以下缺点：

(1)轴承温度容易受到外部环境(温度、风速等)、列车运行路况、列车运行速度等影响，其温度不能准确、有效的反映轴承实时实际温度；

(2)轴承温度的升高通常发生在故障的中后期，不利于早期故障提前预警与及时诊断；

(3)由于不同位置轴承承受载荷不同，导致不同轴承之间不可避免地存在温度差异，可能导致误报警；

(4)轴承的全生命周期包括跑合期、稳定运行期以及疲劳失效期，不同的阶段对应不同温升特性，且不同型号轴承的每个阶段对应的绝对时长一般相差较大，传统的定阈值报警方法不能完全匹配全生命周期，导致误报和漏报。

发明内容

本发明的目的在于提供一种列车轴承监控预警方法及系统，实现对列车轴承的监控预警，并提高预警精度。

为了达到上述目的，本发明的基础方案为：一种列车轴承监控预警方法，包括如下步骤：

采集列车轴承的温度信号和/或振动信号；

对振动信号和/或温度信号进行数据清洗和处理；

根据处理后的数据依据报警策略进行报警，当只有振动信号时，所述报警策略包括传感器损坏报警策略、振动预警及报警策略二者中的至少一者或二者的组合；当只有温度信号时，所述报警策略包括传感器损坏报警策略、温度预警及报警策略二者中的至少一者或二者的组合；当包括振动信号和温度信号时，所述报警策略包括传感器损坏报警策略、振动预警及报警策略、温度预警及报警策略、振温联动预警与报警策略四者中的至少一者或它们的任意组合。

本基础方案的工作原理和有益效果在于：采集对应的轴承温度信息和振动信息，并对采集的信号进行清洗和处理，以便去除不完整、失真或异常的信号，避免劣质信号影响后续预警。根据不同的对应策略进行报警，使用更为灵活，且基于多参物理信息联动预警机制，提高预警精度。

进一步，所述温度信号的数据清洗步骤包括：

数据完整性检查：若温度信号的数据长度N＝采样时间△t×采样频率Fs，则温度信号数据完整并将该数据保留，否则删除对应的不完整的温度信号数据；

跳变数据剔除：若相邻时刻温度信号T_i和T_i-1的变化量，大于最大允许温度变化量，即△t＝|T_i-T_i-1|≥△T_max，则T_i为前s个温度信号的均值，去除T_i前s个温度信号中的异常数据。

清除温度信号数据中不完整的数据和异变数据，使处理后的温度数据更利于使用。

进一步，所述振动信号的数据清洗步骤包括：

数据完整性检查：若振动信号的数据长度N＝采样时间△t×采样频率Fs，则数据完整并将该数据保留，否则删除对应的振动信号数据；

将振动信号V_i等分为m段子信号，记为

V_i＝[V_i1,V_i2,...,V_im]

式中V_i表示采集得到的第i时刻振动数据，将其等分为m段得到m个子信号；

异常数据点修正：搜寻振动信号V_i中瞬时振动幅值大于M倍平均振动幅值的点，并用振动幅值的平均值予以修正，M>1；

趋势项去除：去除振动信号V_i中的趋势项，实现零均值化；

信号失真检查：分别计算每段子信号的均方根值，记为

RMS_i＝[RMS_i1,RMS_i2,...,RMS_ij,...,RMS_im]

若存在两段子信号V_ij、V_ik的RMS_i的比值大于α，α>1，则该振动信号V_i存在失真，用前一时刻的无失真信号V_i-1予以替换，

V_i＝V_i-1

s.t.RMS(V_ij)>αRMS(V_ik)。

对振动数据进行数据清除，精简数据，利于传输和后续使用。

进一步，所述温度预警及报警策略包括如下步骤：

预先设置三个温度状态等级、第一标准温度预警阈值T_b、第一环境预警温度误差△_b、第二标准温度预警阈值T_y和第二环境预警温度误差△_y，预处理后的温度信号中，当连续2个温度信号数值均不小于T_b，连续3个温度信号数值均不小于T_b-△_b，连续4个温度信号数值均不小于T_b-2△_b，则判断列车轴承处于第一个温度状态等级，并输出温度报警信号；

当连续2个温度信号数值均不小于T_y，连续3个温度信号数值均不小于T_y-△_y，连续4个温度信号数值均不小于T_y-2△_y，且同轴上两个轴承同一时刻下的两个温度信号的温差大于预设温差，则判断车轴承处于第二个温度状态等级，并输出温度预警信号；

否则，判断车轴承处于第三个温度状态等级，并输出温度正常信号。

将连续温度信号分别与预先设置的温度预警阈值及预警温度误差进行相应的对比操作，而不是将单个温度信号进行对比处理，使得判断更加可靠，提高预警的精确度。

进一步，所述振动预警及报警策略包括如下步骤：

预先划分三个振动状态等级、第一动态阈值α₁和第二动态阈值α₂，根据预处理后的振动信号，计算得到振动信号与前N次的历史振动信号的整体相似性指标β_i；

当整体相似性指标β_i不小于第一动态阈值α₁，判断列车轴承处于第一振动状态等级，并输出振动报警信号；

当整体相似性指标β_i不小于第二动态阈值α₂，同轴上两个轴承同一时刻下的两个振动信号的RMS值的比值大于λ_v，判断列车轴承处于第二振动状态等级，并输出振动预警信号；

否则判断列车轴承处于第三振动状态等级，并输出振动正常信号。

将连续振动信号分别与预先设置的第一、第二动态阈值进行相应的对比操作，而不是将单个振动信号进行对比处理，使得判断更加可靠，提高预警的精确度。

进一步，所述振动信号V_i＝[x₁,x₂,...,x_n,...,x_N]的RMS计算公式如下：

计算振动信号V_i的RMS，便于后续预警判断。

进一步，计算得到振动信号与前N次的历史振动信号的整体相似性指标β_i的具体步骤如下：

计算时刻i的振动信号V_i＝[x₁,x₂,...,x_n,...,x_N]，x_n为离散数据点，N为数据长度，并计算振动信号V_i的均值μ_i和标准差σ_i，得到振动信号V_i的瞬时振动幅值的正态分布

提取时刻i前N次的历史振动信号：(V_i-1,V_i-2,…,V_i-k,…,V_i-N)，计算每个振动信号的正态分布，得到正态集合Normal，记为

Normal＝{N_i-1,N_i-2,...,N_i-k,...,N_i-N}；

计算i时刻与(i-k)时刻的振动信号V_i的正态分布Pearson相关系数ρ(N_i,N_i-k)，得到Pearson相关系数集合[ρ(N_i,N_i-1),ρ(N_i,N_i-2),…,ρ(N_i,N_i-k),…,ρ(N_i,N_i-N)]，

计算振动信号V_i与前N次的历史振动信号的整体相似性指标β_i，

利用β_i与动态阈值进行相应对比操作，实现预警判断，操作简单，利于使用。

进一步，振温联动预警与报警策略包括如下步骤：

依据列车轴承的温度状态等级和振动状态等级预先划分N个列车轴承的状态等级；

当得到温度处于第一温度状态等级；或者同时得到温度处于第二温度状态等级且振动处于第一振动状态等级；判断列车轴承处于第一级状态，并输出报警信号；

当得到温度处于第二温度状态等级且振动处于第二振动状态等级；或者得到温度处于第三温度状态等级且振动处于第一振动状态等级；判断列车轴承处于第二级状态，并输出一级预警信号；

当得到温度处于第二温度状态等级且振动处于第三振动状态等级；或者得到第三温度状态等级且振动处于第二振动状态等级；判断列车轴承处于第三级状态，并输出二级预警信号；

否则，判断列车轴承处于第四级状态，并输出轴承运行正常信号。

根据温度信号和振动信号，联动判断列车轴承所处的情况，采集的信息来源丰富，提高预警精确度。

进一步，所述传感器损坏报警策略包括如下步骤：

获取预处理后的温度信号和振动信号，若在连续一段时间T内，振动信号和振动信号的RMS信号之一，或者温度信号无变化，则判断振动信号监测模块或温度信号监测模块故障，自动启用备用信号监测模块进行监测显示；

若在连续一段时间T内，振动信号和振动信号的RMS信号之一，以及温度信号均无变化，则判断振动信号监测模块和温度信号监测模块均故障，进行设备损坏报警，提示操作者进行人为更换监测模块。

判断采集温度信号和振动信号的监测模块的运行情况，利于排查故障，及时更换监测设备，避免影响列车正常运行。

本发明还提供一种列车轴承监控预警系统，包括温度信号监测模块、振动信号监测模块、处理器和报警装置，温度信号监测模块和振动信号监测模块，分别用于采集列车轴承的温度信号和振动信号，处理器执行本发明所述的方法，控制报警装置发出对应的报警信号。

利用该系统实现对列车轴承的监控，完成针对不同情况的精确报警，利于使用。

附图说明

图1是本发明列车轴承监控预警方法的振温联动预警与报警策略的流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明公开了一种列车轴承监控预警方法，针对传统单参量预警方法存在预警精度低和及时性差的问题，通过实时监测地铁在运行期间转向架轴承的振动、温度数据，基于多参物理信息联动预警机制，提高预警精度。包括如下步骤：

采集列车轴承的温度信号和/或振动信号，对振动信号和/或温度信号进行数据清洗和处理。

根据处理后的数据依据报警策略进行报警，当只有振动信号时，所述报警策略包括传感器损坏报警策略、振动预警及报警策略二者中的至少一者或二者的组合；当只有温度信号时，所述报警策略包括传感器损坏报警策略、温度预警及报警策略二者中的至少一者或二者的组合；当包括振动信号和温度信号时，报警策略包括传感器损坏报警策略、振动预警及报警策略、温度预警及报警策略、振温联动预警与报警策略(如图1所示)四者中的至少一者或它们的任意组合。

本发明的一种优选方案中，温度信号的数据清洗具体步骤包括：

数据完整性检查：若温度信号的数据长度N＝采样时间△t×采样频率Fs，则温度信号数据完整并将该数据保留，否则删除对应的不完整的温度信号数据；

跳变数据剔除：若相邻时刻温度信号T_i和T_i-1的变化量，大于最大允许温度变化量，即△t＝|T_i-T_i-1|≥△T_max，则T_i为前s(s设为3)个温度信号的均值，去除T_i前s个温度信号中的异常数据。

本发明的一种优选方案中，振动信号的数据清洗具体步骤包括：

数据完整性检查：若振动信号的数据长度N＝采样时间△t×采样频率Fs，则数据完整并将该数据保留，否则删除对应的振动信号数据；

将振动信号V_i等分为m段子信号，记为

V_i＝[V_i1,V_i2,...,V_im]

式中V_i表示采集得到的第i时刻振动数据(离散时间序列)，将其等分为m段得到m个子信号；

异常数据点修正：搜寻振动信号V_i＝[x₁,x₂,...,x_n,...,x_N]中瞬时振动幅值大于M倍平均振动幅值的点，并用振动幅值的平均值予以修正，M>1，其具体数值根据测试信号的非平稳性而定，M可设为5，

idx＝index(V_i>Mμ)

V_i(idx)＝μ

其中，index()函数返回振动信号V_i中大于M倍均值的异常数据点的索引下标，然后通过V_i(idx)＝μ将异常数据赋值为均值；N是振动信号V_i的长度，μ是V_i的均值，idx为异常数据点的索引下标；

趋势项去除：设备由于长时间工作，不可避免得出现零飘，反映在振动信号上，就是V_i的均值不为0，如果是长时间连续不间断采集，甚至可能出现线性趋势项，导致计算的RMS值偏大，因此需要对数据进行去趋势项操作，将数据零均值化，此时的RMS才能准确反映信号的烈度。去除振动信号V_i中的趋势项，实现零均值化

V_i＝detrend(V_i)

detrend()函数由于去除振动信号Vi中的趋势项，在MATLAB、LabView等常用软件内都有封装，可直接使用；

信号失真检查：分别计算每段子信号的均方根值，记为

RMS_i＝[RMS_i1,RMS_i2,...,RMS_ij,...,RMS_im]

若存在两段子信号V_ij、V_ik的RMS_i(root meam square，均方根值)的比值大于α，α>1，用前一时刻的无失真信号V_i-1予以替换，

V_i＝V_i-1

s.t.RMS(V_ij)>αRMS(V_ik)，

V_i＝V_i-1的执行条件是：振动信号V_i存在两个子信号v_ij和v_ik，它们的RMS比值大于α；

振动信号V_i的RMS计算公式如下：

更优选地，对振动数据的处理过程中，利用带通滤波过滤振动信号V_i中的低频机械振动干扰和高频噪声，

V_i＝bandpass(V_i,f_L1,f_L2,f_H1,f_H2,α_L,α_pass,α_H,Fs)

其中，bandpass是带通函数，f_L1、f_H2分别为低频截止频率和高频截止频率；f_L2、f_H1分别为低频通带频率和高频通带频率；α_L、α_pass和α_H分别为低频阻带衰减(dB)、通带波纹(dB)和高频阻带衰减(dB)，Fs为采样频率。同时，采用多元统计分析，对于每一个振动信号V_i，计算均方根值R_i或峭度值K_i作为特征指标，得到关键指标数据R(R₁,R₂,…,R_i,…,R_n)或K(K₁,K₂,…,K_i,…,K_n)；

其中，x_i是离散数据点，N是数据长度；R_i，K_i分别为振动信号V_i的均方根值和峭度值。

本发明的一种优选方案中，温度预警及报警策略包括如下步骤：

根据行业标准、业内标准专业试验(包括GB/T 7928-2003《地铁车辆通用技术条件》，预先设置三个温度状态等级(如表1所示)、第一标准温度预警阈值T_b、第一环境预警温度误差△_b、第二标准温度预警阈值T_y和第二环境预警温度误差△_y。

预处理后的温度信号中，当连续2个温度信号数值均不小于T_b，连续3个温度信号数值均不小于T_b-△_b，连续4个温度信号数值均不小于T_b-2△_b，则判断列车轴承处于第一个温度状态等级T1，并输出温度报警信号。当连续2个温度信号数值均不小于T_y，连续3个温度信号数值均不小于T_y-△_y，连续4个温度信号数值均不小于T_y-2△_y，且同轴上两个轴承同一时刻下的两个温度信号的温差大于预设温差(预设温差为15℃)，即是同轴温差过大，则判断车轴承处于第二个温度状态等级T2，并输出温度预警信号。否则，判断车轴承处于第三个温度状态等级T3，并输出温度正常信号。

表1温度预警及报警策略的温度状态等级

等级标注	温度报警	温度预警	温度正常
				温度状态等级	T1	T2	T3

本发明的一种优选方案中，振动预警及报警策略包括如下步骤：

预先划分三个振动状态等级(如表2所示)、第一动态阈值α₁和第二动态阈值α₂，根据预处理后的振动信号，计算得到振动信号V_i与前N次的历史振动信号的整体相似性指标β_i。当整体相似性指标β_i不小于第一动态阈值α₁，判断列车轴承处于第一振动状态等级V1，并输出振动报警信号。当整体相似性指标β_i不小于第二动态阈值α₂，同轴上两个轴承同一时刻下的两个振动信号的RMS值的比值大于λ_v(可设为数值2)，即是同轴振动过大，判断列车轴承处于第二振动状态等级V2，并输出振动预警信号。否则判断列车轴承处于第三振动状态等级V3，并输出振动正常信号。

表2振动预警及报警策略的振动状态等级

等级标注	振动报警	振动预警	振动正常
				振动状态等级	V1	V2	V3

振动预警及报警策略中，计算得到振动信号与前N次的历史振动信号的整体相似性指标β_i的具体步骤如下：

计算时刻i的振动信号V_i＝[x₁,x₂,...,x_n,...,x_N]，并计算振动信号V_i的均值μ_i和标准差σ_i，得到振动信号V_i的瞬时振动幅值的正态分布

提取时刻i前N次的历史振动信号：(V_i-1,V_i-2,…,V_i-k,…,V_i-N)，计算每个振动信号的正态分布，得到正态集合Normal，记为

Normal＝{N_i-1,N_i-2,...,N_i-k,...,N_i-N}；

计算i时刻与(i-k)时刻的振动信号V_i的正态分布Pearson相关系数(PearsonCorrelation Coefficient，是用来衡量两个数据集合是否在一条线上面,它用来衡量定距变量间的线性关系)ρ(N_i,N_i-k)，得到Pearson相关系数集合[ρ(N_i,N_i-1),ρ(N_i,N_i-2),…,ρ(N_i,N_i-k),…,ρ(N_i,N_i-N)]，

计算振动信号V_i与前N次的历史振动信号的整体相似性指标β_i，

本发明的一种优选方案中，依据实际应用场合和使用要求，振温联动预警与报警策略包括如下步骤，如图1所示：

依据列车轴承的温度状态等级和振动状态等级预先划分N个列车轴承的状态等级，例如设置4个列车轴承的状态等级如表3所示：

表3振温联动预警与报警策略的列车轴承的状态等级

当得到温度处于第一温度状态等级；或者同时得到温度处于第二温度状态等级且振动处于第一振动状态等级；判断列车轴承处于第一级状态L1，并输出报警信号；

当得到温度处于第二温度状态等级且振动处于第二振动状态等级；或者得到温度处于第三温度状态等级且振动处于第一振动状态等级；判断列车轴承处于第二级状态L2，并输出一级预警信号；

当得到温度处于第二温度状态等级且振动处于第三振动状态等级；或者得到温度处于第三温度状态等级且振动处于第二振动状态等级；判断列车轴承处于第三级状态L3，并输出二级预警信号；

否则，判断列车轴承处于第四级状态L4，并输出轴承运行正常信号。

本发明的一种优选方案中，传感器损坏报警策略包括如下步骤：

获取预处理后的温度信号和振动信号，若在连续一段时间T(T为连续一小时)内，振动信号和振动信号的RMS信号之一，或者温度信号无变化，则判断振动信号监测模块或温度信号监测模块故障(如断路或短路等)，自动启用备用信号监测模块进行监测显示。

若在连续一段时间T内，振动信号和振动信号的RMS信号之一，以及温度信号均无变化，则判断振动信号监测模块和温度信号监测模块均故障，进行设备损坏报警，提示操作者进行人为更换监测模块。

本发明还提供一种列车轴承监控预警系统，包括温度信号监测模块(如温度传感器)、振动信号监测模块(如振动传感器)、处理器和报警装置，温度信号监测模块和振动信号监测模块，分别用于采集列车轴承的温度信号和振动信号，处理器的控制信号输出端与报警装置电性连接，处理器执行上述的方法，控制报警装置发出对应的报警信号。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种列车轴承监控预警方法，其特征在于，包括如下步骤：

采集列车轴承的温度信号和/或振动信号；

对振动信号和/或温度信号进行数据清洗和处理；

根据处理后的数据依据报警策略进行报警，当只有振动信号时，所述报警策略包括传感器损坏报警策略、振动预警及报警策略二者中的至少一者或二者的组合；当只有温度信号时，所述报警策略包括传感器损坏报警策略、温度预警及报警策略二者中的至少一者或二者的组合；当包括振动信号和温度信号时，所述报警策略包括传感器损坏报警策略、振动预警及报警策略、温度预警及报警策略、振温联动预警与报警策略四者中的至少一者或它们的任意组合；

温度预警及报警策略预先设置三个温度状态等级、第一标准温度预警阈值T_b、第一环境预警温度误差△_b、第二标准温度预警阈值T_y和第二环境预警温度误差△_y；

振动预警及报警策略预先划分三个振动状态等级、第一动态阈值α₁和第二动态阈值α₂；

振温联动预警与报警策略依据列车轴承的温度状态等级和振动状态等级预先划分N个列车轴承的状态等级。

2.如权利要求1所述的列车轴承监控预警方法，其特征在于，所述温度信号的数据清洗步骤包括：

数据完整性检查：若温度信号的数据长度N＝采样时间Δt×采样频率Fs，则温度信号数据完整并将该数据保留，否则删除对应的不完整的温度信号数据；

跳变数据剔除：若相邻时刻温度信号T_i和T_i-1的变化量，大于最大允许温度变化量，即Δt＝|T_i-T_i-1|≥ΔT_max，则T_i为前s个温度信号的均值，去除T_i前s个温度信号中的异常数据。

3.如权利要求1所述的列车轴承监控预警方法，其特征在于，所述振动信号的数据清洗步骤包括：

数据完整性检查：若振动信号的数据长度N＝采样时间Δt×采样频率Fs，则数据完整并将该数据保留，否则删除对应的振动信号数据；

将振动信号V_i等分为m段子信号，记为

V_i＝[V_i1,V_i2,...,V_im]

式中V_i表示采集得到的第i时刻振动数据，将其等分为m段得到m个子信号；

异常数据点修正：搜寻振动信号V_i中瞬时振动幅值大于M倍平均振动幅值的点，并用振动幅值的平均值予以修正，M>1；

趋势项去除：去除振动信号V_i中的趋势项，实现零均值化；

信号失真检查：分别计算每段子信号的均方根值，记为

RMS_i＝[RMS_i1,RMS_i2,...,RMS_ij,...,RMS_im]

若存在两段子信号V_ij、V_ik的RMS的比值大于α，α>1，则该振动信号V_i存在失真，用前一时刻的无失真信号V_i-1予以替换，

V_i＝V_i-1

s.t.RMS(V_ij)＞αRMS(V_ik)。

4.如权利要求1所述的列车轴承监控预警方法，其特征在于，所述温度预警及报警策略包括如下步骤：

预先设置三个温度状态等级、第一标准温度预警阈值T_b、第一环境预警温度误差△_b、第二标准温度预警阈值T_y和第二环境预警温度误差△_y，预处理后的温度信号中，当连续2个温度信号数值均不小于T_b，连续3个温度信号数值均不小于T_b-△_b，连续4个温度信号数值均不小于T_b-2△_b，则判断列车轴承处于第一个温度状态等级，并输出温度报警信号；

当连续2个温度信号数值均不小于T_y，连续3个温度信号数值均不小于T_y-△_y，连续4个温度信号数值均不小于T_y-2△_y，且同轴上两个轴承同一时刻下的两个温度信号的温差大于预设温差，则判断车轴承处于第二个温度状态等级，并输出温度预警信号；

否则，判断车轴承处于第三个温度状态等级，并输出温度正常信号。

5.如权利要求1所述的列车轴承监控预警方法，其特征在于，所述振动预警及报警策略包括如下步骤：

预先划分三个振动状态等级、第一动态阈值α₁和第二动态阈值α₂，根据预处理后的振动信号，计算得到振动信号与前N次的历史振动信号的整体相似性指标β_i；

当整体相似性指标β_i不小于第一动态阈值α₁，判断列车轴承处于第一振动状态等级，并输出振动报警信号；

当整体相似性指标β_i不小于第二动态阈值α₂，同轴上两个轴承同一时刻下的两个振动信号的RMS值的比值大于λ_v，判断列车轴承处于第二振动状态等级，并输出振动预警信号；

否则判断列车轴承处于第三振动状态等级，并输出振动正常信号。

6.如权利要求5所述的列车轴承监控预警方法，其特征在于，所述振动信号V_i＝[x₁,x₂,...,x_n,...,x_N]的RMS计算公式如下：

其中，x_n为离散数据点，N为数据长度。

7.如权利要求5所述的列车轴承监控预警方法，其特征在于，计算得到振动信号与前N次的历史振动信号的整体相似性指标β_i的具体步骤如下：

计算时刻i的振动信号V_i＝[x₁,x₂,...,x_n,...,x_N]，x_n为离散数据点，N为数据长度，并计算振动信号V_i的均值μ_i和标准差σ_i，得到振动信号V_i的瞬时振动幅值的正态分布

提取时刻i前N次的历史振动信号：(V_i-1,V_i-2,…,V_i-k,…,V_i-N)，计算每个振动信号的正态分布，得到正态集合Normal，记为

Normal＝{N_i-1,N_i-2,...,N_i-k,...,N_i-N}；

计算i时刻与(i-k)时刻的振动信号V_i的正态分布Pearson相关系数ρ(N_i,N_i-k)，得到Pearson相关系数集合[ρ(N_i,N_i-1),ρ(N_i,N_i-2),…,ρ(N_i,N_i-k),…,ρ(N_i,N_i-N)]，

计算振动信号V_i与前N次的历史振动信号的整体相似性指标β_i，

8.如权利要求1所述的列车轴承监控预警方法，其特征在于，振温联动预警与报警策略包括如下步骤：

依据列车轴承的温度状态等级和振动状态等级预先划分N个列车轴承的状态等级；

当得到温度处于第一温度状态等级；或者同时得到温度处于第二温度状态等级且振动处于第一振动状态等级；判断列车轴承处于第一级状态，并输出报警信号；

当得到温度处于第二温度状态等级且振动处于第二振动状态等级；或者得到温度处于第三温度状态等级且振动处于第一振动状态等级；判断列车轴承处于第二级状态，并输出一级预警信号；

当得到温度处于第二温度状态等级且振动处于第三振动状态等级；或者得到第三温度状态等级且振动处于第二振动状态等级；判断列车轴承处于第三级状态，并输出二级预警信号；

否则，判断列车轴承处于第四级状态，并输出轴承运行正常信号。

9.如权利要求8所述的列车轴承监控预警方法，其特征在于，所述传感器损坏报警策略包括如下步骤：

获取预处理后的温度信号和振动信号，若在连续一段时间T内，振动信号和振动信号的RMS信号之一，或者温度信号无变化，则判断振动信号监测模块或温度信号监测模块故障，自动启用备用信号监测模块进行监测显示；

若在连续一段时间T内，振动信号和振动信号的RMS信号之一，以及温度信号均无变化，则判断振动信号监测模块和温度信号监测模块均故障，进行设备损坏报警，提示操作者进行人为更换监测模块。

10.一种列车轴承监控预警系统，其特征在于，包括温度信号监测模块、振动信号监测模块、处理器和报警装置，温度信号监测模块和振动信号监测模块，分别用于采集列车轴承的温度信号和振动信号，处理器执行权利要求1-9之一的方法，控制报警装置发出对应的报警信号。

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