1.一种轨道基础设施安全保障方法,其特征在于,所述方法包括:通过多源感知模块采集原始轨道数据;利用双边滤波器和区域生长法对所述原始轨道数据进行处理,得到包含语义标签的轨道数据,所述语义标签包括轨道、扣件和道砟;利用小波变换和卡尔曼滤波算法对所述轨道数据进行降噪和数据平滑,得到第一轨道数据;利用主成分分析法和t分布式随机邻居嵌入算法对所述第一轨道数据进行降维,得到第二轨道数据;通过时空图卷积网络对所述第二轨道数据进行关键特征提取,得到特征轨道数据;基于所述特征轨道数据,通过图神经网络库,构建时空图;通过所述时空图对所述特征轨道数据进行时空图卷积操作,得到每个节点的时间序列特征;对每个节点的时间序列特征进行特征聚合,得到节点级特征向量;基于节点级特征向量,构建时空关联特征矩阵;基于所述轨道数据,通过数字孪生决策平台进行热力耦合仿真,得到仿真结果,所述仿真结果包括轨道热膨胀系数和当前轨道应力场分布数据;获取预设时长内的历史轨道数据;基于所述历史轨道数据和所述仿真结果,通过长序列预测模型,得到轨道形变预测值以及轨道形变预测值的置信区间;当所述轨道形变预测值不在所述置信区间内时,通过自适应控制模块包含的目标优化函数,对所述时空关联特征矩阵和所述仿真结果进行优化求解,得到优化控制指令;基于所述轨道形变预测值查询轨道形变值与形变等级之间的对应关系表,确定轨道形变等级,并基于所述轨道形变等级得到对应的告警信息;所述目标优化函数为:式中, 表示控制变量集合, 表示总成本, 表示控制变量集合对应的最小总成本, 表示模型预测控制的滚动优化时域步长为 时的纵向冲动力, 表示模型预测控制的滚动优化时域步长为 时的轮轨磨耗指数, 表示模型预测控制的滚动优化时域步长为 时的能源消耗, 、 和 表示权重系数, 表示模型预测控制的滚动优化时域步长。
2.根据权利要求1所述的轨道基础设施安全保障方法,其特征在于,所述多源感知模块包括光纤光栅传感器、激光雷达、干涉合成孔径雷达、多光谱摄像头以及红外热像仪;所述原始轨道数据,包括:轨道的应力、形变、温度、地形以及环境图像数据。
3.根据权利要求1所述的轨道基础设施安全保障方法,其特征在于,所述基于所述轨道数据,通过数字孪生决策平台进行热力耦合仿真,得到仿真结果,包括:采用语义分割网络对所述轨道数据进行识别分类,确定故障部件;通过数字孪生平台中的建筑信息模型调整所述故障部件的参数;基于调整后的参数进行热力耦合仿真,得到轨道热膨胀系数和当前轨道应力场分布数据。
4.根据权利要求1所述的轨道基础设施安全保障方法,其特征在于,在所述基于所述轨道数据,通过数字孪生决策平台进行热力耦合仿真,得到仿真结果之后,包括:获取预设时长内的历史轨道数据;基于所述历史轨道数据和所述仿真结果,通过长序列预测模型,得到轨道形变预测值以及轨道形变预测值的置信区间;基于联邦学习框架构建分布式诊断模型,通过中央服务器将所述分布式诊断模型聚合,得到全局模型;当基于所述全局模型检测到多个轨道部件的振动频率和幅度之间的差值小于预设值时,利用知识图谱和根因分析法推断多个所述轨道部件故障的根因概率;基于所述轨道形变预测值、轨道形变预测值的置信区间以及所述根因概率,得到轨道的风险概率分布。
5.根据权利要求1所述的轨道基础设施安全保障方法,其特征在于,在所述基于所述时空关联特征矩阵和所述仿真结果,通过自适应控制模块,生成优化控制指令以及告警信息之后,还包括:当收到告警信息时,基于告警信息通过数字孪生平台查询故障轨道部件的位置坐标,并通过设备剩余使用寿命预测模型生成故障轨道部件的维护工单;将所述位置坐标和所述维护工单发送至预设终端。
6.一种轨道基础设施安全保障系统,其特征在于,所述系统用于实现权利要求1至5任一项所述的方法的步骤,所述系统包括:多源感知模块、数据融合中枢、数字孪生平台和自适应控制模块,多源感知模块,被配置用于采集原始轨道数据;数据融合中枢,被配置用于利用双边滤波器和区域生长法对所述原始轨道数据进行处理,得到包含语义标签的轨道数据;对所述轨道数据进行特征提取,构建时空关联特征矩阵;所述数据融合中枢,具体被配置用于:利用小波变换和卡尔曼滤波算法对所述轨道数据进行降噪和数据平滑,得到第一轨道数据;利用主成分分析法和t分布式随机邻居嵌入算法对所述第一轨道数据进行降维,得到第二轨道数据;通过时空图卷积网络对所述第二轨道数据进行关键特征提取,得到特征轨道数据;基于所述特征轨道数据,通过图神经网络库,构建时空图;基于所述特征轨道数据和所述时空图,生成时空关联特征矩阵;数字孪生决策平台,被配置用于基于所述轨道数据,进行热力耦合仿真,得到仿真结果,其中,所述仿真结果包括轨道热膨胀系数和当前轨道应力场分布数据;自适应控制模块,被配置用于基于所述时空关联特征矩阵和所述仿真结果,生成优化控制指令以及告警信息。
7.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述数字孪生决策平台,具体被配置用于:采用语义分割网络对所述轨道数据进行识别分类,确定故障部件;通过数字孪生平台中的建筑信息模型调整所述故障部件的参数;并基于调整后的参数进行热力耦合仿真,得到轨道热膨胀系数和当前轨道应力场分布数据。
8.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述自适应控制模块,具体被配置用于:获取预设时长内的历史轨道数据;基于所述历史轨道数据和所述仿真结果,通过长序列预测模型,得到轨道形变预测值以及轨道形变预测值的置信区间;当所述轨道形变预测值不在所述置信区间内时,通过自适应控制模块包含的目标优化函数,对所述时空关联特征矩阵和所述仿真结果进行优化求解,得到优化控制指令;基于所述轨道形变预测值查询轨道形变值与形变等级之间的对应关系表,确定轨道形变等级,并基于所述轨道形变等级得到对应的告警信息。
9.一种电子设备,其特征在于,包括:存储器和处理器;所述处理器,用于读取并执行所述存储器存储的计算机程序,以实现如权利要求1-5中任一所述的轨道基础设施安全保障方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质中存储有计算机可执行指令,所述计算机可执行指令执行时,实现如权利要求1-5中任一所述的轨道基础设施安全保障方法的步骤。