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隧道建设(中英文) ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (9): 1825-1836.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2026.09.001
李庆民1, 2, 王华伟1, 赵振东1, 刘四进1, *, 杨成玺1, 石硕1
LI Qingmin1, 2, WANG Huawei1, ZHAO Zhendong1, LIU Sijin1, *, YANG Chengxi1, SHI Shuo1
摘要: 为解决TBM电驱系统在多电机协同、非平稳负载和强背景噪声条件下多源故障特征易混叠、单任务模型难以兼顾诊断精度与可靠性的问题,提出一种基于自适应稀疏融合网络的多任务故障诊断方法。首先,对电流、转矩和温度信号进行小波阈值降噪,提取峰值、偏度、峭度、频谱能量、带宽和峰值频率等时域和频域特征,并进行归一化处理; 其次,利用可学习模态权重对多源特征进行任务相关的自适应融合,通过任务梯度余弦相似度构建冲突关系,结合动态稀疏掩码实现冲突任务隔离和协同任务共享; 最后,采用分位数回归拟合温度变化上下界,形成温度异常辅助检测模块。依托国内某高海拔长距离岩石隧道TBM实际监测数据,构建包含7 200个短路与开路故障样本的数据集,按7∶2∶1划分训练集、验证集和测试集,并开展对比试验。结果表明: 1)完整模型的匝间短路和逆变器开路故障诊断准确率分别为98.89%和99.44%; 2)相较于未采用数据处理的多任务CNN基准模型,2项准确率分别提高13.89%和14.44%; 3)分位数回归能够清晰拟合温度变化边界,为温度异常判定提供可解释阈值。在本研究数据集和试验条件下,所提方法能够有效改善信号质量及多模态特征表达,缓解多任务梯度冲突,并实现2类典型电驱系统故障及温度异常的协同诊断。