A fault diagnosis method for critical rotating components in trains based on multi-pooling attention convolution and an improved vision transformer

稳健性(进化) 特征提取 计算机科学 小波 火车 模式识别(心理学) 人工智能 小波变换 变压器 断层(地质) 卷积(计算机科学) 计算机视觉 噪音(视频) 特征(语言学) 判别式 数字识别 算法 噪声测量 故障检测与隔离 代表(政治) 可分离空间 多贝西小波 一般化 传感器融合 状态监测 频道(广播) 卷积神经网络 人工神经网络
作者
Suchao Xie,Peng Xie,Jiacheng Wang,Lingzhi Yang
出处
期刊:Structural Health Monitoring-an International Journal [SAGE Publishing]
被引量:1
标识
DOI:10.1177/14759217251355472
摘要

To address the susceptibility of sensor signals to strong noise interference, this study proposes a high-precision fault diagnosis method based on multi-sensor information fusion. The proposed approach integrates depthwise separable convolution (DSConv) with a multi-pooling attention (MPA) mechanism and an improved Vision Transformer (IVIT). First, continuous wavelet transform is employed to convert raw time-series signals collected from multiple sensors into two-dimensional feature representations, which are then fed into the model using a multi-sensor data-layer feature fusion strategy. Subsequently, channel shuffle and DSConv are utilized to effectively extract local features, while the MPA mechanism enhances the model’s capability to perceive critical features in noisy environments. Finally, the IVIT further strengthens feature extraction and representation capabilities, producing fault diagnosis results. Experimental evaluations on three datasets demonstrate that even under a signal-to-noise ratio of −2, MPAIT-Net outperforms other models, achieving average accuracies of 96.83, 95.00, and 98.92%, respectively. Moreover, the performance of the model on datasets with complex faults and faults of different degrees is studied. The results show that the model exhibits stable performance under different noise levels, showing excellent robustness and generalization ability. The corresponding source code is publicly available at https://github.com/xieph001/MPAIT-Net .
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