基于电磁感应原理的应答器系统旁瓣成因分析及应用

广泛应用于CTCS-2与CTCS-3的应答器系统在车地信息传输过程中产生的感应电压幅值包络由于存在旁瓣结构,在算法设计时需要设置阈值区分旁瓣与主瓣,避免发生将包络中的多瓣结构识别为多个应答器等故障,还需在安装与维护过程中适当降低安装高度,防止信号衰减到无法识别。针对旁瓣问题,通过建立双线圈电磁感应耦合模型,对列车运行过程中应答器系统电磁耦合的感应电压进行计算,并结合天线的结构分解电磁信号耦合中的磁感应强度,分析天线各部分产生的磁感应强度垂直分量及其在接收天线中形成的感应电压,得出天线垂直于钢轨铺设方向的横向对边和平行于钢轨铺设方向的纵向对边的感应电压瞬时方向相反,且对应的幅值不平衡,产生的激励会导致包络出现旁瓣。通过有限元仿真设计一种调整空间磁场分布以实现削弱旁瓣包络的新型激励天线,并与现有天线的感应电压包络进行对比验证。     

基于遗传算法的无绝缘轨道电路故障综合诊断方法

基于传输线理论提出机车信号感应电压幅值包络仿真模型,利用机车信号感应电压与轨道电路信号电流的线性映射关系,分析补偿电容故障对机车信号感应电压幅值包络的影响规律,给出基于遗传算法的轨道电路故障综合诊断方法。以补偿电容和道砟电阻为决策变量,以实际的和仿真的机车信号感应电压幅值包络间差值的最小化为目标,构造适应度函数,通过对种群个体进行选择、交叉和变异等遗传操作,得到当前状态下各决策变量的最优值,从而实现轨道电路故障的综合诊断。实验表明,将遗传算法引入到轨道电路的故障诊断领域,利用机车信号的实际记录数据,能够对无绝缘轨道电路中多个补偿电容故障以及道砟电阻波动等情况作出正确的综合评判,从而弥补了目前检测方法的不足,为轨道电路的故障诊断提供了新的有效手段。     

基于云理论的JTC可靠性实时评估方法

针对目前无绝缘轨道电路JTC可靠性分析方法无法实时反映指定JTC系统健康状况的不足,提出基于云理论的JTC可靠性实时评估方法。根据TCR远程监测系统获取的JTC实时状态信息,建立实时状态下JTC可靠性模型,并以实时状态下的平均故障前时间作为可靠性实时评估指标。基于云理论,建立周边环境数据与元件失效率之间的失效率适应云模型。通过建立系统可靠性评价集云,对实时外部环境和设备状态条件下的JTC可靠性进行评估,并得出评估结果。结果表明,基于云理论的JTC可靠性实时评估方法能够正确、客观地对JTC的可靠性进行实时评估,解决可变条件下JTC系统可靠性的实时评价问题。     

一种基于正交小波包技术的机车信号记录器数据快速压缩方法

根据铁路机车信号设备自身的信号译码需求,提出一种基于正交小波包技术的轨道电路信号的快速压缩方法,以改善目前机车信号记录器直接存储方式给波形数据存储造成的局限性.该方法利用截频性能出色的dmey小波的正交镜像小波滤波器组对机车信号记录器的记录波形信号进行3级小波包分解,按照记录信号制式的不同,在考虑dmey小波滤波器截频特性的前提下,根据小波包分解后的信号频带对应关系,只保留当前轨道电路信号所在频带的波形数据,以达到信号压缩的目的.实验表明,该方法可以对目前铁路现场主要使用的国产移频信号、UM71信号和ZPW-2000信号进行有效压缩和精确重构,且具有算法简单和方案灵活等特点,能够满足铁路现场实际运用的需要.     

基于Canny算子的转辙机缺口自动检测算法

针对大多数现有转辙机缺口自动检测装置需要对缺口区域额外增添标记的不足,本文提出基于Canny算子的转辙机缺口自动检测算法。利用Canny算子提取参考缺口和待测缺口的边缘特征,通过图像帧间差法获得待测缺口的移动部分信息,通过缺口位置标定步骤获得缺口的边缘坐标,从而实现缺口大小的自动检测和标定。算法结合Canny算子和图像帧间差法的优点,不需要对转辙机缺口区域进行额外的标记施工,就可以快速准确地获得缺口大小。实验表明,本算法具备实现简单、缺口识别准确快速和对明暗噪声鲁棒的优点,为缺口检测报警提供了一个新的思路。     

一种基于竞争神经网络的铁路UM71信号频谱识别方法

机车信号设备译码的抗干扰能力直接影响设备显示的准确性和稳定性,同时也关系到铁路的行车安全.本文将神经网络模式识别技术引入到铁路车载信号的解调译码过程中,利用该技术非线性处理能力强和性能稳定等特点,提出基于竞争神经网络的铁路UM71信号特征频谱的识别方法.该方法根据不同调制低频下的UM71信号频谱的谱线结构规律建立起相应的神经网络结构模型,通过计算实际输入信号的频谱与神经网络各向量间的曼哈顿距离而产生竞争,再根据竞争结果与UM71信号的映射关系实现译码功能.实验证明:该方法具有学习算法简单、迭代步数少和运行速度快等优点,在提高UM71信号译码的准确性和抗干扰能力等方面效果明显,能够满足铁路现场实际运用的要求.     

考虑轨面设备的无绝缘轨道电路道砟电阻回归测量方法

针对无绝缘轨道电路中因补偿电容和调谐区单元等轨面设备影响而难以准确测量道砟电阻的问题,提出由轨面电流幅值测量、参数拟合和回归计算3部分组成的道砟电阻回归测量方法。根据传输线理论,构建轨面电流幅值包络模型,分析道砟电阻、补偿电容和调谐区设备对轨面电流幅值的影响规律;对轨面电流幅值进行指数拟合,得到不同道砟电阻所对应的衰减因子,构建衰减因子与道砟电阻的回归计算式;基于人工方式实地测量的轨面电流幅值,回归计算得到道砟电阻;通过轨道电路半实物仿真实验平台,对该测量方法分别进行功能验证和性能验证。结果表明:功能验证中,仅测量指定3个位置点的轨面电流,即可较为准确地估算出道砟电阻,绝对误差为0.08Ω?km,相对误差为4.04%;性能验证中,计算得到道砟电阻的最大绝对误差仅为0.157Ω?km,对应的相对误差为7.9%,且测量结果受补偿电容和调谐区设备故障的影响较小。     

基于HHT、DBWT的无绝缘轨道电路补偿电容故障诊断

通过基于传输线理论的无绝缘轨道电路分路状态仿真模型,分析补偿电容断线故障对轨道短路电流的影响规律,利用机车信号感应电压包络与轨道电路短路电流的关系,提出基于机车信号记录信息的补偿电容故障诊断方法。该方法采用B样条离散二进小波变换对机车信号所记录的感应电压幅度包络信号进行降噪,再通过对Hilbert-Huang变换的改进,计算各IMF分量经逐级累加后的相位信息,最后利用相位卷绕,根据相位信息中突变点的分布变化和补偿电容状态的对应关系,实现对补偿电容的故障诊断。实验表明,该方法适应性较强,受轨道电路长度和道砟电阻等轨道参数影响很小,能够准确检测出轨道电路单一补偿电容的故障位置,并且由于该方法的分析数据直接来自于机车信号自身的记录器,不需要额外增加硬件和单独安排运行交路,因此能够降低检测成本和满足对检测及时性等方面的要求。