基于Hanning窗四谱线插值FFT的轨道电路信号解析研究

移频信号是ZPW-2000A轨道电路系统关键特征之一,对其高精准度解析具有重要意义。基于移频轨道电路信号特点,提出一种基于时域加窗、频域插值的高精准度解析算法,并应用模拟仿真的方法进行验证研究。研究结果表明,通过时域加窗处理可有效改善常规FFT中出现的频谱泄漏问题,进一步在频谱中插值可提高信号解析准精度。通过本算法解析移频轨道电路载频最大误差为0.000 32 Hz,解析调制频率最大误差为0.002 63 Hz,以上误差范围均能够满足对轨道电路信号解析要求。     

基于Blackman窗四谱线插值FFT的轨道电路信号分析

为了更好地对具有移频特征的轨道电路信号进行高精度解析，在分析轨道电路信号特点基础上，提出一种基于Blackman窗四谱线插值算法模型，采用模拟仿真的方式，对ZPW-2000A轨道电路信号载频、调制频率及幅值等特征量进行了解析研究。结果表明：该算法模型可显著降低常规频谱分析中频谱泄漏及栅栏效应的影响，大幅提高轨道电路信号载频、调制频率以及幅值的解析精准度，其中载频误差控制在0.006 Hz，解析结果显著优于常规快速傅里叶变换处理结果，具有一定的工程应用价值。     

高精度移频轨道信号参数检测仪的设计

分析无绝缘移频轨道电路信号特征,针对其窄带且频谱能量集中的特点,将欠采样技术和频谱细化技术用于基带低频信号检测,使基频检测精度达到0．02Hz。同时为了解决移频信号上下边频频差小且相位连续,不易判断边界的困难,提出加窗FFT变换后主瓣与旁瓣幅值之此作为样点边界判断的依据,并把能量重心频谱校正技术用于短时纯净单频信号的检测,使上下边频的检测精度达到0．2Hz。该方案算法简单且计算复杂度低,并利用DSP技术使之成为一种便携的在线检测设备。     

高速磁悬浮列车间隙信号数字滤波器设计与实现

分析了高速磁浮列车间隙信号噪声的特点,采用基于FPGA的FIR数字滤波器滤除噪声。应用基于位级联的多查找表分布式算法实现16阶低通FIR滤波器,由verilog-HDL语言完成设计文件,并在Simulink及ModelSim ISE 6.1平台上进行了试验仿真,结果均满足设计要求。     

一种列车数字无线信号中继系统的设计与验证

为改善高速列车内部无线信号的覆盖质量,提出一种采用重采样滤波器的多级混合滤波器组来实现数字上、下变频的方法,该滤波器组可方便的实现整数倍和分数倍的抽取或内插。基于此方法设计一种列车数字无线信号中继系统,并对其进行算法级仿真和系统级实验。Matlab仿真结果表明,载波带宽为10 MHz,其阻带衰减值为80dB,带内波动为0.001dB时,数字上、下变频采用包含重采样滤波器的多级混合滤波器组,具有良好的通阻带逼近性,频谱无混叠现象。试验结果表明,基于该方法的中继系统的底噪声功率谱密度值为-136.9dBm/Hz,带内波动值为0.6768dB,指标优于技术规范要求。     

基于小波变换的轨道电路移频信号奇异性检测

针对当前移频自动闭塞系统采用时域分析方法处理轨道电路移频信号显示出准确率不高等问题,引入小波变换的Mallat算法,借助Matlab,通过对实际信号的数字处理,得到用coif5小波基6层分解和相应阈值可以有效地分析和判断轨道移频信号的结论。     

轨道移频信号特征频率小波变换提取探讨

结合频谱分析和小波变换,采用LKJ2000型测试台产生的信号,对轨道电路移频信号进行调解,结果表明所用方法能有效提取轨道电路移频信号的上下边频和低频控制信号的特征频率.最后,对3种特征频率提取方法加以综合,给出了提高信号提取可靠度的逻辑算法.     

移频轨道电路发码装置的研究与设计

为提高移频轨道电路发码装置输出信号的质量及装置的可靠性，设计一种基于直接数字频率合成器（DDS,Direct Digital Synthesizer）芯片的发码装置。该装置由单片机直接控制DDS芯片产生移频信号，经过后级电路放大滤波后，输出到测试环线上，供车载天线接收；单片机提供RS-485通信电路用来接收上位机的控制数据、有机发光二极管（OLED,Organic Light-Emitting Diode）显示屏和按键，作为便携式设备的人员操作接口。通过测试验证，该装置可精确输出ZPW-2000和FTGS这2种移频轨道电路的移频键控（FSK,Frequency-Shift Keying）调制信号，提高了输出信号的分辨率和精度，从而减小相邻轨道区段间的干扰，便于机车信号设备的解调。与既有的移频轨道电路发码装置相比，该装置具有信号质量高、结构简单、可靠性高、方便操作的优点。     

基于小波脊的轨道电路FSK瞬时特征提取

小波脊线技术能对信号特征进行有效的提取.利用连续Morlet小波变换后的相位进行迭代计算,对轨道电路移频信号的脊进行提取;利用该变换算法,对实际FSK信号的瞬时特征进行提取,验证了该算法能有效地提取瞬时频率和低频控制信号.文中同时给出了算法详细的计算步骤,提供了一种有效、简单的分析和判断轨道电路移频信号的方法.     

采用基于独立分量分析的盲信号分离方法分离出FSK信号中的干扰信号

国产移频轨道电路FSK信号是采用周期方波调制的移频信号.为了消除FSK信号中的干扰信号,采用基于独立分量分析的盲信号分离方法,对获得的混合信号进行白化处理,去除混合信号间的相关性,然后确定1个线性变换矩阵,利用变换矩阵分离出混合信号中的各个独立信号.对FSK信号中混入调幅干扰信号、改变采样频率及采样时间、混入随机脉冲干扰信号3种情况分别进行模拟仿真.仿真结果表明:采用该方法能消除FSK信号中的干扰信号,并可获得FSK信号的上、下边频信号,有效地保存了原FSK信号.     

宽频型迷宫式约束阻尼钢轨降噪特性试验研究

介绍了宽频型迷宫式约束阻尼钢轨的降噪原理,通过现场测试阻尼装置安装前后列车通过高架桥曲线段时车厢内、司机室、高架桥噪声数据,经过A计权声压级处理得出不同测点的降噪效果,以确定高架线路段阻尼钢轨的控制频带范围。测试结果表明:对于车厢内和司机室噪声,800 Hz频率处降噪效果最好,500~3150 Hz频带内有效降噪5.0~7.7 dB(A);对于高架桥环境辐射噪声,2000 Hz频率处降噪效果最好,7.5 m处平均降噪8.4 dB(A),30 m处平均降噪5.2 dB(A)。     

高速铁路列车运行噪声特性研究

在对我国高速铁路噪声实测的基础上,分析了我国高速铁路噪声的特性。动车组高速运行时,在桥梁区段峰值均出现在低频段（f=31．5～63Hz）;路基区段的噪声频谱呈宽频特性,在低频段（f=31．5—63Hz）和中高频段（f=500—8000Hz）声能量均较为集中。高速铁路列车辐射噪声随速度的关系式与国外辐射噪声随速度的关系基本一致,当高速动车组运行速度大于300km／h后,轮轨噪声、空气动力噪声和集电系统噪声成为主要声源。高速列车辐射噪声几何衰减基本遵守距离加倍,声级衰减3—4dB（A）的规律。     

高速铁路平原场景无线信道小尺度衰落特征的研究

研究高速移动条件下无线信道特性是发展高铁新型通信系统的基础。本文基于标准信道探测仪Propsound在高速移动条件下平原场景的无线信道探测数据,分析此场景下的小尺度衰落特征。K因子在列车靠近接收天线时最大值为20dB,远离天线时取值为8dB～10dB;时间色散特性上,多径延时随着列车先靠近又远离接收天线而变化;区别于经典的Doppler功率谱,高速条件下无线信道在列车穿越基站的过程中呈现快速Doppler特性,并无Doppler扩展。     

缓和曲线段地铁运行引起地表振动的实测结果及其传播规律分析

对上海轨道交通9号线某区间缓和曲线段地铁运行引起的地表振动进行了现场测试,并对实测的地表振动加速度进行了时域、频域及1/3倍频程分析。结果表明:在缓和曲线段,地铁列车行驶引起的地表横向加速度有效值是竖向加速度有效值的0.9~3.1倍;地表加速度频率分布在30~120 Hz,其中最显著的频率为30~50 Hz;加速度振级随着与隧道中心线水平距离的增加呈减小趋势,且在距离隧道中心线5 m、30 m时出现放大区;地表土体振动加速度幅值、频谱峰值随着地铁列车速度增大基本呈增大趋势。     

地铁提速对减振垫浮置板轨道振动特征的影响分析

为研究地铁列车提速对减振垫浮置板轨道的振动特征的影响,对比分析地铁列车行车速度为80 km/h和120 km/h工况下减振垫浮置板轨道时域和频域的实测结果。分析结果表明:行车速度对减振垫浮置板轨道结构垂向位移的影响不大;行车速度为120 km/h的工况下钢轨、浮置板、隧道的振动加速度1/3倍频程的峰值较行车速度为80 km/h的工况下的峰值分别有6.2、2.8、0.5 dB的增大;分频段分析各测点振动加速度综合振级,结果显示:在0~20 Hz与20~80 Hz频段内,只有钢轨的振动加速度综合振级增长超过5%,浮置板与隧道振级变化均小于2.5%,在80~120 km/h速度范围内,行车速度的提高对减振垫浮置板轨道隧道振动的影响并不明显。     

无砟轨道用水泥基吸声板降噪效果评价

介绍了无砟轨道用水泥基吸声板工程,并进行了现场测试。在距轨道中心线7．5m处,铺设吸声板后可以降低噪声2．8dB（A）,在距轨道中心线30m处,铺设吸声板后可以降噪1．2dB（A）。吸声板在800—4000Hz各频带可降低0．7—6．4dB。结果表明：在铁路边界以内区域降噪效果显著,但在铁路边界以外作用有限。吸声板主要对800Hz以上的中高频噪声有一定的降噪效果。     

混合型有源滤波装置的应用研究

介绍了应用于煤矿的并联混合型6kV有源电力滤波装置的主电路和控制系统设计的原理。该装置是由有源滤波器、晶闸管投切的滤波器和固定补偿装置组成的混合型补偿装置。为了充分发挥各个功能单元的作用,该装置采用了基于瞬时无功理论的基频无功电流提取法和基于FIR数字滤波算法的谐波电流检测的分解合成控制方法。实践证明,上述方法不仅有效地抑制了直流传动矿井提升机所产生的谐波,同时实现了对其无功功率的连续补偿。成功运行的经验表明,混合型有源滤波器对于煤矿配电系统电能质量的控制效果良好。     

高速铁路32m简支箱梁声辐射特性研究

将列车-轨道-桥梁耦合振动理论与声辐射分析边界元法相结合,分析高速铁路32m单箱单室和单箱双室箱梁声辐射特性。结果表明:单箱单室箱梁动力响应均大于单箱双室箱梁,2种截面梁型在10～100Hz范围内振动密集,表现出结构局部振动特性,须采用板单元进行动力分析;箱梁结构噪声以低频为主,分布在小于250Hz频带内,适合采用边界元法求解;各场点声压级在梁底空间变化较小,距离每增加2m,声压级平均降低1.2dB,越靠近地面,声压级衰减越小;各场点声压级随与桥梁中心线距离的增大而减小,距离每增加9m,声压级平均降低3.7dB;距桥梁中心线25m处,各场点声压级随距地面高度增加而减小;行车速度为160～240km/h时,单箱单室箱梁比单箱双室箱梁声压级平均大14.2～4.3dB,速度越高,声压级差别越小。     

基于SVD-MOMEDA的高速列车齿轮箱轴承故障诊断

针对强背景噪声环境下高速列车齿轮箱轴承故障信号难以检测的问题以及多点优化最小熵解卷积修正(multipoint optimal minimum entropy deconvolution adjusted,MOMEDA)方法受滤波器阶数、故障周期影响的问题,提出了基于奇异值分解(singular value decomposition, SVD)改进的MOMEDA的轴承故障诊断方法。首先采用SVD作为MOMEDA的前置滤波器滤除部分噪声,然后通过MOMEDA多点峭度谱追踪故障周期成分,采用变步长搜索法迭代求解MOMEDA滤波器最优阶数,最后利用最优参数相对应的MOMEDA增强信号中的周期性脉冲,并通过包络谱提取故障特征。仿真信号和试验数据分析表明:该方法能实现高速列车齿轮箱轴承故障的精确诊断,且故障诊断效果优于互补经验模态分解方法。