光缆线路定位关键技术研究

光缆线路定位是进行光缆线路施工、安装以及维护的一项重要工作,因此对光缆线路定位的关键技术进行研究具有重要意义。目前主要采用的是基于菲涅尔反射的OTDR定位方法。本文根据Sagnac干涉原理,以光纤传感理论作为基础,同时结合相应的光相位调制解调技术,提出一种新的光缆线路定位方法,可有效实现光缆线路的定位检测。本文主要介绍该方法的检测原理及系统构成,对干扰信号引起的光信号的相位变化进行理论分析,分析该方法的定位原理并进行仿真。在理论分析的基础上搭建相应的实验测试平台,验证该方法的可行性。实验结果表明,该方法能够较准确地对干扰信号的位置进行定位。     

基于Sagnac干涉的新型光缆径路探测方法研究

直埋光缆的路径探测是进行光缆维护、故障检测的一项重要工作,目前,多基于探测加载在光缆加强芯线上的电磁信号实现。本文基于Sagnac光纤干涉效应,提出一种新型的光缆径路探测方法,以分布式光纤传感理论为基础,结合光相位调制技术和软件解调技术,可有效实现对光缆路径的定位和探测。本文阐述了该方法的探测原理与系统构成,分析相应的相位调制与解调技术,并通过搭建相应的软硬件平台,验证该方法的可行性。实验表明,基于Sagnac光纤干涉效应的新型光缆径路探测方法具有较高的探测灵敏度和定位精确度,同时可有效避免电学探测方法具有的电磁干扰问题。     

铁路通信光缆安全实时监测方法研究

利用铁路既有光缆搭建基于φ-OTDR原理的光纤干涉系统,通过小波信号分析、阈值化处理等信号处理方法,实现对铁路通信光缆安全的在线监测。在重点监测线路施工的同时,根据列车振动信号分析列车运行位置以及铁轨健康状态。在实验过程中,系统以小于3s的报警响应和零漏报率,且定位误差小于10m的实验结果,为铁路通信光缆的安全运用提供借鉴。     

光缆线路故障查找与定位方法

通过对西南环长途光缆线路故障点查找和整治实践,分析光缆线路故障原因,总结光缆线路故障查找定位方法和光缆线路整治经验,以提高光缆线路维护水平。     

铁路长途光缆线路故障判断

以OTDR测试曲线为例,阐述影响光缆线路障碍点准确的主要因素及提高光缆线路故障点定位准确性方法。     

城市轨道交通封闭曲线线路列车定位技术

针对城市轨道交通中列车在线路上循环运行的特点,在分析现有列车定位方法的基础上,提出具有封闭曲线特征轨道线路基于绝对位置编码的列车定位技术。在轨道线路沿线每个待定位置上设置一个0或1的二值标记,对待定的绝对位置进行编码,通过检测唯一的绝对位置编码值来实现列车的定位。结合封闭曲线线路的特点,线路上的二值标记按照m序列布置,绝对位置编码序列由n次本原多项式生成。根据封闭线路待定位置的总数,对m序列采用截短或补零的方法,确定绝对位置编码序列的长度。当列车在线路上运行时,通过车载阅读器顺序检测二值标记,在移位存储器中构成绝对位置编码值,利用生成绝对位置编码序列的反馈逻辑函数进行容错处理,输出定位信息。二值标记采用附加的扣件螺母或射频电子标签等方式实现。该技术可以实现高精度、低成本和高可靠性的列车定位。     

基于行波理论的10kV自闭/贯通线路故障测距技术

由于线路长、环境恶劣,10 kV自闭/贯通线路故障频繁发生,传统阻抗测距原理和基于线路监控终端的定位方法尚不能可靠、准确的确定故障(特别是小电流接地故障)位置,故障查找费时费力。利用故障产生的行波信号测量故障距离的方法已在输电线路获得成功应用。本文将行波测距原理应用到自闭/贯通线路,分析了自闭/贯通线路在接地及短路故障时产生的行波及其传输特征,并针对其线路结构的特殊性,提出了利用故障产生的电压行波信号线模分量、基于双端原理测量短路和接地等故障距离的模式,分析了实际应用中面临的行波信号获取等关键技术及故障初始相角、接地电阻、混合线路等对检测可靠性的影响。应用该方法的测距系统已在现场进行人工接地试验,并投入试运行,效果良好。该方法有望解决自闭/贯通线路故障定位这一难题。     

基于绝对位置编码的列车定位技术

介绍在轨道交通中常用的列车定位技术，分析各种技术的优缺点，提出一种基于绝对位置编码的列车定位技术。利用优序列（最大周期线性反馈移位寄存器序列）对轨道线路上的绝对位置进行编码，当列车在线路上运行时，通过车载阅读器顺序检测设置在轨道线路上的二值标记，在不同位置上读到的标记在移位存储器中构成唯一的位置编码，以此位置编码值作为地址与车载阅读器所处位置的坐标信息相对应，就可以实现列车的绝对定位。二值标记可以根据列车定位精度的需要等间隔或不等间隔布置，既可以对整条轨道线路统一编码，也可以与既有应答器相结合应用，每段应答器之间的轨道线路采用相同的编码。该定位方法具有高精度、高可靠性、低成本、抗干扰能力强的优点。     

光缆线路综合绝缘自动检测技术

介绍了光缆线路综合绝缘自动检测系统的构成、检测原理、功能和主要技术指标。通过在工程中的实际应用,说明该系统能对光缆线路实施实时监测与管理,动态地观察光缆线路传输性能的劣化情况,及时发现和预报光缆隐患,提高对光缆线路的维护水平,确保线路的安全可靠。     

基于工程线路数据的电子地图自动生成方法研究

电子地图数据是实现卫星定位的基础，而实际卫星数据采集的工作量较大，易受到现场因素制约，且不能满足基于卫星定位的列控系统仿真测试平台对任意线路的测试环境需求。为此，提出一种基于工程线路数据的电子地图自动生成方法。先读取、校验和分析工程线路数据，生成线路拓扑关系，识别并提取电子地图要素信息；再根据设定的线路起点经纬度和各信号点方位角，计算正线、侧线各信号点的经纬度，生成满足卫星定位的电子地图；最后，对电子地图数据进行准确性检查。该方法对于任何一条工程线路均能仿真生成电子地图数据，为基于卫星定位的列控系统车载设备的研发和实验室测试提供有力的技术保障。     

单频GPS进行高精度线路测量和有轨车辆定位的有效方法

轨道线路测量和有轨车辆的定位常采用GPS定位技术。利用GPS单频接收机实现高精度快速定位的关键是提高GPS单频相位模糊度解算的效率和成功率。基于轨道线路垂直方向变化不大和有轨车辆沿一定线路行驶的特点,提出一种有效的单频相位模糊度解算方法。对GPS单频接收机提供的定位观测值进行粗差探测、修正和剔除等数据预处理,用低噪声和低多路径效应的载波相位观测值对码伪距观测值进行平滑处理,再用附加约束的方法估计双差模糊度实数解,以此为基础进行模糊度搜索固定。算例显示,该方法可提高模糊度实数解估计的精度和可靠性,缩小模糊度的搜索空间,使模糊度解算效率和成功率得到提高,有利于单频GPS接收机在高精度的线路测量和有轨车辆的定位中得到更广泛的应用。     

浅析提高光缆故障点定位精度的方法

首先讨论了光纤长度与光缆长度折算法,分析了OTDR参数设置对测试光纤长度的精确性的影响,提出了光缆故障点准确定位的分段函数算法,并推导出用参考点来准确定位光缆故障点地理位置的结论。最后建议在光缆线路上设定测试参考点,以便快速找到故障点。     

10 kV自闭/贯通线模量波速时间差单端行波故障测距

铁路10 kV自闭/贯通线路属于典型的电缆-架空线混合连接线路,其故障定位的主要方法是行波法。双端行波法对两侧时钟同步有着严格的要求,传统单端行波法又难以适用于多段电缆-架空线混合线路。根据同一故障点产生的故障行波可以分为线模、零模分量,而2种模量行波的波速不同,到达的时刻必然不同,可将混合线路按照不同波阻抗进行分段,以零模、线模行波到达同一测量端时间差为自变量,推导出基于模量波速时间差的混合线路行波故障测距分段距离计算式。该方法只需利用单端行波信息便可准确计算故障距离,单相接地故障的仿真结果验证了该方法的有效性与可靠性。     

地图辅助定位方法在列车定位中的应用

地图辅助定位是使用道路地图矢量辅助其它手段进行车辆定位的一种方法。本文依据线路平纵断面特征对线路进行单调分段后,建立线路平面和纵断面数字地图数据库,然后以铁路线路平面特征辅助GPS进行列车连续定位,分别推导出直线、缓和曲线以及圆曲线区段的列车位置估算公式。在直线区段将GPS位置信息投影到实际线路上进行列车定位;在缓和曲线上,根据实测当前点曲率以及缓和曲线曲率和全长计算列车的位置;在圆曲线上,提出利用同向切线法实现列车连续定位的方法。文中还探讨了应用纵断面变坡点作为虚拟查询应答器实现单点定位的方法。最后给出列车连续定位的现场实验结果和利用变坡点实现单点定位的仿真结果,验证了方法的有效性。     

莱钢铁路通信光缆常见故障分析与处理

分析了莱钢铁路光缆线路故障发生的主要原因,针对存在的问题阐述了如何选用合适的仪器,迅速精确地定位故障点,并重点介绍了断纤故障处理的光缆熔接技术,以及时消除故障恢复铁路光缆通信,确保企业铁路运输的安全运行.     

基于BDS和RFID的现代有轨电车定位信号完整性研究

现代有轨电车作为一种城市交通工具,其行驶中卫星信号会受到折射、反射、多路径效应等因素的影响,造成卫星定位精度差、信号失锁等问题。为此本文提出一种基于BDS和RFID的提高定位信号完整性的方法。将北斗卫星UTC引入RFID的TOA算法中,得出基于RFID的定位方程,同时在北斗卫星最佳位置的判决门限中引入水平精度因子HDOP,得出伪距测量方程,最后通过结合最小二乘法与小波滤波得出位置坐标。经测试该方法有效降低了卫星信号的多路径效应,弥补了单一北斗卫星定位的不足,定位精度提高了50%。最后分析有效数据传输及误码率,证明该方法能满足车-地通信的要求,定位信号的完整性提高了71.2%。     

基于Sagnac环光缆识别系统的开发

基于Sagnac干涉环的基本原理,研究光缆识别系统。根据该系统探测距离、灵敏度、信噪比等指标,设计了光缆识别系统的激光发射模块(LD模块)、探测接收模块(PD模块)、FPGA信号处理模块。实验表明,LD模块的出光功率范围可达0~10mW,PD模块的光接收动态范围可达40dB。该系统在实际光缆识别过程中得到了良好的验证,本文重点介绍激光发射模块与探测接收模块。     

频域采样三角级数法模拟轨道不平顺信号

在对传统轨道不平顺信号数值模拟方法优缺点分析的基础上,从周期函数傅里叶级数展开原理和离散信号功率谱关系式出发,推导出直接由功率谱密度函数频域采样的三角级数法模拟轨道不平顺。该方法根据列车运行速度、需要模拟的上下限频率范围及模拟时间长度直接模拟出轨道的不平顺序列。应用该方法对美国轨道线路谱进行数值模拟,通过与传统方法的对比,反映了该方法实现容易、模拟精度高且结果可用解析式表示的优点,并能够直接给出轨道线路谱密度不同频率处的幅值大小,有利于研究列车主动控制算法在对不同频率处的控制效果;该方法还可对美国轨道线路五级谱和六级谱进行数值模拟,在随机相位一致的情况下,直观地反映出不同轨道线路谱等级在时域波形上的不平顺差异水平。     

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。     

铁路信号电缆接地故障点查找方法研究

通过对铁路信号系统的电源母线接地故障查找的原理和接地故障电流幅值原理的研究,给出了一种新的接地故障点探测方法——电流相位比较法.信号发送器向故障线芯与地之间发送一低频正弦电压信号,信号接收器产生一同频正弦参考信号;同时采样故障线缆上的电流和参考信号分别得到实时相位,在信号发送器附近对电流和参考信号进行相位关联;比较后续测量点处两信号的相位关系来准确定位故障点.等效电路仿真结果表明此法比信号强度跟踪法更准确.