基于改进支持向量域描述的道岔转辙机运行状态异常检测

针对铁路道岔转辙机缺乏大量异常样本来实施其运行状态异常检测的问题,提出了基于改进的支持向量数据域描述方法的异常检测模型。以ZYJ7型液压道岔转辙机为研究对象,利用既有微机监测系统采集道岔功率数据。用聚类的方法对数据进行清洗,接着对功率数据在时间序列上进行解锁、转换和锁闭分解,分别提取其统计特征值,采用主成分分析(PCA)法对特征值进行降维处理,将经过处理后的数据输入到异常检测分类器进行模型训练和模型测试。实验结果表明,改进的支持向量域描述(SVDD)分类器对道岔运行状态的异常检测有较强的识别能力。     

考虑CaSO_4溶解度的绝缘子闪络电压修正研究

研究目的:接触网绝缘子自然污秽中CaSO_4等微溶盐的存在,导致相同测量盐密下人工污秽与自然污秽绝缘子污闪电压存在差异,使得运维部门不能准确地把握绝缘子的实际污秽度,给污闪的防治工作带来困难。本文以盐碱地区接触网绝缘子为研究对象,通过热力学和Pitzer电解质溶液理论充分考虑盐碱地区主要污秽成分,建立CaSO_4在混合盐溶液中的溶解度模型,对绝缘子等值盐密(ESDD)、灰密(NSDD)和闪络电压计算公式进行修正,并与单片XP-160绝缘子污闪试验数据进行对比。研究结论:(1)盐碱地区比其他地区更易发生污闪事故;(2)污秽成分以CaSO_4和NaCl为主,其余污秽成分可通过抑制或促进CaSO_4的溶解改变污液电导率,其对闪络电压的影响不应被忽略;(3)污闪电压修正公式的修正数据与试验数据的误差在6%以内;(4)本研究结果可为绝缘子在混合污秽成分下的闪络电压修正以及盐碱地区的运行维护提供参考。     

基于深度学习与Hu不变矩的绝缘子故障检测

针对高速铁路接触网绝缘子故障检测问题,提出一种基于深度学习EAST模型与Hu不变矩的图像检测方法.利用EAST模型生成检测图像的掩膜图,与图像进行掩膜操作得到绝缘子区域,实现定位功能;利用二值化边缘检测提取绝缘子每片轮廓;利用Hu不变矩逐片进行轮廓相似度对比,通过对比结果判断绝缘子是否存在故障.实验结果表明,本文方法可...     

基于深度学习的输电线路绝缘子目标增强识别研究

绝缘子作为特殊绝缘控件,在架空输电线路中起重要作用,也是电力巡检重点检测对象。对比传统的人工巡检,基于深度学习的智能巡检方法拥有更快速、更精确的检测性能,可大幅提高输电线路巡检效率,然而可用于深度学习训练的绝缘子图像十分稀缺。本文研究灰度变换、滤波降噪、几何变换多种图像增强方法对绝缘子图像进行不同组合的图像扩充,并采用SSD检测模型进行图像训练与测试。经过多组试验对比,针对绝缘子数据集提出最优图像增强组合方法,可用于改善绝缘子图像稀缺、模型训练数据不足的问题,从而进一步提高绝缘子的检测效果。     

基于曲波变换的高铁绝缘子状态检测方法

针对高铁接触网绝缘子破损的不良状态图像检测问题,提出一种利用曲波变换的绝缘子不良状态定位检测方法。先通过Radon变换实现绝缘子角度的确定,接着运用曲波变换对系数矩阵进行统计处理,最后实现绝缘子的角度调整、定位和破损情况判断。该方法能够精确定位绝缘子,并给出不良状态的判断,可以为工程应用提供技术参考。     

列车车顶绝缘子气流场分布及其对积污的影响

列车高速运行过程中,车顶绝缘子表面的积污特性受绝缘子周围气流场分布特性的影响较大,建立车顶绝缘子的外部三维流场模型,利用有限元模拟的方法计算列车在不同的运行速度下,车顶绝缘子周围气流场分布的情况以及空气中的污秽颗粒与绝缘子表面的碰撞情况,结合现场调研,结果表明：车顶绝缘子的积污特性主要受到绝缘子背风面气压分布的影响,伞裙背风面的负压值、污秽颗粒碰撞率以及实测的积污量均呈两端大中间小的规律,且随着列车速度的加快,伞裙背风面的负压值及污秽颗粒碰撞率皆呈现增加的趋势。     

一种接触网绝缘子污闪预测方法的研究

近年来接触网绝缘子污闪事故频发,严重威胁铁路运输安全生产。为了给防污闪工作提供科学高效的指导依据,本文提出对接触网绝缘子污秽等级和污闪概率进行预测。利用人工鱼群算法优化BP神经网络,建立绝缘子污秽等级预测模型。选取月降水量、月均风速、月均相对湿度、月降尘量等4个最具代表性的气象因子和绝缘子运行时间(月)作为输入特征量。输入上个月5个特征量的数据,预测当月绝缘子的污秽等级。建立基于绝缘子污秽等级的污闪概率预测模型,预测当月接触网绝缘子污闪概率,提前进行预警并建立接触网线路污闪短期预报响应机制。为评估接触网线路的可靠性和运维部门制定有效的防污闪策略以及对新建线路绝缘子的选型和维护提供一条新的思路。     

电气化铁路27.5kV绝缘子污秽状态在线监测系统研究

目前铁路部门对电气化铁路绝缘子的清扫还主要依靠定期进行人工或水冲洗,但是何时清扫,以及被清洗绝缘子上的污秽程度尚无科学量化依据。因此,有必要研究多种气候环境条件下,电气化铁路27.5k V瓷和复合绝缘子的染污放电特性,并对其外绝缘污秽状况进行实时有效的监测和评估,为瓷绝缘子的适时清扫和复合绝缘子的安全运行状况提供判断依据。通过试验得出的理论模型可研制出铁路型绝缘子污秽状态在线监测系统。在污秽程度较严重的电气化铁路上,有计划地安装绝缘子污秽状态在线监测系统,对绝缘子的电气参数、周围环境参数在线实时监测,为运营维护部门实时掌握外绝缘的工作状态,确保接触网的安全运行提供了直观、量化、可靠的依据。     

绝缘子污秽度在线监测的研究

本文介绍了一种通过测量脉冲式泄漏电流的频度和幅值来进行绝缘子污秽度在线监测的方法,提出了有源、无源两种解决方案,并阐述了运行使用中出现和应注意的问题。     

铁路腕臂绝缘子污秽外绝缘状态评估方法研究

为了合理评估电气化铁路绝缘子的外绝缘状态,改进铁路绝缘子污闪预防措施,以电气化铁路腕臂绝缘子为研究对象,利用人工污秽试验方法,研究绝缘子在不同污秽度条件下的染污放电过程。通过监测染污腕臂绝缘子受潮期间的泄漏电流,提取出泄漏电流最大值I_h,依据I_h与污秽度和受潮程度的关联,建立I_h与试品闪络电压Uf的联系。在此基础上,综合考虑腕臂绝缘子的形状系数f和爬电距离L引入综合特征量I*,并提出形如U_f=a I~(*-b)的污闪预警模型。试验研究发现:对于不同结构参数的腕臂类绝缘子,由于放电特性接近,预警模型U_f=a I(*-b)具有一定的普适性,模型预测结果与实测结果吻合良好,且系数a、b可作常数处理;但是,当试验对象为输电线路用悬式绝缘子XWP2-160时,由于XWP2-160型绝缘子和腕臂绝缘子的结构有显著差异,导致两者的染污放电特征迥异,系数a、b要以变量对待。研究认为:对于外形结构接近的染污绝缘子,模型U_f=a I(*-b)能够有效预测该类绝缘子的闪络电压,并能以此评价绝缘子的外绝缘状态。本文相关结论适用于电气化铁路腕臂类绝缘子,对于绝缘子的日常维护工作有指导参考意义。     

人体姿态检测系统的设计与实现

针对铁路岗位监控视频需要大量人力查看的问题,设计并实现了人体姿态检测系统,实现7×24 h不间断智能检测.运用人体姿态检测算法对人体关键点进行提取,构建特征向量,通过支持向量机分类算法得到姿态类别,通过滑动窗口法判断是否有异常行为,当发生异常时进行本地提醒和远程报警.在行车室和机车司机室2种环境下进行测试,结果表明,该...     

基于启发式Q(λ)学习的铁路绝缘子定位研究

智能化冲洗是解决电气化铁路绝缘子人工冲洗弊端的有效途径,而智能化冲洗的关键在于绝缘子识别、定位。通过对现有智能冲洗设备的分析,提出一种铁路绝缘子定位、跟踪方法,该方法基于传感器信息,采用启发式Q(λ)学习算法,可快速、准确找到绝缘子。首先建立铁路绝缘子水冲洗环境模型,接着为解决传统Q(λ)学习算法盲目学习导致收敛速度慢的问题,通过搜索支柱特征调整奖赏函数,设计启发式策略函数并融入Q(λ)学习中,提高算法的学习和收敛速度。最后分别对传统Q(λ)学习算法和启发式Q(λ)学习算法进行Matlab仿真实验,确定最佳参数设置,仿真结果表明启发式Q(λ)算法的正确性和可行性。     

高速铁路轨道平顺性静态长弦测量矢距差法数学模型推导及特性分析

我国高速铁路采用从德国引进的矢距差法对轨道长波不平顺进行静态管理,并在实际应用中对测量方法进行了简化。本文通过理论推导,分析矢距差法及简化矢距差法的检测原理和特性。矢距差法测量结果受测弦起算点的影响,且传递函数与起算点位置及轨道不平顺波长有关;简化矢距差法测量结果只受轨道不平顺波长的影响,计算可控性优于矢距差法;当路基出现较大局部不均匀变形时,矢距差法和简化矢距差法在评判结果上相差很大,不宜用简化矢距差法;对比检测原理与实际检测结果表明,这2种方法与车体加速度响应匹配性较差,在目前的验收管理限值下并不适用于直接对运营期高速铁路长波不平顺进行评价。     

既有铁路三腕臂支柱悬挂的设计和检修

研究目的:在我国200 km/h及以下客货共线铁路中,车站咽喉范围内单横腹杆式腕臂支柱同时悬挂三支接触网的形式得到了广泛的采用。随着铁路的不断运营,接触网系统需要及时的检修或更换。但是传统的腕臂绝缘子更换的施工方法已不能满足三腕臂支柱悬挂的特殊要求,将导致接触网支柱破损、扭面,甚至断裂等更大的接触网事故。本文对三腕臂支柱类型设计选择和施工过程进行计算和分析,以为接触网安全运营检修提供依据。研究结论:(1)设计在支柱类型的选择时必须充分、全面地考虑施工检修增加的附加荷载;(2)施工检修过程中合理地采取施工方法,避免对接触网系统增加附加荷载;(3)提出了两种更加合理的三腕臂支柱腕臂绝缘子施工更换方法:采用杉木杆对其卸载后进行更换;采用接触网检修作业车对其卸载后进行更换。     

北斗导航卫星系统在铁路控制测量中的应用研究

为探讨北斗导航卫星系统静态测量模式在铁路控制测量中的适用性,利用基线重复性指标以及最小二乘法拟合得到固定误差和比例误差指标,基于连盐铁路控制网24 h连续观测数据,研究分析了基线向量实测精度。结果表明,单独使用北斗导航卫星系统进行静态测量,可以满足铁路五等测量精度要求;若结合GPS观测数据,能够有效提高静态测量精度和可靠性;增加观测时段长度,可以降低固定误差,但对比例误差的影响不明显。建议使用商用软件基于北斗导航卫星系统观测数据进行铁路控制测量时,将基线长度控制在15 km以内。     

基于斯科特变压器的新型同相AT牵引供电系统

针对电气化铁道牵引供电系统三相严重不平衡造成各供电区段需要用分相绝缘器分断,从而制约了高速、重载铁路的发展,提出了一种基于斯科特变压器的新型同相AT牵引供电系统,阐述了平衡变换原理及控制和补偿电流实时检测方法,仿真证实该文提出的平衡方式、检测与控制方法是正确的,同相供电系统方案切实可行。     

基于帧间差分累积的铁路限界异物检测提取算法

为满足轨道交通全自动运行系统对铁路限界内异物检测提取的需求,改进帧间差分法,提出一种以帧间差分累积为基础的铁路限界内异物检测提取算法。算法针对图像序列帧匹配提取的轨道线为依据标定限界区域,通过多帧隔帧帧差法得到差分结果,根据铁路限界内道床纹理特征,通过数学形态学实现背景纹理的重构来降低背景噪声影响。最后,以侧向差分灰度的累积投影值来动态确定不同环境下的异物前景范围,并通过最大类间方差法提取得到前景目标。通过对47个路轨场景进行测试,算法对有前景目标场景的目标检测率为96.87%,定位提取过程的平均耗时为137 ms。实验结果表明:算法可完成对运动背景下的轨道限界内前景目标的定位和提取,具有较好的实时性和准确性。     

基于PCA-改进RBF神经网络模型的铁路隧道突水风险评价

为了准确预测铁路隧道突水风险等级,降低隧道施工过程中的突水灾害风险,结合相关规范,在调研分析影响隧道突水灾害的风险因素集的基础上遴选13个因素构建评价指标体系。利用主成分分析法对突水风险评价指标提取主成分并实现降维,模糊C-均值聚类算法计算RBF神经网络的中心,梯度下降法修正权值和方差,并将分析后得到的主成分作为改进RBF神经网络评价模型输入向量,建立了基于PCA-改进RBF神经网络铁路隧道突水风险评价模型。最后结合天秀山隧道对该模型预测效果进行验证,评价结果与实际情况相符。实例研究表明:该模型合理可操作,相比于其他方法准确率更高、训练更快、均方误差更小,为类似铁路隧道预防突水灾害事故提供了一种新的途径和借鉴。