基于小波包的无绝缘轨道电路补偿电容故障特征分析

为实现对无绝缘轨道电路补偿电容的状态监测和故障预测,满足铁路现场由“故障修”向“状态修”转变的发展需求,根据补偿电容全部正常、发生断线故障和容值下降故障时归一化分路电流曲线的幅值波动规律,提出一种基于小波包的故障特征分析方法。根据无绝缘轨道电路的系统结构及工作原理,基于传输线理论建立其分路态模型并仿真得到补偿电容全部正常、发生断线故障以及容值下降故障时的归一化分路电流幅值包络曲线。采用3层小波包对补偿电容这3种情况的归一化分路电流幅值包络曲线进行分析,得到对应的第3层8个频段的小波包系数曲线。以补偿电容全部正常时的小波包系数曲线为基础,与补偿电容发生断线故障和容值下降故障时的小波包系数曲线进行对比分析,得到故障特征明显的频段。计算选出频段对应补偿电容处的瞬时能量累加和,将补偿电容全部正常时各补偿电容对应的瞬时能量与补偿电容发生断线故障和容值下降故障这2种情况各补偿电容对应的瞬时能量进行对比分析,得到补偿电容的故障特征。仿真结果表明：采用小波包可实现补偿电容的故障特征分析,且能大致估计补偿电容的容值下降百分比。     

基于相空间重构的无绝缘轨道电路补偿电容故障检测方法

补偿电容失效是无绝缘轨道电路中的常见故障,严重影响列车的正常运行和铁路的运输效率。本文基于轨道电路分路状态模型,分析补偿电容不同故障情形对分路电流的影响规律,在此基础上利用相空间重构技术,对一维分路电流包络信号序列进行重构操作,获取反映系统状态特性的伪相图,从中提取补偿电容的故障特征,从而实现补偿电容故障的检测。实验结果表明:该方法不仅能准确检测补偿电容断线和被击穿等严重故障,对连接松动和容值下降等性能不佳的情形也有很好的检测效果,且实现简单、时效性强,符合铁路部门提出的预防性维修理念。     

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。     

基于变分模态分解和能量谱的轨道电路分路不良故障监测

在传输线理论和四端口网络的基础上,建立ZPW-2000A型轨道电路机车感应信号电流模型,仿真得到正常和分路不良逐渐严重的5类信号,并对比分析正常和分路不良信号的曲线特征。为实现轨道电路分路不良故障监测,运用双指标法确定变分模态分解的模态数K;用变分模态分解算法将5类信号分解成K个固有模态,并提取能量谱特征和传统时域特征;将提取的故障信号特征输入到粒子群支持向量机(PSO-SVM)中,实现分路不良的故障监测,且使用能量谱特征的监测精度大于使用传统的时域特征。实验结果表明:使用变分模态分解算法能够有效分解轨道电路正常和分路不良的信号,便于分路不良故障特征的提取;能量谱特征集较于传统时域特征集,更利于故障分类。     

ZPW-2000A型无绝缘移频轨道电路补偿方案研究

在现场的应用中,ZPW-2000A型无绝缘移频轨道电路在安全性和可靠性方面有着显著优势,但其分路特性的改善是需要关注的问题。采用电平衰耗法的计算方法,对无补偿电容、有补偿电容和有最佳补偿电容时的无绝缘轨道电路的分路特性进行分析,并用Matlab软件仿真得到轨面各点的分路灵敏度和分路残压比较结果。结果表明,补偿电容对轨道电路的分路特性有明显的改善作用,而找到最佳补偿电容值对轨道电路进行补偿,不但能同时保证轨道电路全程可靠分路,并且降低了分路残压,使得无绝缘轨道电路的分路特性更稳定。     

基于SA算法的无绝缘轨道电路故障综合检测方法

针对遗传算法对无绝缘轨道电路进行故障综合检测时,存在检测结果精度低、耗时长以及实用性差等缺点,提出基于模拟退火算法的无绝缘轨道电路故障检测方法。建立以补偿电容为分界点,分段划分道砟区段的分路状态模型,运用该模型分析道砟电阻、补偿电容与分段分路电流幅值包络之间的关系,在上述分析的基础上,从发送端到接收端,依次对每一段电流幅值包络利用模拟退火算法求得与之相对应的道砟电阻值和补偿电容值,实现轨道电路故障的综合检测。实验表明,本文所提出的故障检测方法能够准确检测多个电容故障,并反映出道砟电阻分段波动的情况。与遗传算法相比,该方法检测精度高、耗时短、实用性强,更加适合于无绝缘轨道电路故障综合检测。     

ZPW-2000轨道电路的多轮对动态分路建模研究

针对现有ZPW-2000轨道电路单轮对分路模型难以反映列车真实分路情况的问题,提出一种轨道电路多轮对动态分路建模方法。根据实际列车分路情况下轮对与补偿电容和轨道区段的相对位置关系,分别推导出轮对间和收发端间的传输矩阵,最终建立列车由驶入至出清轨道电路区间的轨道电路多轮对动态分路模型。在ZPW-2000型轨道电路实验台上测取钢轨的一次参数并进行列车分路实验,将模型仿真数据与列车分路数据进行对比分析,分析多轮对分路模型轮对数量对仿真数据和模型性能的影响。研究结果表明:多轮对分路模型分路轮对数越接近实际分路情况,模型的精确性越高,验证了本文建模思想和模型的正确性。模拟2种常见的轨道电路故障,相对于现有单轮对模型,本文模型能够更好地模拟轨道电路工作情况,可为故障诊断研究提供更高质量的数据支持。     

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。     

轨道电路分路态检测方法研究

轨道电路作为列车占用检测的一种方法,其分路态的判断对于列车的行车安全十分重要。在轨面生锈或积污的轨道区段,由于分路电阻过高导致的轨道电路分路不良是影响分路态可靠检测的主要原因。基于传输线理论,采用精细时程积分法,对轨道电路分路时接收端的电流响应进行分析,提出利用接收端电流信号的突变特性检测轨道电路分路态的方法,分析了道床电阻和电源电压变化时对接收端电流的影响,并对分路电阻过高时接收端的电流响应进行了仿真分析。结果表明:在列车进入和出清轨道区段时电流信号存在着暂态突变,利用电流信号的突变特性判断轨道电路的分路状态可有效避免由于分路电阻过高造成的轨道电路分路不良现象。     

电容补偿式轨道电路若干问题的研究

基于均匀电容补偿与集中电容补偿之间等效关系的讨论，提出电容补偿式轨道电路一次参数的测试和计算方法，以及如何使用等效分析法进行电容补偿式轨道电路调整状态和分路状态的特性分析。     

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...     

基于自适应层次聚类的无绝缘轨道电路补偿电容故障诊断方法

针对目前无绝缘轨道电路JTC(Jointless Track Circuit)补偿电容故障诊断方法对补偿电容多故障情况检测不准确、无法充分利用历史监测数据且算法及时性不高、过度依赖于模型的情况,提出基于自适应层次聚类的JTC补偿电容故障诊断方法。通过定义相应类内类间距离判据,提出自适应层次聚类的算法流程。根据机车信号远程监测系统获取的历史监测数据,结合补偿电容故障的影响特征和规律,建立历史数据特征矩阵与样本矩阵,并提出相应的补偿电容多故障诊断策略。实验表明,本算法可以正确、有效地对补偿电容故障情况进行检测,能够提高历史监测数据的利用率。     

免维护补偿电容的性能及应用

在UM71无绝缘轨道电路和ZPW-2000A移频自动闭塞中,为了改善轨道电路的传输特性,补偿电容起到非常重要的作用。但在实际使用中,补偿电容的损坏问题突出。结合现场实际状况,分析补偿电容损坏的主要原因,提出相应的防护措施。     

铁路电务检测车的开发及应用

依据电务检测车的基本功能,探讨实现这些功能的技术方法与设备结构.铁路电务检测车利用先进的列车定位、数字信号处理、频谱分析和图形化界面技术,对轨道电路的传输特性、补偿电容、应答器编码和机车信号等进行综合测试,可以有效发现维修中存在的问题,提高整体维修水平,对信号维修手段的现代化具有重要意义.     

利用机车信号数据分析补偿电容工作状态

为了弥补ZPW-2000移频轨道电路补偿电容动态检测盲区,通过实践验证并总结了利用机车信号数据分析站内侧线股道补偿电容工作状态的方法,从技术方法上解决了利用机车信号数据分析来弥补站内侧线股道处于动态检测死角问题,为分析ZPW-2000移频轨道电路补偿电容工作状态提供一种新方法。     

基于差分分析的补偿电容工作状态判定

介绍现有信号检测系统对补偿电容工作状态的判定方法,并指出现有方法的不足。提出基于差分分析的补偿电容工作状态判定方法,通过对4种不同载频轨道电路区段的数据分析,验证该方法可以提高补偿电容失效判定的准确性。     

补偿电容损坏的若干问题研究

在UM71无绝缘轨道电路和ZPW-2000A移频自动闭塞中,为了延长轨道电路的传输距离,都要求安装补偿电容,以保证发送和接收设备的可靠工作。就补偿电容的损坏原因进行分析探讨,并提出了防护措施。