基于LabVIEW的ZPW-2000A移频信号测试仿真系统设计

ZPW-2000A无绝缘轨道电路是我国高速铁路的高端技术成果。本文在ZPW-2000A轨道电路FSK信号解调算法已有研究成果的基础上,设计了基于虚拟仪器的移频信号仿真测试系统。系统以Lab VIEW强大的信号处理与数学分析工具给出模拟信号,重点分析测试软件的结构和实现方式,主要包括应用层和人机界面层的设计与实现,并对仿真结果进行分析。     

基于ZPW-2000A区间模拟控制系统的研究

基于我国铁路区间广泛使用的ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞制式,利用计算机仿真技术对区间的部分设备及功能进行了模拟.本系统具有区间列车模拟运行,可以实现计算机对低频、载频的控制,地面信号、车载信号模拟,区间移频信号的采集,模拟示波器显示各种信息以及对移频信号作频谱分析等.     

钢轨互阻抗对邻线信息传输的干扰影响分析

列控车载设备通过电磁感应的方式接收来自ZPW-2000轨道电路的移频信号.在此过程中,信号易因耦合干扰而导致接收有误,影响行车安全及效率.针对多线并行轨道,基于耦合干扰原理,建立钢轨单元耦合干扰等效电路模型.根据传输线的互阻抗求解方法,通过对路基沉降前后钢轨互阻抗进行仿真.结果表明,钢轨互阻抗越大,线路衰耗越大,邻线干扰问题越严重,且路基沉降会使钢轨互阻抗增大.     

基于盲源分离的共振解调技术在齿轮齿面接触故障诊断中的应用

提出一种运用基于盲源分离的共振解调技术对齿轮齿面接触故障进行诊断的方法.该方法利用盲源分离算法对传感器采集的混合信号进行分离,获取纯粹的故障源信号;采用共振解调技术对分离后的故障源信号进行频谱分析,成功地提取了齿轮齿面直接接触的故障特征.     

ZPW-2000A轨道电路系统的FMEA分析研究

轨道电路作为铁路信号系统的关键设备,其可靠性对于保证铁路运输安全极为重要.以FMEA理论为基础,提出针对ZPW-2000A无绝缘移频轨道电路系统的FMEA分析方法;根据轨道电路系统的特性,定义相应的FMEA分析内容、分析层次划分规则、故障判断依据及严重度、发生度、检测度确定方法,并以此计算风险优先数;结合ZPW-2000A无绝缘移频轨道电路系统实际工况,进行FMEA分析.结果表明,将FMEA运用于轨道电路系统中,可以得到影响系统可靠性的潜在危险因素及薄弱环节,为ZPW-2000A轨道电路系统可靠性研究提供一种实用方法和理论依据.     

基于2FSK的ICPT系统高速信号传输方法

针对感应耦合电能传输(ICPT)系统信号传输存在信号幅值衰减和较强电磁干扰的问题,基于2FSK调制解调方式,提出了一种新型的高速信号传输方法.该方法在不增加系统主电路能量耦合线圈以及不影响主电路正常工作的前提下,实现了高速信号传输.分析了不同结构下主电路信道的阻抗和频域响应特性,确定了调制解调方法及其实现方案,并搭建了系统实验平台,在2.5和1.7 MHz的载波频率下,有效实现了100 kHz脉冲信号的传输.仿真与实验结果验证了所提出的高速信号传输方法的可行性.      

基于FDTD接口方法的ZPW-2000轨道电路暂态分析

轨道电路在列车驶入/出清时存在暂态过程,可以利用接收端信号的暂态突变对轨道电路的状态进行判断. 时域有限差分（finite-difference,time-domain,FDTD）方法是求解传输线的常用数值解法,但ZPW-2000轨道电路结构比一般轨道电路更加复杂,直接采用FDTD法并不适用. 基于此,提出了一种基于FDTD和ATP-EMTP（alternative transients program-electromagnetic transients program）接口模型的ZPW-2000轨道电路暂态分析方法. 该方法将整个模块分为传输线与集中参数网络两个部分,其中,传输线采用FDTD求解,集中参数网络在ATP-EMTP中计算,两个部分用受控电流源关联. 对ZPW-2000轨道电路的仿真结果表明:道床电阻和分路电阻对接收端信号幅值有较大的影响,当道床电阻降至0.6 Ω?km时接收端电压从2.0 V下降到0.5 V左右,当分路电阻增至0.2 Ω时接收端残压达到了1.0 V左右,此时若仅采用门限比对的方法难以区分轨道电路的状态;然而,在列车驶入/出清的瞬间,接收端信号存在暂态突变,可根据突变特性实现轨道电路分路态的检测.      

基于小波的OFDM调制解调

用FFT实现OFDM调制解调，有效地提高了OFDM调制解调速度，但是各子信道之间存在着较大的频谱重叠，导致了子信道之间的功率泄漏，从而引起了严重的串扰．利用小波变换实现OFDM的调制解调可以较好地解决这一问题．     

ZPW-2000A型无绝缘轨道电路建模与仿真研究

分析了ZPW-2000A型无绝缘轨道电路系统的工作原理,运用传输线和电路网络理论,建立了ZPW-2000A各单元的数学模型,利用MATLAB软件实现了轨道电路分路状态仿真。通过对比仿真结果与现场实测数据,说明了仿真模型及算法的正确性及其工程应用价值。     

基于声发射技术的滚动轴承故障诊断方法研究

利用声发射信号的高频特性采集滚动轴承故障信息,运用小波分析把信号分解在不同频带,对信号进行重构,从而消除背景噪声,再应用Hilbert变换进行解调和细化频谱分析。实验结果证明,基于声发射信号的小波包络谱分析可有效地检测滚动轴承故障。     

非稳态振动信号的积分算法研究

研究了基于高通滤波的时域积分和频域积分算法对锤击法模态试验加速度响应信号和旋转机械NVH常规测试中升降过程加速度信号的适用性,分别用仿真线性系统脉冲响应函数和线性变频函数模拟2种加速度信号,并应用2种算法进行处理。仿真结果表明,利用加速度信号的频谱有助于确定2种算法中滤波所需的截止频率,且频域积分法在波形的保真度和相位的准确性上都比时域积分法要好。最后给出了频域算法用于实测信号的例子,积分后的信号在零线附近波动,可用于工程中作为真实速度或位移信号的近似。     

基于信号预处理和Hilbert变换的滚动轴承故障诊断

针对滚动轴承振动信号复杂和非平稳的特点,及故障信号常常淹没于各种噪声的情况,先利用消除趋势项和小波降噪对包含故障信息的信号进行预处理,再应用Hilbert变换对信号进行包络解调和频谱分析,提取滚动轴承故障特征频率,并判断其故障模式.对滚动轴承内圈、外圈和滚动体故障的诊断试验,证明了信号预处理和希尔伯特(Hilbert)变换相结合的方法对滚动轴承内圈和外圈局部损伤故障的诊断是有效的和可行的,但不能很好地检验出轴承滚动体的故障特征     

一种提高周期信号检测精度的自适应算法

提出一种既能提高周期信号的检测精度，又不增加计算量的自适应算法。该算法能自动调整采样得到的离散序列，使其最大限度地逼近理想离散序列，减少频谱泄漏，提高检测精度。     

基于自由空间光的可调谐DPSK信号解调器

提出了一种基于自由空间差分延时干涉的可快速调谐的DPSK信号解调器.实现了10Gb/s以及40 Gb/s NRZ-DPSK信号的解调,误码率小于10-9.实验结果证明该解调器适用于10Gb/s及更高比特速率NRZ-DPSK信号的解调,调谐时间可达μs,调谐范围从2.5 Gb/s到40 Gb/s.与波导型马赫-曾德尔型差分延迟干涉解调器相比,能实现快速调谐,可用于克服因信号抖动导致的时钟失步等问题.     

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综合考虑了阴影衰落、瑞利衰落、多普勒效应、多径效应等因素,针对现有无线信道模型的不足,提出了一种新的铁路无线信道模型,并应用matlab仿真软件进行了仿真.通过对信号包络和频谱的仿真结果分析,与模型的参数是非常吻合的,从而说明了模型的有效性.     

基于轨道电路原理的新型实时断轨检测方法

基于轨道电路原理的实时断轨检测方法是不安装轨道电路的区段实现实时断轨检测的有效途径.根据轨道电路的电气分割和信号接收的基本原理和方法,通过分析ZPW-2000A和ZP-W1-18型轨道电路的工作原理,特别是其在实现断轨检测功能方面的特点,提出了一种新型断轨检测方法.该方法的关键设备本质上是中央发送两端电流接收式无绝缘轨道电路.通过定性分析,说明安装在轨道上的4个电流传感器自身及其组合信号有效表征了是否发生断轨,通过分析判断这些信号可以检测断轨.该方法具有受轨道一次参数和环境因素影响小、室外设备简单、抗牵引回流干扰能力强等优点,是一种值得研究和开发的方法.     

基于改进新陈代谢GM(1,1)的ZPW-2000A型轨道电路故障预测

ZPW-2000A型无绝缘移频轨道电路在我国铁路线路上应用广泛,随着铁路线路向高速化、重载化的方向发展,传统的电务"故障修"及"定时修"在保证线路安全、提高运营效率及经济性等方面劣态日显.引入PHM理论,通过改进GM(1,1)模型实现ZPW-2000A轨道电路的故障预测.首先,为选取更优的预测模型,分别对传统GM(1,1)进行两次改进,即新陈代谢GM(1,1)模型与改进新陈代谢GM(1,1)模型.其次,引入预测步长思想,进一步提高模型预测精度.基于兰州西站轨道电路测试数据的算法验证表明改进新陈代谢GM(1,1)间接多步预测模型的预测结果最优.最后,通过实例验证了该模型在轨道电路故障预测中的有效性.     

电力线路谐波分析仪采样计算方法的研究

比较了现在常用的几种同步采样谐波分析法的优点，并在此基础上，提出一种新的方法，定频采样谐波分析法，从而有效的抑制采样测量中的截断效应或泄漏效应，使各次谐波的测量均能达到相当高的准确度，此方法还具有成本低，误差稳定等优点。     

数字高斯白噪声的频域和时域特性分析

分析了数字高斯白噪声在频域的频谱特性和在时间域的统计特性,提出在数字处理速度一定时,随着输出噪声频域带宽的增加,输出噪声的时间统计特性不再符合高斯分布.通过增加滤波器阶数可以提高噪声的时间统计特性,但是将增加输出噪声的带内波动.通过计算机仿真验证了上述的理论分析,并给出了频域和时域特性都满足相应要求的带宽范围实验值.     

过饱和交叉口信号配时参数设置方法

为了适应过饱和信号交叉口的交通运行特性,研究其最佳周期时长与各相位绿信比参数的设置方法.选择大连市西南路与五一路交叉口开展交通调查.综合考虑过饱和交叉口的平均行车延误及通行能力两方面因素,提出信号周期时长的优化方法.综合考虑机动车流量及排队长度,提出各相位绿信比的设置方法.利用实测交通数据,对调查交叉口进行信号配时设计,并与现状配时方案进行对比分析.研究表明,该方法以适当增加平均行车延误为代价,提高过饱和交叉口的通行能力,有利于疏解该类交叉口的车辆排队现象.