基于tSNE多特征融合的JTC轨旁设备故障检测

无绝缘轨道电路(Jointless Track Circuit,JTC)的轨旁设备在室外长期运营过程中,其可靠性会逐渐降低,进而给列车行车安全带来严重威胁。以轨道电路读取器(Track Circuit Reader,TCR)感应电压为基础,针对JTC故障诊断研究中轨旁设备故障类型复杂和故障特征提取不充分等问题,提出一种基于t分布随机邻域嵌入(t-distribution Stochastic Neighbor Embedding,tSNE)多特征融合的JTC轨旁设备故障检测模型。首先,根据不同轨旁设备故障对TCR感应电压信号的影响,分析各轨旁设备的故障特性。其次,提取TCR感应电压信号的方差、有效值、峰值因子等幅值域特征,以及排列熵、散布熵特征构成原始故障特征集。为了去除其中的冗余信息,得到具有较高判别性的融合流形特征,利用tSNE算法进行特征融合。最后输入深度残差网络(Deep Residual Network,DRN)得到故障检测混淆矩阵,实现轨旁设备故障定位。实验结果表明:tSNE算法融合后的特征在异类和同类故障样本之间分别有较大的类间间距和较小的类内间距,相比主成分分析(Principal Component Analysis, PCA)、随机相似性嵌入(Stochastic Proximity Embedding, SPE)、随机邻域嵌入(Stochastic Neighbor Embedding,SNE)算法具有更优的融合特征提取效果。此外,结合DRN可以有效识别多种轨旁设备故障,达到98.28%的故障检测准确率。通过现场信号进行实例验证,结果表明该故障检测模型能满足铁路现场对室外设备进行故障定位的实际需求。

基于分数阶传输线模型的轨道电路暂态分析

为了准确分析暂态信号对ZPW-2000A型轨道电路的影响,考虑传输线中由集肤效应引起的频变损耗问题,建立轨道电路分数阶多导体传输线(Multi-conductor Transmission Line,MTL)模型,针对ZPW-2000A轨道电路高频损耗下暂态响应分析,提出在时域内对轨道电路接收端电压的求解方法.基于传输线理论建立轨道电路传输线系统模型,根据得到的模型建立分数阶传输线方程并对其进行求解.首先,在空间域上利用紧凑有限差分法(Compact Finite Difference Method,CFD)将轨道电路分数阶传输线模型的偏微分方程组离散为常微分方程组;其次,利用G-L分数阶定义将以上方程组转化为整数阶常微分方程组;最后,利用精细积分与递归卷积相结合的方法,得到传输线上每点的电压与电流响应.在双指数信号激励下,通过与状态变量法对比验证了该方法的准确性,两种求解方法的误差在7%以内,且本文方法耗时较短.分析了不同暂态信号输入下轨面过电压变化规律,发现信号频率越大,轨面过电压幅值越小;道床电阻越大,轨面过电压幅值越大且信号从衰减到稳定的时间越长.本文方法可以准确、高效地分析高频损耗下ZPW-2000A型轨道电路暂态响应.

基于决策树的制冷设备电子电路故障智能检测方法

常规的电子电路故障检测方法以谐振信号提取为主,忽视了噪声信号对故障信号的影响。为提高电子电路故障检测效果,设计了基于决策树的制冷设备电子电路故障智能检测方法。首先,提取制冷设备电子电路开路故障信号特征,从复杂的电子电路信号中识别出开路故障的关键信息,为决策树提供有利的输入条件。然后,基于决策树设定设备电子电路故障智能检测阈值,通过分析决策树的分类情况,确定故障信号特征表现的特定趋势,从而确保故障检测的准确性。最后,采用对比实验,验证了该方法的故障智能检测效果更佳。

基于谱聚类的轨道电路故障文本主题聚类研究

轨道电路故障日志是现场日常运维工作中的重要数据记录。针对轨道电路故障日志在现场工作中未能充分挖掘利用且人工分析效率较低的问题,提出基于谱聚类算法的轨道电路故障文本主题聚类挖掘分析方法。首先,分析轨道电路故障文本数据特征并进行文本预处理,采用Word2vec模型训练获取字符级特征向量,实现在语义空间上的轨道电路故障文本数据特征表示;然后,依据Laplacian矩阵的图谱聚类特性,将高维故障文本特征数据聚类转换为谱图切分问题,分别对电务、工务及供电故障因素文本数据求解规范化后Laplacian矩阵的特征向量,并构建低维故障文本特征矩阵,再通过K-Means聚类算法实现3种故障因素文本数据集下故障文本主题聚类分析,获取电务、工务及供电故障因素文本数据中蕴含的轨道电路故障主题类型及频率信息,并基于t分布随机邻域嵌入算法实现聚类结果的可视化分析;最后,采用不同聚类模型在3种故障因素文本数据集上进行对比实验。实验结果表明:基于谱聚类算法的聚类模型在保证故障文本聚类准确率的情况下,其收敛性能更优;聚类可视化分析结果验证了获取的不同故障主题类别具有较高的语义区分度。通过该方法对轨道电路故障文本数据进行自动化聚类挖掘及统计分析,可为现场轨道电路综合维修及故障预防提供辅助支持。

基于优化变分模态分解的轨道电路信号分析方法

针对轨道电路设备应用场景多样且复杂电磁骚扰源影响轨道电路信号传输的问题,提出一种基于麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm,SSA)的优化变分模态分解方法 (Variational Modal Decomposition,VMD),实现轨道电路信号分析处理。首先,通过基于平均包络熵适应度函数的麻雀搜索算法,实现VMD关键参数的优化选取;其次,采用优化参数的VMD方法,分离深度耦合的轨道电路信号和随机骚扰,实现强噪声背景下轨道电路信号的检测以及骚扰成分的提取和降维;最后,基于Matlab生成仿真混叠信号进行验证,对比提出的SSA-VMD轨道电路信号处理方法与现有信号自适应分解方法的处理效果。结果表明:SSA-VMD方法较现有方法在准确性上有较大优势,处理后信号的信噪比提升可达30 dB;同时,使用现场实测含噪数据验证也表明,SSA-VMD方法对于轨道电路信号的分析处理能达到预期的应用效果。

基于轻量化多尺度神经网络的ZPW-2000移频信号检测方法

针对ZPW-2000移频信号在不平衡牵引电流干扰时低频信号难以检测的问题,提出基于卷积注意力模块的轻量化多尺度神经网络的移频信号低频信息检测方法。首先,根据ZPW-2000移频信号的载频范围,使用不同卷积核大小的多尺度层提取相应载频调制下的移频信号特征;其次,建立线性倒残差模块实现网络轻量化,在保证网络检测准确率的同时减少网络参数,缩短网络检测时长;最后,引入卷积注意力模块,标定通道和空间特征权重,提升网络性能,通过全连接层进行分类,输出18种低频信号的概率分布。结果表明:将含有工频谐波干扰等5类噪声的移频信号输入低频检测模型中进行检测,平均准确率可达99.22%,召回率达到99.21%,综合评价指标值为0.992,检测时间不超过0.249 s。该方法检测效果更优,具有良好的抗干扰能力,可为带内噪声干扰条件下检测ZPW-2000移频信号的低频信息提供重要参考。

基于三稳态随机共振的ZPW-2000移频信号检测方法研究

针对ZPW-2000移频信号谐波干扰检测技术在抑制噪声时,不可避免损害有用信号的问题,提出三稳态随机共振系统,将部分噪声能量向移频信号能量转化,减少移频信号能量损失。首先,将移频信号的中心频率从较高频段搬移到较低频段,着重研究移频信号的有用频段。选取尺度变化系数为1 000,保证输入信号在尺度变化的过程中满足数值计算的稳定性,使尺度变换后的小参数信号满足绝热近似理论。其次,使用混沌麻雀算法(chaos sparrow search optimization algorithm, CSSOA)优化三稳态随机共振系统,得到输出信噪比(signal-to-noise ratios, SNR)最大时的系统参数a、b、c以及γ。然后,将搬移至低频区段的移频信号输入至优化后的三稳态随机共振系统,实现信号降噪。最后,对降噪信号采用复调制快速傅里叶算法(zoom fast fourier transformation, ZFFT)实现低频信号的检测。仿真结果表明:对比三稳态随机共振系统处理前后移频信号频谱图,显示频域特征增强,在降噪的同时不损害移频信号的能量;以-5 dB为步长将噪声注入至移频信号时,输出信噪比至少可提升16.54 dB;降噪后的信号通过ZFFT算法解调能够完成ZPW-2000移频信号低频信号的检测。对比经验模态分解算法、小波阈值算法等算法处理不同信噪比的含噪移频信号,验证混沌麻雀算法优化的三稳态随机共振系统输出信噪比较大,降噪效果较好,具有良好的抗干扰能力。研究结果为实现在抑制噪声的同时减少移频信号能量损失提供参考。

基于DCNN的ZPW-2000A无绝缘轨道电路故障诊断研究

针对ZPW-2000A无绝缘轨道电路故障发生的多样性和不确定性导致的故障诊断效率低的问题,从故障特征提取和故障分类的角度出发,提出一种基于深度卷积神经网络(DCNN)的轨道电路故障诊断方法。通过故障分析总结出12种轨道电路故障状态,并将不同故障状态下的轨道电路监测数据进行标准化处理,作为DCNN模型的输入。模型采用卷积-池化结构提取轨道电路的关键特征并滤除冗余特征。BP神经网络作为模型的全连接层,并结合Softmax函数进行故障分类。通过k折交叉验证法优化模型结构,确定最佳模型。实验结果表明,采用4层卷积-池化层结构的轨道电路故障诊断模型在诊断准确率方面达到了98.48%,较同为最优模型的长短期记忆网络(LSTM)模型、深度前馈网络(DFN)模型、双向长短时记忆网络模型(BiLSTM)与CNN-LSTM组合模型分别提升了6.06%,6.06%,3.33%与2.27%,训练收敛速度分别快了大约1250、4250、1250与1450次,且训练时的损失波动更小。本研究提升了轨道电路故障诊断效率,为轨道电路的故障诊断任务提供了一种新的有效方法。

25 Hz相敏轨道电路与ZPW-2000A结合处的逻辑检查故障分析

25 Hz相敏轨道电路与ZPW-2000A轨道电路特性不同,但在自动闭塞及站内电码化改造过程中两种制式轨道电路常结合应用。不同的特性会导致结合处的逻辑检查失效。针对场联进路无法正常解锁、三接近闭塞分区遗留失去分路故障进行分析,介绍故障发生的场景及原因,并讨论计算机联锁、列控中心、区间综合监控系统以及继电逻辑检查电路对于此类故障的解决方案,为后续工程设计及故障处理提供参考。

城市轨道车辆自动门系统的传动方式

城市轨道车辆是城市交通运输网络的主要组成部分,而自动门系统是城市轨道车辆的关键组成部分,该部分的健康状态是直接影响城市轨道交通安全运行的关键。因城市轨道交通车辆自动门是传动系统传递的直接作用对象,也是最终对象,而伴随着城市轨道车辆投放运营使用时间的加长,自动门系统传动方式运行状态受到传动元件等影响,不仅可能导致城市轨道车辆车门出现开关卡位、车门开关闭卡顿等问题,严重者威胁到市民的出行安全,所以对城市轨道车辆自动门系统传动方式进行研究尤为重要。全文利用文献研究法等方法,主要以城市轨道车辆中的地铁为研究对象,首先分析城市轨道车辆自动门运动特性,随后构建城市轨道车辆自动门系统传动模型,并加以实验验证。

基于D-S证据融合理论的轨道电路补偿电容故障判决方法研究

在铁路信号系统动态检测数据中,地面轨道电路的补偿电容脉冲检测信号和轨道电路感应电压数据均可反映补偿电容的工作状态。针对单一来源数据进行补偿电容故障判别误报率高的问题,提出一种基于D-S证据融合理论的补偿电容故障判决方法。首先,针对补偿电容脉冲检测信号和轨道电路感应电压数据,提取出有效代表补偿电容状态的特征值,并基于该特征值进行正常/故障概率分配;其次,利用D-S证据融合理论,对单一判定结果进行融合,得到每个补偿电容的故障概率,从而实现补偿电容故障识别;最后,基于实际检测数据对所提方法进行验证。试验结果表明:相较于基于补偿电容脉冲或感应电压的单一来源数据故障识别方法,基于D-S证据融合理论的补偿电容识别准确率分别提升13%和5%,有效地提高了补偿电容故障识别准确率。

轨道交通铝合金导电轨载流量计算与试验对比分析

[目的]铝合金导电轨普遍应用于轨道交通供电系统,但铝合金导电轨的允许载流量计算值往往同测试值间存在较大的偏差,给工程设计带来不便。因此,有必要研究铝合金导电轨允许载流量与计算载流量之间的关系。[方法]基于Chapoulie-Rols公式和热平衡方程,分别计算了6种不同形状及截面的常见铝合金导电轨允许载流量,并对6种铝合金导电轨进行了允许载流量试验测试;对比分析了导电轨载流量理论计算值与试验测试值间的偏差。[结果及结论]在Chapoulie-Rols公式中引入修正系数,可以让载流量计算值更接近铝合金导电轨实际允许载流量;铝合金导电轨的轨温在加载电流试验3 h后基本达到平稳状态。

集中式25周相敏轨道电路监测诊断技术研究

集中式25周相敏轨道电路是在既有25周技术基础上的升级迭代产品,具有系统结构简单、集成化程度高、调整维护方便的特点。通过对各设备端口参数的采集,将电力载波传至室内搭建统一的数据运算平台,实现设备的监测及故障诊断,提高设备应用的信息化及智能化,提升铁路运输效率。

雷电危害机理及ZPW-2000A轨道电路防雷措施研究

详细阐述不同雷电类型,例如直接雷、静电感应雷、电磁感应雷的危害机理。结合现场调查情况和实验室的测试情况,分析侵入ZPW-2000A轨道电路的途径,综合分析危害机理及侵入途径后,制定相应的横向、纵向防雷措施,并对“泄”“抗”“悬浮”等防雷特点进行阐述。

站内轨道电路分路不良问题分析与优化

25 Hz相敏轨道电路作为铁路站内轨道电路的常用制式,其安全可靠运行直接关系到铁路网络的安全高效运行。然而,当前分路不良仍是25 Hz相敏轨道电路应用过程中的典型技术难题。以某站发生的一起典型轨道电路分路不良案例为出发点,深入介绍25 Hz相敏轨道电路分路不良问题的应对策略,设计多种优化调整方案并开展对比分析。最后,综合考虑分路不良问题的诱因及25 Hz相敏轨道电路自身特性,给出方案的实际应用建议,为现场解决25 Hz相敏轨道电路分路不良问题提供必要参考。

一种高精度移频信号解析方法

介绍一种高精度移频信号的解析方法,实现基于铁路信号集中监测系统对铁路移频信号进行信号解析和指标监测。对铁路移频信号的载频、低频和边频进行解调和计算,采用时域方法对数据进行下采样提高计算精度,频域方法 Zoom-FFT计算载频和低频,零相移滤波方法消除滤波后的信号延迟现象,将滤波后的数据进行整形,从而定位用于计算边频的数据序列,并对该数据序列进行FFT频域计算,得到边频值。这种方法可以提高计算精度。

ZPW-2000A轨道电路故障模拟系统设计与实现

ZPW-2000A轨道电路在功能测试、故障分析及优化研究中,需要搭建不同区段长度、钢轨阻抗、补偿电容及道床电阻配置的实验环境,设计一套轨道电路故障模拟系统,能灵活模拟不同区段类型等效特性阻抗的钢轨线路、电气绝缘节,复现常见典型传输通道和设备元件的故障案例,对分析、研究及验证不同工况条件下的轨道电路工作性能有重要意义。

一种形式化目标控制器PHM设计方法

为了实现目标控制器的故障预测,指导预防性维修,降低检修成本,降低运营故障率,提高产品竞争力,需对目标控制器进行PHM设计。本文提出PHM设计的首要问题是确定设备的关键性能参数及裕量,并引入一种基于确信可靠性理论的形式化分析方法,确定目标控制器的关键性能参数与性能裕量,为后续的PHM设计提供依据。

铁路信号系统轨道电路分路不良的危害及防治研究

铁路信号系统轨道电路分路不良是铁路安全的重要隐患,一旦在列车运行的过程中出现了铁路信号系统轨道电路分路不良的情况,那么将会引发非常严重的后果。因此要采取合适的手段做好铁路信号系统轨道电路分路不良的防治。本文针对简述轨道电路分路不良的概念、铁路信号系统轨道电路分路不良的危害以及铁路信号系统轨道电路分路不良危害产生原因进行了分析,探究了铁路信号系统轨道电路分路不良的防治措施。

关于高速铁路一体化轨道电路股道安全提升的探讨

目前国内高速铁路站内普遍采用与区间同制式的ZPW-2000型一体化轨道电路,部分车站股道采用一段轨道电路构成。当车站办理接车后,股道的轨道电路发送端将迎着列车进行发码为列车提供地面信息。如果列车在本站停稳并进行折返换端,当出站信号未开放时,列车将可能错误收到临线轨道电路发送的信息,造成列车错误发车从而引发安全问题。提出新增外部继电电路方法,通过电路逻辑判断出列车进/出股道的时机,给出具体的列车尾部补码措施,从而满足列车进入股道后即可实现双端发码以解决问题。此方案仅在室内增加少量继电器,无室外工程量、无需更改列控软件,且可针对车站个别股道单独改造,改造过程易实施、对运输影响极小。可为高速铁路站内股道采用一体化轨道电路安全防护提升的解决思路提供参考。