ZPW-2000移频信号检测实验仪的设计与实现

依据周期测频法设计了以FPGA为核心器件的ZPW-2000移频信号检测实验仪。该实验仪采用8个计数器实现移频信息的检测,其中,边频检测采用2个计数器分别检测计数信号上下跳沿,通过选择2组计数值中较大值,使计数误差降低至0-1个计数信号周期,在200 MHz计数信号下,边频检测误差可控制在0.07 Hz以内;低频检测采用6个异步计数器,分别实现移频信号中低频成分的获取及低频频率的检测计算,低频频率计数器通过设置前N个状态进行低频计数,第N+1个状态进行计数值锁存分析的方式,有效降低了低频获取引起的误差。分析发现,当N≥10时,最大误差可降至0.029 Hz以下。实验仪实测证明,边频、低频检测误差均能满足铁道标准TB/T 3532—2018中移频信号上下边频误差±0.15 Hz、低频误差±0.03 Hz的要求;检测实验仪能准确解算出基于FPGA的ZPW-2000移频信号发码实验仪移频信息,解决了ZPW-2000系列轨道电路移频信号教学及实验任务必须采用铁路专用设备的限制,结合发码实验仪可为学生更直观地展示轨道电路发码与检测过程,使学生更加深入地了解移频轨道的电路原理。

基于MAS的时延有限时间一致性下的列车组控制方法

文中研究了通信时延工况下的基于多智能体系统(Multi-AgentSystems,MAS)有限时间一致性的列车组控制方法。首先,基于MAS建立了一组有序列车的动力学模型,每列列车可以与其相邻列车进行通信,并根据接收到的相邻列车信息进行速度调整。然后,在时延情况下应用有限时间原理,根据相邻列车的信息,设计了列车控制协议。在该策略下,每列列车都能跟踪领先列车的期望速度,使相邻两列列车的间隔距离保持在适当范围内。最后,在Matlab仿真软件上进行数值模拟,验证了该方法的有效性。

基于ReliefF-Adaboost的无绝缘轨道电路故障诊断模型

现阶段对ZPW-2000A型无绝缘轨道电路的故障判别方式主要是对微机监测数据进行人工分析,但这种方式存在主观性强、判别效率低等问题。为解决上述问题,提出了ReliefF-Adaboost故障诊断模型对轨道电路进行故障识别。首先,通过分析轨道电路工作原理,初步选取10个特征参数;然后,利用ReliefF算法得到各个特征参数的权重,并按照权重由大到小依次输入到Adaboost故障分类器中,筛选出对轨道电路故障诊断最有效的特征参数;最后,将其再次输入到Adaboost故障分类器中完成故障识别。仿真结果表明:ReliefF-Adaboost模型故障诊断准确率为96.67%,相较于无特征参数筛选的Adaboost模型提升了2.50%。该模型有效提升了ZPW-2000A型无绝缘轨道电路的故障诊断性能。

基于数据的轨道电路故障诊断的混合算法

提出一种基于数据的神经网络混合算法故障诊断网络,用于轨道电路的故障诊断.考虑铁路信号需求,设计出符合神经网络训练快速性和有效性要求的BP-LM-PSO-GA混合算法,就是将轨道电路复杂网络分解设计为许多小的神经网络组态,通过综合这些小的神经网络诊断结论,得出最终结果,以解决单独设计神经网络带来的运算量问题;然后以广泛使用的ZPW-2000A型轨道电路为例,验证了该算法网络训练的快速性及故障诊断的有效性.最后给出了该诊断网络对轨道电路的诊断步骤.仿真结果表明该诊断网络具有可行性和有效性,为轨道电路故障诊断的应用提出了一条新途径.

基于多传感器的轨道区段占用解决方案

针对轨道电路分路不良的问题,提出一种基于多传感器的轨道区段占用解决方案.该方案利用红外对射、接近开关和测距3种传感器不同的安装方法来实现数据采集,基于D-S证据理论建立了轨道占用检测模型,并通过Petri网的轨道占用检测模型实现列车计轴,在上位机实现对轨道占用情况的判断,以此对铁路行车控制提供有效依据.分析表明,本文设计的轨道电路占用解决方案的危险侧失效概率达到10-7,MTBF(平均故障间隔时间)达到105h,满足铁路应用的可靠性和安全性需求;与传统轨道电路相比,解决轨道区段占用问题的正确率提高了20%.

ZPW-2000型移频信号原理性分析软件的设计与实现

以ZPW-2000型铁路移(音)频轨道信号产生及检测原理为背景,基于类的编程思想设计了8个载频和18个低频信号调制与解调各阶段波形显示及音频播放的软件。为使移频信号与钢轨采集数据更加接近现场实际,在调制信号中添加了高斯白噪声及50 Hz谐波干扰,解调过程中通过EMD分解及FFT计算,完成移频信号的解调分析。设计的软件为课堂及实验教学提供便利,能够使学生直观理解移(音)频轨道信号传输原理。

轨道电路检测系统标定方法研究

根据轨道电路检测系统工作原理,通过对检测结果影响因素的分析,提出基于检测输入和输出进行对比的黑箱标定方法和测量结果不确定度的计算方法。根据实际测试数据的计算和分析,证明该标定方法实施简单、可行有效,为保证检测系统检测结果的准确性奠定基础。

轨道电路分路不良区段STP系统控制方式

轨道电路分路不良会导致信号显示和轨道电路码序升级、联锁关系失效,危及行车安全。STP无线调车机车信号和监控系统利用微机联锁系统所提供的技术条件,通过轨道电路占用逻辑检查,综合判断发生分路不良的区段,建立数据表,在车列追踪及控制中对表中的区段进行多重判别并特殊处理,降低区段分路不良造成的调车作业安全风险。

97型25Hz相敏轨道电路的测试和调整(一)

根据目前广泛使用的97型25Hz相敏轨道电路的维护实践,从现场角度出发,对有关技术术语、指标原理、测试调整方法、维护标准、有关测试仪表器材等,作较为详细的介绍,期望对站段技术人员、现场信号工正确掌握97型25Hz相敏轨道电路的测试和调整有所裨益。本文经北京全路通信信号研究设计院安海君同志审阅。

基于决策树的轨道电路故障诊断知识表示方法研究

针对ZPW-2000A无绝缘轨道电路故障逻辑机理模糊的问题,本文采用了基于决策树的轨道电路专家系统知识表示方法.该方法首先将轨道电路故障影响较大的特征向量样本建立故障决策表,然后运用最小信息熵算法对属性值离散化,根据决策树算法快速学习及分类的特点对离散后的数据样本进行训练学习,生成故障决策树后进行知识规则的获取,在专家系统的知识库中以产生规则存储.通过对ZPW-2000A无绝缘轨道电路的实例分析验证了该方法在轨道电路专家系统知识表示与获取中的有效性和实用性.

基于单片机的ZPW-2000轨道电路故障诊断系统设计

为了提高铁路信号工快速定位故障、判明原因并修复故障的能力,设计研发了一套新型ZPW-2000轨道电路故障诊断系统。该系统通过RS-232串口和相关通讯协议完成PC机与单片机的通信,基于单片机控制电子继电器来实现电路的通断,进而模拟故障现象。实验表明,该系统可以实现ZPW-2000轨道电路故障模拟的集中控制和集中显示,能极大地提高故障设置以及检测修复的效率,而且可以使用户快速地掌握电路故障点的定位与修复方法。

铁路25Hz轨道信号电路故障测试仪设计

本文讨论了仪器的电路结构,并详细叙述了25Hz 带通滤波器的工作原理。本仪器通过电磁感应线圈拾取轨道电路电流信号,经过滤波处理,消除各种干扰,以非插入方式测量出轨道上的25Hz 电流分布情况。从而可以迅速找到25Hz 电路的故障点。

25Hz相敏轨道电路测试用信号发生器的研究

要提高信号设备维修质量就必须建立统一计量标准既标准信号源,本文介绍了25 Hz相敏轨道电路测试用信号发生器的硬件构成、整机组成及工作过程,并详细介绍了主要单元电路结构及原理,为信号维修工作提供标一个准信号源。

ZPW-2000邻线干扰问题的实验室模拟研究

ZPW-2000轨道电路是自动闭塞系统中主要轨道电路制式,由于其处在电气化铁路复杂的电磁环境中,因而随着线路的增多使得相邻线路间轨道电路传输信号的干扰频繁发生,有时甚至会造成信号升级显示的现象。通过分析邻线干扰发生的原理,在实验室条件下,利用直接数字频率合成器和单片机相接合的方式,制作移频信号发送盒来实现邻线干扰现象的重现,并利用欠采样原理对重现信号进行采样分析。通过对采样信号的分析提出了一种系统自动确定邻线干扰情况下所处区间低频信号的方法,并运用MATLAB对该方法进行了软件实现,对软件测试发现其结果具有高可靠性,有效防止邻线干扰情况下的信号升级显示的情况,可为机车信号智能化研究提供思路借鉴。

铁路轨道信号发送与车载接收模拟系统

构建并实现基于DSP的铁路轨道信号的发送与车载接收模拟系统,该系统以浮点数字信号处理器TMS320VC33为数据处理核心,以定点数字信号处理器TMS320VC5509A为控制核心,实现铁路轨道信号的发送、传输、车载接收、译码以及执行上灯控制等,支持国内现有4种制式铁路轨道信号。该系统既可以为教学提供实验和演示,也可以为相关的研究提供一个平台。

基于模糊认知图模型的轨道电路故障诊断

针对目前人工分析监测数据进行ZPW-2000A轨道电路故障判别存在判别效率低、判别周期较长和对数据分析所依赖的人员经验程度高的缺陷,将模糊认知图的概念引入到ZPW-2000A轨道电路的故障判别中。通过分析10类故障产生的机理,结合现场经验,对不同类型的故障数据进行分析,得到故障特征参数,构建出基于特征参数与故障类别的模糊认知图分类器。在此过程中利用自适应遗传算法完成FCM权重的学习。研究结果表明:根据监测数据用ZPW-2000A轨道电路故障判别的FCMCM判别方法是有效可行的,较人工分析监测数据判别故障的方式具有较高的故障识别率和较短的判别时间。

改进多尺度排列熵及模糊算法的JTC状态检测

为实现无绝缘轨道电路(JTC)补偿电容在不同运行状态下的检测分析,针对其轨道电路读取器(TCR)的感应电压幅值包络曲线呈现非周期性变化,提出改进多尺度排列熵及模糊聚类分析的JTC补偿电容状态检测算法。采用集合经验模态分解(EEMD)进行频域分析,并提取包络曲线的细节分量。为表征具有不同频率特性的分解分量特征信息,利用改进多尺度排列熵计算其熵值,并构成对应包络曲线的特征向量。以补偿电容在不同状态下的特征向量建立初始模糊矩阵,结合模糊聚类分析算法形成动态聚类图,从而实现JTC补偿电容状态检测。通过实例进行验证,结果表明:该算法能够实现补偿电容在不同故障模式下的100%状态检测,同时适用于小样本分析,具有结构简单、不需要提前训练等优势。

城市轨道交通轨道电路基本参数的研究

针对上海轨道交通轨道电路基本参数研究现状,分析了城市轨道交通轨道电路的原理及传输特性。提出利用开路短路二电压法测算城市轨道交通轨道电路的基本参数。轨道交通整体道床或碎石道床的轨道电路,其钢轨电阻随频率的增大而增大,钢轨电感随频率的增大而减小,道床电阻随频率的增大而减小,轨间电容随频率的增加而减小。

基于虚拟仪器技术的轨道信号实时分析仪研究

轨道电路是轨道信号的载体,是行车安全的可靠保障。铁路上通常采用测试轨道信号参数的方法来衡量轨道电路工作状态的好坏,并且对测试方法的实时性和准确性都有严格的要求。本文提出了一种轨道信号参数实时测试的新方法。轨道信号由机车底盘下面的感应器感应上来,经过隔离、滤波和放大,送至数字采集卡进行A/D采样;采样后的离散样本经FFT变换后,先进行频谱细化,再进行频谱校正处理;最后,根据频谱分布的对称性,得到信号的幅度和频率参数。系统的硬件结构和软件实现均采用了虚拟仪器技术。现场实验表明,该分析仪测试精度高,实时性好,满足所有的测试要求。