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。

基于空-频域联合滤波的列车轴承轨旁声学诊断

现有的列车轴承轨旁声学诊断方法多集中在多普勒效应去除、空间滤波器优化等方面,忽视了轨旁环境中存在的大量冲击性噪声及循环平稳性噪声的影响。针对此问题,文中提出了一种波束形成和目标频带选择结合的列车轴箱轴承轨旁声学诊断方法。该方法采用传声器阵列采集列车轴承阵列声信号,通过时域插值重采样方法校正信号畸变,使用波束形成空间域滤波器提取目标轴承方向信号,利用ICS2gram选取最优解调频带并提取带通信号,对带通信号进行包络分析实现轴承诊断。实验结果表明,该方法能够在轨旁声场环境下有效避免冲击性噪声和循环平稳性噪声带来的影响,准确提取目标轴承信号并诊断出轴承故障,相较于现有方法表现出了更好的效果。

轮轨作用力与垂向载荷位置的轨旁识别法研究

为解决现有轮轨作用力识别方法存在的制作工艺复杂、制作成本高且无法实现轮轨接触位置测量的问题,提出一种测量水平横向和垂向轮轨接触力大小以及垂向载荷偏心位置新的轨旁识别方法。基于轮轨接触多元载荷解耦建立横向和垂向轮轨接触力大小和垂向接触力作用位置与钢轨腹板两侧垂向应变和、应变差的理论关系模型,依此得到基于腹板两侧应变运算的轮轨力大小与位置识别反算模型。设计了作用在腹板左、右两侧的正交组合式应变阵列电桥用于识别轮轨接触载荷在轨道腹板位置的应变响应,所设计的阵列电桥在实现腹板两侧应变的四则运算的同时兼顾温度自补偿。通过加载标定试验获取了多元载荷与腹板两侧应变输出之间的关系系数。通过随机组合加载试验验证了水平横向和垂向轮轨接触力大小与垂向接触力作用位置的识别精度,并在实车试验中对比分析了新型轮轨接触力测量方法与国标轮轨载荷测量方法对轮轨接触力大小的识别精度。研究结果表明:提出的轮轨接触力识别方法对接触力大小的识别误差在6.2%以内、对垂向载荷偏心位置的识别误差在7.6%以内,实现了使用轨旁识别方法对轮轨接触力大小和垂向载荷偏心位置的准确识别。研究结果为进一步保障钢轨服役可靠性的精准评估提供科学数据支撑。

城市轨道交通基于通信的列车自动控制系统中站台轨旁无源应答器的布置方案

[目的]应答器的布置数量与安装位置直接影响城市轨道交通的线路安全、运营效率及项目成本,需要对CBTC(基于通信的列车自动控制)系统下的站台轨旁无源应答器布置设计方案进行研究。[方法]介绍了CBTC系统下站台精准停车的设计原理,详细阐述了停准应答器、第一接近应答器及第二接近应答器的布置规则和方法。以郑州地铁10号线CBTC系统为研究对象,对其站台轨旁无源应答器的布置方案进行了说明。[结果及结论]阐述的站台轨旁无源应答器布置方案,实现了列车进站时在站台的精准停车。在确保列车安全与运营效率的前提下,轨旁无源应答器布置数量达到最少,减少了项目成本。本方案在上海、成都、深圳、郑州等地多条城市轨道交通线路的信号系统中应用效果良好。

基于5G毫米波的高速动车组运行品质轨旁动态监测系统设备研制

为了更好地监测高速动车组车轮多边形磨耗,保障运行品质,针对高速动车组轮对状态地面式动态检测需求,设计开发了一种基于5G毫米波的高速动车组运行品质轨旁动态监测系统设备并给出了整体安装方案。该设备主要由不打孔剪力传感器和结构-耦合二维垫板传感器构成的力学测试平台、5G毫米波无线数据采集模块、5G毫米波基站、图像车号相机、边缘计算设备箱、太阳能供电装置等组成。在测量原理上,该设备采用全连续的“剪力+支撑力”复合测区轮轨垂向力测量方法;在感知部件结构设计上,充分考虑高速铁路主型扣件的结构特点,研制开发了结构-耦合测力传感器;在轮轨力信号拾取及传输上,设计了低功耗、小型化分布式数据采集模块,并集成5G毫米波技术,实现低时延、高可靠、大带宽数据传输。

轨旁安全平台维护检测子系统的设计

轨旁安全平台是一种通过SIL4级欧标认证的通用安全计算机系统,基于该平台开发的区域控制器、线路控制器、无线闭塞中心等信号产品已成功应用于多个轨道交通项目。为方便现场信号产品的配置管理、运行监控和故障分析,开发了该平台的维护用工具软件—维护检测子系统。该工具软件可用于产品交付前完成配置数据设置和软件版本检查;提供运行监控和实时报警功能,便于现场运维人员掌握设备运行情况;具备完善的日志记录与便捷的日志导出功能,显著提高了现场信号系统运行数据采集效率,便于产品研发人员追溯现场问题发生过程,精准定位故障。维护检测子系统采用MVC设计模式,将数据采集报文的接收、解析与界面显示逻辑相分离,程序易于维护、扩展性强,可根据信号产品个性化需求灵活定制用户界面,以及增加对新协议的支持。维护检测子系统为现场信号系统的稳定运行发挥着着保驾护航的作用,也可作为实验室内信号产品测试和调试的工具。

基于图像处理的轨旁组合信号灯识别方法

对列车轨旁信号灯进行准确辨识是保障列车安全运行的重要措施。然而,对于轨道系统而言,除了通常的单色信号灯外,还有组合(两种颜色)信号灯的指示方式。针对轨旁组合信号灯的识别问题,文中提出了一种基于图像处理技术对位于列车前方150 m内的轨旁组合信号灯的识别方法。根据组合信号灯的颜色和形状特征,采用颜色分割、形态学处理、霍夫变换等手段提取组合信号灯的候选区域。同时利用组合信号灯位于当前轨道右侧的位置特征以及组合信号灯之间圆心距的距离特征,定位其位置并识别组合灯颜色。实验结果表明,该方法能准确定位和识别轨旁组合信号灯,对绿与黄、两绿和两黄这3种组合灯的识别率分别为94.14%、96.21%、86.67%。

车车通信后备模式下智能轨旁对象控制器系统

为解决基于车车通信的列车运行控制系统在通信中断情况下,信号系统降级后备模式运行的问题,设计了一种基于超带宽通信技术和射频识别技术的智能轨旁对象控制器系统,实现了双向列车定位、列车车号识别、列车完整性判断、列车行驶方向判断和轨道占用检测等一系列基础功能。研制了样机并进行实验室测试。测试结果表明,后备模式下,所提智能轨旁对象控制器系统可以提供地面设备办理进路的后备模式,保障行车安全。

城市轨道交通轨旁设备智能培训系统

目的:轨旁设备结构复杂,且很多养护维修项目具有隐蔽性,对检修人员的专业技能要求较高。为实现轨旁设备的可视化培训,开发了轨旁设备智能培训系统。方法:轨旁设备智能培训系统采用BIM(建筑信息模型)+AR(增强现实)技术,实现对轨旁设备及其隐蔽性养护维修项目的可视化处理;采用Revit软件建立轨旁设备三维模型,并基于Unity平台建立转辙机内部隐蔽性养护维修项目的信息模型;采用移动AR技术发布移动终端APP(应用程序),实现电路故障、线路电压及电流走向等隐蔽性养护维修项目检测的可视化展示。结果与结论:轨旁设备智能培训系统基于BIM+AR技术,解决了复杂设备及其内部隐蔽结构的可视化展示问题,可提高培训效果,可对轨旁设备的养护维修提供有效的作业指导。

轨旁信号设备多维度数据挖掘与可视化展示

目的:轨旁信号设备维护数据维度高、时间跨度大、数据体量大,为充分挖掘维护数据价值,提高设备维护效率和设备故障处置效率,需探索维护数据的挖掘与应用方式。方法:分析了轨旁信号设备数据的获取方式、类别、预处理方法和特点,得到了轨旁信号设备的故障类型、故障分布特点和维护规律;介绍了维护数据的挖掘方法和维护策略优化内容;介绍了用于维护数据可视化展示的轨旁信号设备全生命平台的功能模块。结果与结论:上海轨道交通14号线的应用结果表明,实现轨旁信号设备维护数据可视化展示,既便于新员工学习时使用,又能使维护人员直观地了解设备的基本情况和运行状态,有利于缩短维护时间、节约成本、提高企业效益。

轨旁信号设备全生命周期数据管理体系

为解决轨旁信号设备传统管理方式面临的多领域数据表征失控、多部门安全质量追溯失控和多场景安全管理失控这三大挑战,提出构建轨旁信号设备全生命周期数据管理体系。分析了轨旁信号设备管理现状,论述了轨旁信号设备全生命周期数据管理体系三大组成部分——全生命周期数据模型体系、全生命周期安全管理体系和全生命周期数据双向反馈体系的内涵和实现方式,展望了基于智能化技术的轨旁信号设备全生命周期数据管理体系的演变趋势。基于该体系,可实现轨旁信号设备数据的高效管理,进而提升管理效率,优化服务质量。

轨旁故障图像检测设备智能检测装置的研究

轨旁故障图像检测设备智能检测装置的研究与应用,实现对轨旁故障图像检测设备性能状态的检测,快速定位设备故障点,提高设备维护质量,保障设备运行稳定。

立体化开发车辆基地信号轨旁设备布置分析

针对车辆基地立体化开发对盖下轨道交通信号功能实现存在影响,且尚未形成统一建设标准的现状,结合工程实际,以信号系统库前咽喉区轨旁设备布置为切入点,阐述信号机、转辙机、轨旁车地无线设备的基本配置原则,重点分析信号设备瞭望需求、转辙机和轨旁车地无线设备安装需求与立体化开发车辆基地设计方案的适应关系,总结并提出信号轨旁设备土建预留安装条件的合理化建议,为后续立体化开发车辆基地建设提供参考。

提高地铁车辆轨旁综合检测效率探讨

轨旁综合检测系统具有检测效率高、自动化程度高、全天候检测的优点。实现车体外观状况的室内可视化观测,辅助和优化人工检修,为列车预测性维护提供数据支撑。地铁车辆轨旁综合检测由轮对动态检测、受电弓动态检测、360°动态图像检测三部分组成。能对地铁车辆轮对直径和踏面磨损情况进行检测;对地铁车辆受电弓磨耗、缺口、开裂等情况进行检测;对车底部件和车侧部件的状态进行检测。

全电子联锁系统轨旁电子单元的研究

研究了将全电子轨旁电子单元置于室外现场,与信号基础设备构成机电一体化,以实现信号设备的分散控制和系统的全电子化.对系统的通信方式、拓扑结构、供电网络以及轨旁控制单元的设计等方面进行了研究.轨旁电子单元在车站现场进行了近一年的室外运行测试,驱采室外的信号基础设备,实现信号设备和控制单元自身的实时监测,对信号轨旁系统的设计进行了验证和优化.

CTCS-3级列控系统轨旁设备仿真子系统的设计与实现

轨旁设备是列车控制系统中的重要组成部分,它可为列车控制系统提供地面应答器信息和轨道电路信息,以保证列车安全可靠地运行。本文主要对CTCS-3级列控系统中的轨旁设备进行研究,在CTCS-3级列控系统仿真平台的基础上,设计并实现了轨旁设备仿真子系统,最终达到了测试CTCS-3级列控设备的目的。

电务轨旁设备外观巡检图像增强算法

提出一种变尺度Retinex(VSR)算法,实现对电务轨旁设备外观巡检图像的增强处理。首先对采集到的亮度不均的巡检图像进行全局自适应伽马校正;然后再对其进行基于Retinex算法的局部变尺度滤波,局部滤波器的高斯核函数尺度随之自适应改变,以最大限度地抑制Retinex算法带来的灰度溢出效应和光晕效应。采用该算法对高柱信号机、矮柱信号机、信号标志牌、信号箱盒和隧道漏缆等的巡检图像进行增强处理,并与具有类似功能的CLAHE,GF,IR,SSR,MSR,MSMCR算法的处理结果进行对比。结果表明:无论是图片的清晰度,还是局部对比度,VSR算法明显优于其他算法。VSR算法能有效校正巡检图像的亮度不均匀现象,并最大限度地抑制灰度溢出效应与光晕效应,使巡检图像中因局部亮度反差所掩饰的有用信息显示出来,从而提升巡检图像的显示质量,以利于巡检图像的浏览和后续智能分析。

现代有轨电车轨旁控制器的研究

结合信号控制技术发展与现代有轨电车的特点,对现代有轨电车正线道岔控制系统和路口优先控制系统进行了研究和分析,提出一种现代有轨电车轨旁控制器的设计方法,为设计和实现轨旁控制器以及有轨电车信号系统的研究提供了参考。

轨旁摩擦控制剂传递效果的计算方法

在我国铁路路网中,存在着大量的小半径曲线,小半径曲线加剧了钢轨磨耗和损伤,增加了钢轨的养护作业成本,给列车的安全运行产生较大的影响。轨旁摩擦控制是通过涂覆板施加摩擦控制剂,来降低轮轨间摩擦系数,实现减少钢轨磨耗、延长钢轨寿命等目的。本文在日本铁道总研试验研究的基础上,针对轨旁摩擦控制的特点,提出了摩擦控制剂传递效果的计算方法,仿真分析了轨旁摩擦控制中各项因素对于传递效果的影响,为轨旁摩擦控制的工艺参数选择提供理论支持。

CBTC系统轨旁设备布置研究

轨旁设备的布置是CBTC系统设计的关键部分,通过建立轨旁设备布置的数学模型,定量分析其对列车追踪距离和追踪间隔的影响,得出信号机、计轴器和应答器之间的位置相互制约关系,从而科学地提出CBTC系统的轨旁设备布置方案。最后通过仿真验证平台验证了布置方案的合理有效。