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。

ZPW-2000轨道电路在分相区设置区段长度的分析

列车运行在分相区时,处于无电滑行状态,若钢轨轨面生锈,则无法通过牵引电流击穿锈蚀层,使得ZPW-2000轨道电路易出现分路不良现象。针对分相区轨道电路的应用场景,从信号抗干扰性、提高分路灵敏度等角度综合评估,提出了分相区设置轨道区段长度的建议值,为现场工程设计提供参考。

ZPW-2000轨道电路与QJK-JS结合问题分析

ZPW-2000轨道电路和QJK-JS(区间综合监控系统)作为信号系统的重要组成部分,前者能够实时追踪和监测列车运行位置,后者实现列车在区间运行“三点”检查,都是保障列车安全运行的重要装备,其稳定性、可靠性与列车运行安全和正常秩序息息相关。通过对ZPW-2000轨道电路与QJK-JS结合问题案例进行分析,提出施工质量源头控制措施,把问题解决在设备开通运营前,保证ZPW-2000轨道电路稳定、可靠投入使用,保障列车运行安全。

基于Simulink的ZPW-2000轨道电路仿真分析

轨道电路是我国铁路列车运行控制系统的关键设备之一,在此基于Simulink建立了ZPW-2000轨道电路仿真模型,并实现了轨道信号的调制与解调。在模型基础上,分析了室外环境及故障对轨道电路性能的影响。结果表明,道床电阻值降低至0.7Ω/km时,轨道电路"红光带"故障发生;3个及其以上补偿电容断线时,轨道电路将产生错误的占用信息;电气绝缘节破损会造成机车信号设备受到干扰,破损严重时列车会收到相邻区段的错误控制信息。仿真结果与现场测试数据的比较,验证了该模型的准确性,通过该文方法,可为铁路现场的维护及调试工作提供技术支持。

基于MSP430单片机相位连续的ZPW2000轨道电路移频信号产生

讨论了连续相位移频信号的时域与频域特性,并给出中心频率分量的相对幅度。为了设计出铁路专用连续相位的移频信号,利用美国德州仪器(TI)16位超低功耗单片机MSP430系列单片机控制AD9832产生连续相位的FSK移频信号,并用铁路专用ZPW2000测试仪表进行了测量,测量结果表明,无论是载频还是低频,误差均不大于0.05 Hz,完全满足铁路移频误差不大于0.1 Hz的要求,为铁路运输提供理论和实践应用。

基于改进型Duffing振子模型的ZPW-2000移频信号检测方法研究

为了解决传统Duffing振子检测系统中由于待测信号存在初相角而导致可能出现检测盲区的问题,通过分析Duffing方程得到检测盲区所处的范围,提出一种构造相移量的方法实现检测盲区的消除,仿真验证了该方法的可行性。将改进后的Duffing振子检测系统运用于ZPW-2000移频信号的检测,分别给出载频与低频的检测步骤。仿真结果表明,构造相移量的方法可实现对具有任意初相角的ZPW-2000移频信号的检测,在低频检测环节提出一种基于Hilbert变换包络检测的方法,得到了精确的低频信号。将此方法与传统方法进行比较,发现其检测信噪比至少提高30dB。

基于粗糙集和模糊认知图的ZPW-2000轨道电路故障诊断

针对目前由人工分析监测数据进行ZPW-2000轨道电路故障判别存在判别效率低、判别周期较长、对数据分析所依赖的人员经验程度高的缺陷,将粗糙集理论和模糊认知图的概念引入ZPW-2000轨道电路的故障判别中,通过主分量启发式算法对原始故障数据进行属性约简,得到故障特征参数,利用模糊认知图构建出基于属性约简和模糊认知图的分类器,并在此过程中利用自适应遗传算法完成FCM权重的学习。通过仿真实验验证,在模糊认知图的基础上利用粗糙集进行特征的提取,再对ZPW-2000轨道电路故障进行诊断,这种方法是有效可行的,并与人工分析故障数据进行诊断的方法进行比较,发现基于属性约减和模糊认知图的分类器有较高的故障识别率以及较短的诊断时间。

基于ZPW-2000无绝缘轨道电路的机车信号新技术研究

近年来,随着铁路建设的跨越式发展,对机车信号设备显示的准确性和工作的可靠性提出了更高的要求,机车信号正朝着主体化的方向发展,研制和发展适合我国铁路ZPW-2000无绝缘轨道电路的机车信号成为了迫切需要。采用数字信号处理(DSP)技术实现对机车信号波形的谱分析,利用可靠的硬件和软件技术实现机车信号的安全性、实时性和高精度要求。基于ZPW-2000无绝缘轨道电路的机车信号的安全性、可靠性、实时性和高精度可以满足我国铁路发展的需要。随着我国铁路的大力发展,ZPW-2000无绝缘轨道电路和主体化机车信号得到大力推广,国产主体机车信号的时代已经到来。

基于改进型Duffing振子的ZPW-2000移频信号检测

研究目的:针对传统Duffing振子在ZPW-2000移频信号检测时存在小频率参数限制、初相角导致的检测盲区及对检测结果只是定性判断的问题,本文在检测方法上做出改进,得到一种改进型Duffing振子检测系统。研究结论:(1)对传统Duffing方程进行广义时间尺度变换,得到可检测任意频率信号的检测模型;(2)对待测信号存在初相角而可能使检测出现盲区的情况,使内策动力产生一定的相移量来实现检测盲区的消除;(3)为了得到准确的检测结果,在对相图及时域图定性判断的基础上,提出一种基于检测统计量的定量方法对检测结果实现精确判定,通过仿真验证得出此方法的检测精度高于定性判断;(4)将改进后的Duffing振子检测系统首次应用于ZPW-2000移频信号的检测,给出了检测步骤,仿真结果表明改进后的Duffing振子检测系统可在低信噪比下实现ZPW-2000移频信号的检测;(5)本研究成果可在强噪声背景条件下进行ZPW-2000移频信号的准确检测。

基于NSGA2算法的ZPW2000A轨道电路维修策略优化研究

针对ZPW2000A轨道电路传统维修的低可靠性和高维修费用问题,提出ZPW2000A维修策略多目标优化模型,对其维修策略进行优化。该模型采用求不交化最小路集方法求ZPW2000A的可靠度;考虑维修活动对系统可靠性和维修费用的影响,推导出ZPW2000A系统可靠度和维修费用表达式。将系统的可靠性和维修费用作为优化目标,采用非劣排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行优化计算,为决策者提供多种选择,并与传统方法进行对比,验证了该方法的有效性。

ZPW-2000轨道电路移频信号调制解调优化方法的研究

ZPW-2000轨道电路移频信号是我国高速列车运行线路中保障行车安全的重要信息系统,为保证移频信号的高效准确传输,结合目前正在使用的一些算法,分析了复调制细化的快速傅立叶变化和线性Z变换的信号处理方法,并结合算法的优点,对移频信号采用ZFFT和CZT相结合的方法进行处理.最后用变步长自适应滤波器对低频信号进行解调,采用虚拟仪器进行仿真,结果显示移频信号中的谐波分量得到有效抑制,突出了中心频率的幅值,实验验证了该方法的可靠性.

基于变步长阵发混沌的ZPW-2000低频信号检测方法研究

针对常规混沌阵列检测轨道移频信号所带低频信息存在复杂度高和精确性低的问题,对常规方法进行改进,提出了一种基于变步长阵发混沌的低频信号检测方法,该方法只运用一个Duffing振子,通过设置一组步长可以覆盖整个待检测低频信号所在频段的序列,来实现对轨道低频信号的检测。结合Duffing混沌系统检测信号的优越性,分析了利用变步长阵发混沌法检测低频信号的可行性,给出了此方法检测低频信号的步骤,并从理论上计算了可发生阵发混沌的步长序列,然后利用Matlab/Simulink搭建仿真模型进行仿真验证。结果表明,可用变步长阵法混沌法对低频信号进行检测。最后再利用阵发混沌周期法对仿真结果进行进一步研究,得出精确的低频信号。变步长阵发混沌法的检测性能在精确性及系统复杂度方面都优于传统的轨道低频信号检测方法,并且可以实现低信噪比下低频信号的检测。

ZPW-2000轨道电路故障诊断算法应用研究

为预防铁路安全事件的发生,设计ZPW-2000轨道电路故障诊断系统的总体结构,明确4大组成部分,包括数据预处理、数据分析、数据服务及数据应用。首先,通过改进的旋转门转换(SDT)算法对轨道电路电气特性数据进行数据压缩;其次,分段线性拟合轨道电路不同状态下的模拟量数据,计算得到特征值;最后,通过密度聚类的特征提取方法诊断轨道电路故障,并通过系统验证9种常见轨道电路故障。结果表明:改进的SDT算法可以有效对轨道电路电气特性数据进行数据压缩,压缩后的数据经过分段拟合后可以有效提取特征值,应用密度聚类算法可以生成诊断模型,提升轨道电路故障诊断的准确性,从而提高信号设备维护效率和维护水平。

ZPW-2000轨道电路在站联轨道区段的应用

分析ZPW-2000轨道电路应用到站间联系轨道区段存在的问题,针对问题,结合通辽西与北西线路所站间轨道电路的工程设计情况,提出切实可行的解决方案,对今后类似工程具有指导价值。

400km/h高速铁路ZPW-2000轨道电路器材适应性研究

ZPW-2000轨道电路作为铁路信号系统的基础关键设备之一,轨道电路器材正常工作易受牵引电流及其谐波的影响。随着列车运行速度提升至400 km/h甚至更高时,列车的牵引功率将不断增大,钢轨中的牵引回流及其谐波对轨道电路设备的干扰也将随之增大。本文分析了400 km/h高速铁路不平衡牵引电流、牵引电流及其谐波对轨道电路器材设备的影响,提出了轨道电路空芯线圈、扼流变压器适应性方案,同时给出了ZPW-2000轨道电路可靠工作时对动车组牵引电流谐波限值的要求。

ZPW-2000完整采集及故障分析模型探究

为提高ZPW-2000轨道电路维护的前瞻性、针对性及时效性,通过研究ZPW-2000轨道电路室外信息采集和信号集中监测室内采集方案,从而实现对ZPW-2000完整数据链的监测,并在智能分析系统的基础上,将室内和室外信息结合建立完整的故障分析模型。同时对室内外信息采集的安全防护进行研究。

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。

客专ZPW-2000R轨道电路应用方案研究

客专ZPW-2000A轨道电路已成功运用于国内绝大多数高铁线路,客专ZPW-2000R轨道电路亦于近期在多条高铁线路投入使用。客专ZPW-2000R轨道电路在工程应用中往往需要与客专ZPW-2000A轨道电路互联互通,而上述两种轨道电路之间、轨道电路与列控系统之间的互联互通又存在一些限制条件,成为了工程实施中的难题,因此有必要对客专ZPW-2000R轨道电路的应用方案进行研究。分析确定限制条件,列举典型工程应用场景,提出多种应用方案,并针对不同工程情况推荐应用方案。研究结果表明:提出的调整区间管辖分界点、设置机械绝缘节、分设列控中心、增设区间信号中继站等四种方案可解决已知典型工程案例中客专ZPW-2000R轨道电路的应用难题。