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。

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。

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。

ZPW-2000区间轨道电路小轨电压波动原因研究

介绍ZPW-2000轨道电路在我国高铁中的应用情况,针对其小轨区段电压波动给日常维护与现场使用造成的困难,从防雷接地和传输通道两个方面探究电压波动原因,并制定相应的解决措施。

考虑高频损耗的ZPW-2000A轨道电路暂态响应分析

针对ZPW-2000A轨道电路高频损耗下暂态响应采用现有方法存在的计算难度大、耗时长的问题,提出在复频域内轨道电路接收端轨面电压的求解方法。首先,基于传输线理论,建立轨道电路传输线模型;其次,利用该模型及节点导纳法,得到节点导纳时域方程并对其进行拉普拉斯变换,考虑高频损耗后将复频域方程变换解耦,求得轨道电路接收端轨面电压复频域解;最后,采用傅里叶变换及Q-D算法,得到轨面电压时域解。在对求解方法进行验证的基础上,分析高频损耗、频率、分路电阻、调谐区状态和道床电阻等因素对轨道电路暂态响应的影响。结果表明:与时域有限差分法对比,求解方法的误差在8%以内,且计算耗时短;考虑高频损耗的轨道电路接收端轨面电压小于未考虑高频损耗;轨面电压降随分路电阻的增大而减小,而随道床电阻的增大而增大。求解方法可以准确、高效地分析高频损耗下ZPW-2000A轨道电路暂态响应,可为轨道电路的暂态响应分析提供理论参考。

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。

补偿电容故障对ZPW-2000A轨道电路影响分析

ZPW-2000A轨道电路超过300 m区段需要设置补偿电容,补偿电容可与钢轨的电感形成串联谐振,使钢轨趋于纯阻性,降低钢轨的阻抗,提高钢轨上信号传输的能量。补偿电容故障后,会影响轨道电路调整、分路、机车电流等轨道电路性能。通过轨道电路仿真计算平台,对电容断线、电容容值下降的故障情况下,轨道电路的性能进行定量分析,并得到电容故障后,轨道电路调整、分路、机车电流的变化规律。

基于OC-SVM与DNN相结合的ZPW-2000R轨道电路故障诊断研究

针对轨道电路故障诊断准确率低且高质量故障数据难以收集等问题,提出一种基于单分类支持向量机(OC-SVM)与深度神经网络(DNN)相结合的故障诊断方法.该方法使用OC-SVM模型对数据进行单分类识别,将正样本数据输入到DNN模型进行训练和预测,为负样本数据添加标签并收集.利用ZPW-2000R轨道电路信号数据进行大量实验,结果表明OC-SVM模型能精确地识别出正负样本数据,DNN模型能准确高效地诊断出15种数据类型,且准确率高达99%.与粒子群算法优化支持向量机、卷积神经网络、堆叠自编码器3种故障诊断方法相比,该组合方法的准确率更高,诊断效果更稳定.

基于ZPW-2000G轨道电路受端电缆侧小轨监测电压波动的优化处理

介绍基于ZPW-2000G轨道电路受端电缆侧小轨监测电压波动的优化处理。结合系统和设备原理,对现场应用中的实际案例分析。通过优化敏感设备软件,减少干扰信号对监测电压的影响,并通过试验进行验证。

ZPW-2000A型无绝缘轨道电路调谐区故障分析研究

介绍ZPW-2000A型无绝缘轨道电路调谐区电路的工作原理,总结分析调谐区设备元器件特性不良、物理连接失效两种典型的故障案例,结合两种故障场景分别进行模拟试验,分类论证对轨道电路电压的影响,为铁路电务人员日常处理ZPW-2000A型无绝缘轨道电路调谐区故障提供参考。

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。

ZPW-2000R轨道电路通信数据分析方法设计与工具实现

通信编码ZPW-2000R轨道电路实时记录并存储全部通信原始数据用于设备维护及故障分析。然而通信数据抽象繁杂,直接分析数据难度较大。针对此问题,设计了一种通信数据的有效分析方法,并利用该方法开发了分析工具软件,能够自动实现数据的解析、分析,以及可视化显示,显著提高了现场维护效率。

ZPW-2000R移频自动闭塞及站内电码化调试方法

ZPW-2000R无绝缘移频自动闭塞是辅助调度来进行地面线路行车许可信息、实现列车占用检查的设备,其是否可以平稳安全的运行直接影响到调度的效率及铁路的安全性。探讨了一些关于ZPW-2000R移频自动闭塞及站内电码化的调试方法。

关于ZPW-2000A/K型轨道电路雨季“红光带”及道床漏泄整治技术方案研究

通过选取兰渝线ZPW-2000A/K型轨道电路道床漏泄严重情况和“红光带”状况的轨道电路区段,通过搭建轨道电路仿真计算模型与实地采样对比测试验证分析在25μF和50μF两种补偿电容配置下的轨道电路常规性能,评估两种配置下ZPW-2000A/K型轨道电路对低电阻道床的适应能力,研究增强ZPW-2000A/K型轨道电路在低电阻道床漏泄环境下运行能力的有效方法。

利用集中监测快速判断ZPW-2000A区段断轨故障

我国北方地区冬季寒冷,夜晚断轨多发,工务部门处理应对起来有一定的困难,对正常的铁路运输造成了一定的影响。断轨发生的位置往往远离值班点,利用现有集中监测设备,快速准确定位断轨位置,对于工电配合,快速处理故障势在必行。

ZPW-2000A轨道电路断轨态分析

轨道电路断轨态接受端电压阈值的界定是影响断轨检测系统可行性及可靠性的关键因素。针对ZPW-2000A轨道电路的断轨态进行仿真分析,在轨道电路断轨态数学模型的建立中考虑了电气绝缘节的等效阻抗以及补偿电容等单元对轨道电路传输特性的影响,利用分布参数模型法推导得出其传输矩阵参数。并在不同的道床电阻和断轨点条件下,利用Matlab软件仿真分析了ZPW-2000A轨道电路断轨态接受端轨面电压的变化。结果表明道床电阻和断轨点位置是影响轨道电路接受端轨面电压的两个重要因素,随着道床电阻和断轨点的变化,断轨态接受端电压始终存在着一个极大值。该仿真模型的建立及其分析方法为ZPW-2000A轨道电路断轨检测的阈值确定提供了一定的依据。

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。