無絕緣軌道電路故障診斷方法研究.pdf

1、無絕緣軌道電路是中國列車運行控制系統(tǒng)的基礎設備，是一種典型的安全苛求系統(tǒng)，且是影響鐵路運輸效率的關(guān)鍵因素。然而，目前軌道電路的故障診斷技術(shù)及維護手段尚不能滿足我國鐵路運輸事業(yè)發(fā)展的迫切需求，其中存在的一些“慣性故障”甚至成為鐵路安全生產(chǎn)的突出薄弱環(huán)節(jié)，開展軌道電路故障診斷方法的系統(tǒng)研究具有重要意義。
　　論文以我國鐵路系統(tǒng)廣泛應用的ZPW-2000A無絕緣軌道電路為研究對象。首先，基于二端口網(wǎng)絡理論建立了軌道電路空閑狀態(tài)時的等效電

2、路模型，并通過軌道電路模擬盤實驗數(shù)據(jù)和實際監(jiān)測數(shù)據(jù)驗證了模型的正確性;然后，總結(jié)了空閑狀態(tài)時軌道電路存在的典型故障模式，分析了故障模式與各監(jiān)測參量間的相互影響關(guān)系。對被占用狀態(tài)時的軌道電路做了類似的工作。特別地，本文基于電接觸理論對導致分路不良發(fā)生的關(guān)鍵因素——輪軌接觸電阻進行了建模分析，從理論層面對分路不良的發(fā)生機理進行了解釋。
　　在上述分析基礎上，論文重點研究了軌道電路空閑狀態(tài)時典型故障模式的故障診斷方法。首先，提出了以空閑

3、狀態(tài)時軌道電路地面監(jiān)測數(shù)據(jù)為觀測量，以支持向量機和基于組合法的多分類策略為主要方法的故障診斷方法，并給出了診斷輸出結(jié)果的概率化表示方法和考慮誤判損失時診斷結(jié)果的修正方法。針對上述方法無法實現(xiàn)補償電容故障精確定位的不足，進一步提出了以被占用狀態(tài)時軌道電路車載監(jiān)測數(shù)據(jù)（感應電壓）為觀測量，以集合經(jīng)驗模式分解和相空間重構(gòu)理論為主要方法的補償電容故障診斷方法。論文通過仿真數(shù)據(jù)、模擬盤實驗數(shù)據(jù)以及現(xiàn)場實際監(jiān)測數(shù)據(jù)對上述診斷算法的性能進行了驗證，結(jié)

4、果表明本文所提出的方法對軌道電路的典型故障模式具有很好的診斷效果，對外界干擾因素具有良好的免疫能力，具有實踐應用價值和理論創(chuàng)新意義。
　　論文通過以下創(chuàng)新性工作，對軌道電路故障診斷方法體系進行了拓展與豐富:
　　(1)基于符號有向圖、獨立分量分析及線性擬合相結(jié)合的方法，給出了無絕緣軌道電路故障模式與監(jiān)測參量間影響關(guān)系的特性總結(jié)，為故障診斷方法研究提供了必要的先驗知識。
　　(2)提出了一種基于電接觸理論的輪軌接觸電阻建

5、模方法，定量研究了輪軌接觸電阻的變化機理以及與各影響因素間的關(guān)系。在理論層面對分路不良的發(fā)生機理進行了解釋，為分路不良的預測和處理提供了研究基礎。
　　(3)提出了一種以空閑狀態(tài)時軌道電路地面監(jiān)測數(shù)據(jù)為觀測量，以支持向量機和基于組合法的多分類策略為關(guān)鍵算法的軌道電路故障診斷方法，算法擴展性能好，泛化能力強。
　　(4)提出了一種基于Sigmoid函數(shù)模型和擴展的Bradley-Terry模型的診斷輸出結(jié)果的概率化表示方法，提