基于极限学习机的轨道电路补偿电容故障检测
发布时间：2021-02-28 19:47
轨道电路作为重要信号设备,其工作状态决定了铁路系统是否能够正常运行。而补偿电容主要作用就是降低信号在钢轨上传输过程产生的无功功率,提高轨道电路的“信干比”,使移频信号在钢轨上传输距离增长。补偿电容失效可能造成红光带故障,危及行车安全。目前,针对补偿电容的故障检测,主要研究点集中在使用分路态机车信号感应电压幅值包络对故障电容进行定位。本文立足于轨道电路调整状态,通过建模并分析了容值下降时接收端电压的变化,提出基于地面设备的容值估算的方法。具体研究内容如下:（1）以ZPW-2000A轨道电路实验线为研究对象,建立了轨道电路各结构的四端网络模型,并通过级联模型得到调整状态下轨道电路信号传输模型。随后对补偿电容的容值下降故障进行了仿真分析。（2）通过增加阻抗模拟轨道电路实验线补偿电容的容值下降,并使用基于LABVIEW的软硬件设备对各参量电压数据进行采集。在采集数据的基础上对模型的准确性进行验证。（3）针对运营线轨道电路建立了四端网络模型。分析了各位置补偿电容容值下降及断线时,接收端电压的变化,以及补偿电容容值的设置原则。（4）介绍了极限学习机（ELM）算法的结构及原理,针对其泛化能力弱的问题...
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
峨眉校区轨道电路实验线设备3.2调整态轨道电路实验线建模轨道电路设备的四个端点均可以两两对地构成端口，也就是四端网[46]
西南交通大学硕士研究生学位论文 第21页单纯的数据测量，还是通过编程语言进行虚拟仪器的实现，LabVIEW都为我们展现了强大的数据处理能力及实际应用能力。图形化的编程语言实现了人机交互，极大地方便了设计师的使用。数据存储、转换的多样性丰富了使用者的选择[46]。本文中的被测轨道电路信号载频为 1700Hz，根据奈奎斯特定理，在采集模块中设置采样频率为50000，采样点数为 50000。
图 3-10 数据采集过程4 模型准确性验证本次实验为期 40 天，共采集数据 60 组。由于采样频率高，数据量大。在前据进行处理时，提取每个“周期”的有效值，存储于 EXCEL 表中，为模型准证准确性做准备。轨道电路实验线的基本参数如表 3-5 所示。表 3-5 轨道电路实验线参数载频主轨道区段长度调谐区长度传输电缆长度匹配变压器变比补偿电容个数 补偿电容间距 容值700Hz 171m 29m 10km 1:9 2 85m 55u表 3-6 模型计算量与测试量比对监测参量名称 计算量（V） 测试量（V） 绝对误差 相对误差轨入电压 2.40 2.35 -0.05 -2.12%主轨出电压 1.18 1.28 0.1 7.81%小轨出电压 0.89 0.91 0.02 2.19%
【参考文献】：
期刊论文
[1]坚持以人民为中心 做好交通强国铁路先行的践行者[J]. 张丽萍. 理论学习与探索. 2018(06)
[2]基于SVDD和灰色预测的ZPW-2000A轨道电路设备寿命预测研究（英文）[J]. 王瑞峰,贾楠. Journal of Measurement Science and Instrumentation. 2018(04)
[3]轨道电路补偿电容失效模式分析[J]. 孟景辉,侯月彬. 中国铁路. 2018(07)
[4]简谈贵广高铁广东段ZPW-2000A轨道电路标调[J]. 刘志军. 铁路通信信号工程技术. 2018(02)
[5]高铁ZPW-2000A轨道补偿电容短路故障的处理[J]. 徐俊岐. 铁道通信信号. 2017(06)
[6]基于WA-ELM的网络流量混沌预测模型[J]. 胡竟伟. 微电子学与计算机. 2017(06)
[7]简谈运用机车信号数据实现补偿电容检测[J]. 高璇. 铁路通信信号工程技术. 2016(06)
[8]基于极限学习机的分类算法及在故障识别中的应用[J]. 裘日辉,刘康玲,谭海龙,梁军. 浙江大学学报(工学版). 2016(10)
[9]改进式混合增量极限学习机算法[J]. 王超,王建辉,顾树生,张宇献,武玮. 控制与决策. 2015(11)
[10]基于PCA和多变量极限学习机的轴承剩余寿命预测[J]. 何群,李磊,江国乾,谢平. 中国机械工程. 2014(07)
博士论文
[1]轨道电路故障预测与健康管理关键技术研究[D]. 黄赞武.北京交通大学 2013
硕士论文
[1]基于动态多轮对分路建模的ZPW-2000轨道电路故障诊断研究[D]. 傅佳伟.西南交通大学 2018
[2]基于极限学习机的过程监控方法研究[D]. 罗丹.华南理工大学 2018
[3]无绝缘轨道电路多补偿电容故障快速诊断方法[D]. 徐侃.北京交通大学 2017
[4]基于神经网络的轨道电路补偿电容故障诊断研究[D]. 周洋.西南交通大学 2017
[5]ZPW-2000A型无绝缘移频轨道电路智能故障诊断方法研究[D]. 王秋实.西南交通大学 2017
[6]ZPW-2000A无绝缘轨道电路建模与仿真[D]. 池鹏举.西南交通大学 2017
[7]补偿电容对JTC可靠性的影响分析及配置优化[D]. 陈琛.北京交通大学 2017
[8]极限学习机理论与算法研究[D]. 张海霞.沈阳航空航天大学 2017
[9]基于粗糙集理论和MSVM的绝缘节破损预测的研究[D]. 肖自强.兰州交通大学 2016
[10]无绝缘轨道电路补偿电容状态实时监测的研究[D]. 吴蒙.北京交通大学 2016
本文编号：3056362
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
峨眉校区轨道电路实验线设备3.2调整态轨道电路实验线建模轨道电路设备的四个端点均可以两两对地构成端口，也就是四端网[46]
西南交通大学硕士研究生学位论文 第21页单纯的数据测量，还是通过编程语言进行虚拟仪器的实现，LabVIEW都为我们展现了强大的数据处理能力及实际应用能力。图形化的编程语言实现了人机交互，极大地方便了设计师的使用。数据存储、转换的多样性丰富了使用者的选择[46]。本文中的被测轨道电路信号载频为 1700Hz，根据奈奎斯特定理，在采集模块中设置采样频率为50000，采样点数为 50000。
图 3-10 数据采集过程4 模型准确性验证本次实验为期 40 天，共采集数据 60 组。由于采样频率高，数据量大。在前据进行处理时，提取每个“周期”的有效值，存储于 EXCEL 表中，为模型准证准确性做准备。轨道电路实验线的基本参数如表 3-5 所示。表 3-5 轨道电路实验线参数载频主轨道区段长度调谐区长度传输电缆长度匹配变压器变比补偿电容个数 补偿电容间距 容值700Hz 171m 29m 10km 1:9 2 85m 55u表 3-6 模型计算量与测试量比对监测参量名称 计算量（V） 测试量（V） 绝对误差 相对误差轨入电压 2.40 2.35 -0.05 -2.12%主轨出电压 1.18 1.28 0.1 7.81%小轨出电压 0.89 0.91 0.02 2.19%
【参考文献】：
期刊论文
[1]坚持以人民为中心 做好交通强国铁路先行的践行者[J]. 张丽萍. 理论学习与探索. 2018(06)
[2]基于SVDD和灰色预测的ZPW-2000A轨道电路设备寿命预测研究（英文）[J]. 王瑞峰,贾楠. Journal of Measurement Science and Instrumentation. 2018(04)
[3]轨道电路补偿电容失效模式分析[J]. 孟景辉,侯月彬. 中国铁路. 2018(07)
[4]简谈贵广高铁广东段ZPW-2000A轨道电路标调[J]. 刘志军. 铁路通信信号工程技术. 2018(02)
[5]高铁ZPW-2000A轨道补偿电容短路故障的处理[J]. 徐俊岐. 铁道通信信号. 2017(06)
[6]基于WA-ELM的网络流量混沌预测模型[J]. 胡竟伟. 微电子学与计算机. 2017(06)
[7]简谈运用机车信号数据实现补偿电容检测[J]. 高璇. 铁路通信信号工程技术. 2016(06)
[8]基于极限学习机的分类算法及在故障识别中的应用[J]. 裘日辉,刘康玲,谭海龙,梁军. 浙江大学学报(工学版). 2016(10)
[9]改进式混合增量极限学习机算法[J]. 王超,王建辉,顾树生,张宇献,武玮. 控制与决策. 2015(11)
[10]基于PCA和多变量极限学习机的轴承剩余寿命预测[J]. 何群,李磊,江国乾,谢平. 中国机械工程. 2014(07)
博士论文
[1]轨道电路故障预测与健康管理关键技术研究[D]. 黄赞武.北京交通大学 2013
硕士论文
[1]基于动态多轮对分路建模的ZPW-2000轨道电路故障诊断研究[D]. 傅佳伟.西南交通大学 2018
[2]基于极限学习机的过程监控方法研究[D]. 罗丹.华南理工大学 2018
[3]无绝缘轨道电路多补偿电容故障快速诊断方法[D]. 徐侃.北京交通大学 2017
[4]基于神经网络的轨道电路补偿电容故障诊断研究[D]. 周洋.西南交通大学 2017
[5]ZPW-2000A型无绝缘移频轨道电路智能故障诊断方法研究[D]. 王秋实.西南交通大学 2017
[6]ZPW-2000A无绝缘轨道电路建模与仿真[D]. 池鹏举.西南交通大学 2017
[7]补偿电容对JTC可靠性的影响分析及配置优化[D]. 陈琛.北京交通大学 2017
[8]极限学习机理论与算法研究[D]. 张海霞.沈阳航空航天大学 2017
[9]基于粗糙集理论和MSVM的绝缘节破损预测的研究[D]. 肖自强.兰州交通大学 2016
[10]无绝缘轨道电路补偿电容状态实时监测的研究[D]. 吴蒙.北京交通大学 2016
本文编号：3056362
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