基于改进VMD和特征筛选的轨道电路分路不良故障诊断

发布时间：2024-03-26 20:54

　　轨道电路是铁路信号的重要基础设备,起着监督线路占用情况、列车完整性检查和向列车传递行车信息的重要作用。轨道电路分路不良故障是轨道电路占用情况的错误表示,会直接造成联锁失效,可引发重大的安全事故,造成巨大的财产和生命损失。然而,由于轨道电路分布广泛,维修环境差,任务大,分路不良故障维修存在不及时、不精确等问题,而实现轨道电路分路不良的智能诊断可缩短故障类别的辨识时间和提高辨别精度。目前,针对轨道电路分路不良故障诊断,主要研究点集中在设计合理的分类器实现故障类别的分类。本文立足于故障信号预处理和故障特征的提取两个方面,提高分类器输入特征的性能和质量,从而提高分路不良故障诊断的精度。本文主要完成以下几个方面的内容。(1)根据二端口网络理论和传输线理论,建立ZPW-2000A型无绝缘轨道电路等效模型,并用现场实测数据验证了模型的正确性。利用模型,仿真模拟了轨道电路正常和4类分路不良逐渐严重的数据,并分析分路不良对机车感应电流幅值包络的影响。(2)从基于信号处理的故障诊断理论出发,引入变分模态分解算法。从VMD对分路不良信号分解结果看,分解的模态分量去除噪声干扰和规律性变化,以奇异波形的形式展现...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 基于信号处理的故障诊断方法
        1.2.2 分路不良故障诊断研究现状
        1.2.3 研究现状分析
    1.3 研究内容及技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 分路不良故障诊断技术路线
第2章 无绝缘轨道电路基础理论及建模分析
    2.1 ZPW-2000A型无绝缘轨道电路
        2.1.1 轨道电路的结构和各部件功能
        2.1.2 轨道电路工作的原理
    2.2 轨道电路模型构建及准确性验证
        2.2.1 建模理论概述
        2.2.2 空闲状态轨道电路各部件等效模型
        2.2.3 轨道电路分路状态建模
        2.2.4 模型准确性验证
    2.3 轨道电路分路不良数据生成及影响分析
        2.3.1 分路不良故障的成因
        2.3.2 分路不良数据的获取
        2.3.3 机车信号感应电流幅值包络形态分析
    2.4 本章小结
第3章 基于VMD的分路不良信号分析
    3.1 变分模态分解
        3.1.1 基本概念
        3.1.2 VMD方法原理
    3.2 基于VMD的分路不良信号处理
        3.2.1 正常信号的VMD分解
        3.2.2 分路不良信号的VMD分解
    3.3 VMD算法重要参数的选取
        3.3.1 K值影响(α值固定)
        3.3.2 α取值的影响(K值固定)
    3.4 本章小结
第4章 基于GWO-VMD的分路不良信号处理
    4.1 灰狼优化算法
        4.1.1 灰狼群体行为
        4.1.2 算法数学描述
        4.1.3 算法流程
    4.2 基于GWO的 VMD参数寻优
        4.2.1 基于分路不良信号特征的适应度函数选择
        4.2.2 GWO优化VMD的流程
    4.3 基于GWO-VMD的分路不良信号分解结果
        4.3.1 GWO-VMD分解分路不良信号
        4.3.2 GWO算法与GA、PSO和 BA的对比
    4.4 本章小结
第5章 分路不良故障特征提取和识别
    5.1 分路不良故障特征
        5.1.1 故障特征参数
        5.1.2 故障特征的选择
        5.1.3 基于距离的分路不良故障特征评价
    5.2 分路不良特征提取和筛选
        5.2.1 时域指标
        5.2.2 能量熵指标
    5.3 支持向量机
        5.3.1 SVM二分类原理
        5.3.2 SVM多分类原理
    5.4 分路不良故障诊断流程设计
    5.5 诊断结果分析
    5.6 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文



本文编号：3939670