故障诊断技术及其在轨道电路中的应用

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交通运输

作者：赵林海编着
出版社：北京：北京交通大学出版社
出版年份：2013
ISBN：9787512115934
页数：256 页

图书介绍：本书以轨道电路这一列车运行控制系统中的关键设备为研究对象，分别介绍了基于模型、信号处理和知识等3类故障诊断方法的基本原理及其在轨道电路中的应用，主要内容包括：离散二进小波分解，小波包分析，经验模式分解等信号采集和调理技术；观察器和卡尔曼滤波器，等价空间和参数估计等基于模型的故障诊断方法；主成分分析们自适应最优核时-频分布，连续小波变换等基于时域、频域和时-频域信号处理的故障诊断方法；专家系统、神经网络、故障树、遗传算法和信息融合等基于知识的故障诊断方法，以及铁路综合检测车系统、机车信号记录器数据地面分析体统、机车信号远程监控系统等与当前轨道电路故障诊断密切相关的主要诊断系统。查看图书目录点击购买PDF全本电子书上一篇：汽车冲压件制造技术下一篇：微型汽车检修技术问答 《故障诊断技术及其在轨道电路中的应用》目录 标签：编着轨道电路诊断故障

第1章绪论1

1.1故障与故障诊断1

1.1.1故障诊断的意义1

1.1.2故障与故障类型2

1.1.3故障诊断及其实现过程8

1.2故障诊断方法分类10

1.3故障诊断与RAMS的关系15

1.3.1性能指标15

1.3.2 RAMS的基本概念16

1.3.3维护方式分类20

1.3.4故障诊断与系统可靠性的关系22

1.3.5故障诊断与系统维修性和可用性的关系22

1.3.6 故障诊断与系统安全性的关系23

1.4轨道电路及其故障诊断的意义23

1.5本书结构体系与特色29

第2章基于信号处理的故障诊断方法31

2.1引言31

2.2信号采集技术32

2.2.1信号及其分类32

2.2.2传感器及其分类35

2.2.3传感器的性能参数及要求38

2.3信号调理技术39

2.3.1模拟／数字转换39

2.3.2基于数字滤波器的信噪分离40

2.3.3基于离散二进小波的信号降噪46

2.3.4基于小波包分析的信噪分离52

2.3.5基于EMD的信号分解与趋势去除56

2.4基于信号时域分析的故障诊断58

2.4.1诊断流程58

2.4.2信号的幅值域分析59

2.4.3信号的相关域分析61

2.4.4信号的非线性分析66

2.5基于信号频域分析的故障诊断72

2.5.1诊断流程72

2.5.2信号的频域分析73

2.5.3轨道电路信号频谱及其特点74

2.5.4轨道电路信号异常的频谱表现77

2.6基于时-频域分析的故障诊断78

2.6.1诊断流程78

2.6.2短时傅里叶变换82

2.6.3连续复小波变换83

2.6.4 Wigner-Ville分布88

2.7实例1：基于时-频分析的补偿电容故障诊断方法92

2.7.1补偿电容故障对机车信号感应电压幅值包络的影响分析92

2.7.2机车信号感应电压幅值包络的等效回归模型93

2.7.3补偿电容断线故障诊断方法95

2.7.4实验验证96

2.8实例2：基于信号奇异性的轨道电路信号畸变分析99

2.8.1轨道电路信号的奇异性分析99

2.8.2基于Coif5小波的轨道电路信号奇异性分析100

2.8.3实验验证102

2.9实例3：基于虚拟仪器的轨道电路信号综合检测方法104

2.9.1概述104

2.9.2系统硬件构成106

2.9.3系统软件设计107

2.9.4实验验证110

第3章基于模型的故障诊断方法112

3.1引言112

3.1.1解析冗余与系统故障模型112

3.1.2基于模型的故障诊断原理116

3.2基于状态估计的故障诊断123

3.2.1基于观测器的故障诊断124

3.2.2基于Kalman滤波器的故障诊断131

3.2.3基于未知输入观测器的故障诊断133

3.3基于等价空间的故障诊断136

3.4基于参数估计的故障诊断140

3.5实例：采用基于模型的故障诊断法对无绝缘轨道电路单个补偿单元的故障诊断144

3.5.1补偿单元建模144

3.5.2基于观测器的补偿单元故障诊断的实现147

3.5.3基于等价空间的补偿单元故障诊断的实现151

3.5.4基于参数估计的补偿单元故障诊断的实现153

第4章基于知识的故障诊断方法159

4.1基于专家系统的故障诊断159

4.1.1概述159

4.1.2专家系统基本结构160

4.1.3专家系统基本工作原理164

4.1.4基于专家系统的故障诊断实现方法168

4.2基于神经网络的故障诊断170

4.2.1概述170

4.2.2神经网络的基本原理170

4.2.3基于神经网络的故障诊断实现方法179

4.3基于故障树的故障诊断181

4.3.1概述181

4.3.2故障树的建造182

4.3.3故障树的数学模型184

4.3.4故障树的定性分析187

4.3.5故障树的定量分析189

4.3.6基于故障树的轨道电路故障分析示例191

4.4基于遗传算法的故障诊断193

4.4.1概述193

4.4.2遗传算法基本原理194

4.4.3基于遗传算法的故障诊断基本原理202

4.5基于信息融合的故障诊断203

4.5.1概述203

4.5.2基于D-S证据推理的信息融合205

4.5.3基于信息融合的故障诊断基本原理207

4.6实例1：基于BP神经网络的调谐单元故障诊断210

4.6.1调谐单元故障下的机车信号感应电压幅值包络的仿真分析210

4.6.2基于BP神经网络的调谐单元故障诊断算法212

4.6.3实验验证216

4.7实例2：基于专家系统的轨道电路信号故障诊断方法219

4.7.1机车信号管理信息系统219

4.7.2系统结构220

4.7.3检测流程222

4.7.4实验验证223

4.8实例3：基于遗传算法的补偿电容综合故障诊断224

4.8.1补偿电容对机车信号感应电压幅值包络的影响224

4.8.2基于遗传算法的补偿电容故障诊断基本原理225

4.8.3算法验证229

第5章与轨道电路相关的故障诊断系统232

5.1铁路综合检测车系统232

5.1.1轨道电路检测子系统232

5.1.2补偿电容检测子系统236

5.2机车信号记录器数据地面分析系统238

5.2.1系统构成239

5.2.2记录信息240

5.2.3基本功能与轨道电路故障案例分析241

5.3机车信号远程监控系统246

5.3.1系统构成与工作原理246

5.3.2与轨道电路相关的状态信息监测248

参考文献250

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摘要：本文以“故障诊断技术及其在轨道电路中的应用.pdf电子书版文档下载”为中心，详细阐述了故障诊断技术在轨道电路中的应用及其重要性。文章从故障诊断技术的原理、应用领域、实施步骤以及未来发展趋势四个方面进行了深入探讨，旨在为轨道电路的故障诊断提供理论支持和实践指导。

1、故障诊断技术原理

故障诊断技术是一种通过对系统进行监测、分析和判断，以确定系统是否存在故障，并找出故障原因的技术。其基本原理包括：数据采集、信号处理、特征提取、故障识别和故障定位。在轨道电路中，故障诊断技术通过对轨道电路的实时监测，实现对故障的快速定位和诊断。

故障诊断技术首先需要采集轨道电路的运行数据，包括电流、电压、温度等参数。然后，通过信号处理技术对采集到的数据进行滤波、放大、压缩等处理，提取出有用的信息。接着，利用特征提取技术从处理后的数据中提取出故障特征，如异常波形、异常频率等。最后，通过故障识别和故障定位技术，确定故障的具体位置和原因。

故障诊断技术的原理决定了其在轨道电路中的应用效果，是实现轨道电路安全、稳定运行的关键技术之一。

2、故障诊断技术应用领域

故障诊断技术在轨道电路中的应用领域主要包括以下几个方面：

（1）轨道电路状态监测：通过对轨道电路的实时监测，及时发现轨道电路的异常情况，为维护人员提供故障预警。

（2）故障定位：在轨道电路发生故障时，快速定位故障位置，缩短故障处理时间，提高铁路运输效率。

（3）故障分析：对故障原因进行分析，为轨道电路的维护和改进提供依据。

（4）预防性维护：根据故障诊断结果，制定预防性维护计划，降低故障发生率。

3、故障诊断实施步骤

故障诊断技术在轨道电路中的实施步骤主要包括以下几步：

（1）系统设计：根据轨道电路的特点，设计合适的故障诊断系统，包括传感器、数据采集器、处理器等。

（2）数据采集：通过传感器采集轨道电路的运行数据，包括电流、电压、温度等参数。

（3）信号处理：对采集到的数据进行滤波、放大、压缩等处理，提取出有用的信息。

（4）特征提取：从处理后的数据中提取出故障特征，如异常波形、异常频率等。

（5）故障识别和定位：通过故障识别和定位技术，确定故障的具体位置和原因。

（6）故障处理：根据故障诊断结果，采取相应的措施进行处理。

4、故障诊断技术发展趋势

随着科技的不断发展，故障诊断技术在轨道电路中的应用将呈现以下发展趋势：

（1）智能化：故障诊断技术将向智能化方向发展，实现自动识别、自动定位和自动处理故障。

（2）集成化：故障诊断系统将与其他系统（如信号系统、通信系统等）进行集成，提高整体性能。

（3）网络化：故障诊断技术将通过网络化实现远程监控、远程诊断和远程维护。

（4）绿色化：故障诊断技术将注重环保，降低对环境的影响。

总结：

故障诊断技术在轨道电路中的应用具有重要意义，可以有效提高轨道电路的安全性和稳定性。本文从故障诊断技术原理、应用领域、实施步骤以及未来发展趋势四个方面进行了详细阐述，为轨道电路的故障诊断提供了理论支持和实践指导。

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