鐵路機車信號分析系統中的信號處理分析

【摘要】 隨著我國鐵路事業的發展，我國建成鐵路里程已成為世界第一，并且，現階段我國高鐵項目建設正在如火如荼的進行，為我國的經濟發展提供了有力的支撐。在鐵路機車運行中，機車信號分析系統中的信號處理分析是關鍵環節，其信號處理的準確性，也影響著鐵路機車運行的安全性。因此，本文將主要分析了鐵路機車信號分析系統中的信號處理的算法，以期為信號處理的研制提供借鑒，進而提高信號處理的準確性。

【關鍵詞】 鐵路機車 信號分析系統 信號處理 分析

目前，我國鐵路存在著不同制式區間自動閉塞，并具有與之相匹配的機車信號。機車信號系統主要用于機車行程內機車信號設備運行中的各種信息進行分析處理，進而方便人們對機車設備故障的維護，提高維護效率和準確率。因此，對于鐵路機車信號分析系統中的信號提取、分析、處理對鐵路機車的維護和設計具有重要意義。

一、信號處理分析

現階段，頻移鍵控是我國鐵路移頻自動閉塞采用的調制方式，其移頻信號主要有法國UM71、國產4、8、18信息四類信號。在鐵路機車的信號分析系統中，通過對經過低頻信號調制成為上、下邊頻交替化的移頻波進行數據分析，獲取低頻和上下邊頻的特征參數，進而為信號分析處理提供參考依據。通常，分析移頻信號主要有基于頻域和時域的兩種方法，而在機車信號分析系統中，不同制式的移頻信號即使在同一分析方法下，其得到的信號特征參數會有較大差異，這就要求，在鐵路機車信號系統中的信號處理分析具有一定的通用性，同時，在實際信號數據采樣時，出現現場隨機噪音疊加現象是不可避免的，進而要求了在對信號分析處理時，需要有較強的抗干擾性，以保證數據采集、分析的準確性。此外，部分移頻制式如18信息移頻，其低頻之間的頻率間隔相差僅0.5Hz，這就給信號分析處理增加了難度，要求信號處理系統有更高的精度。因此，在機車信號系統中對信號的分析處理以分析精度和準確度為原則進行。為此，我們在分析中主要采用小波的去噪算法來對數據樣本進行處理，進而運用零點計數法解調出低頻，在通過快速傅立葉計算出上下邊頻值，在實際中這種算法在信號分析中取的良好的效果。

二、小波去噪的分析

在機車信號分析系統中，對移頻信號進行多尺度分解是去噪的基本思想，也是去噪的第一步，然后設置分解后每一級細節信號的閾值Ti（i為分解后的某一級數），在對信號分析處理過程中，對于細節信號中大于設定的閾值Ti的信號，認為是有用的信號，對該信號進行保留，進入下一級的分析，反之，則認為是由噪聲產生的信號，將其置為0，予以舍棄。然后，對保留的新的大于閾值的信號進行列序，然后重新構建算法，重建信號，進而達到去噪的目的，進而得到去除噪聲的移頻信號。顯然，在去噪的分析過程中，每一級細節信號的閾值Ti是關鍵，由于選用數據的時段不同，疊加在采樣數據上的噪音也會不同，進而噪音的概率分布也會有所不同，因此，為了提高對噪音過濾的準確性，即提高閾值設置的準確性，可以選用自適應的閾值選取方案，以根據噪音的不斷變化的統計特點，來確定最合適的閾值，進而提高閾值設置的準確性，提高系統對信號分析的準確性。目前，在實際工程中，由于樣條小波具有很高的正則性和較好的線性相位特性，在信號去噪中應用廣泛，如滬杭線機車信號處理分析就采用了該方法。

三、上、下邊頻的分析

為了達到機車信號系統中信號分析的精確度要求，在信號分析中，還要考慮頻譜泄漏信號處理的影響。假設N個過濾波器對輸入序列x（n）的濾波處理，信號采樣周期為T，則，第k個等效濾波器的幅頻特性有公式可以表示為：

由上述公式可以看出，若取信號的整倍周期，即Ti=NT，則可以得到周期信號基頻f0=1/NT，則信號的第k次諧波分量kf0只有通過k個等效濾波器時增益為1，其余均為0，此時，沒有發生頻譜泄漏現象，若不是整倍周期，很顯然，會發生頻譜泄漏問題，從中可以看出，在解決頻譜泄漏問題中，對信號整周器節段分析是最有利的方案。但由于，不同移頻制式、不同軌道的上下邊頻都會變化很大，整周期截取信號不容易做到，因此，在信號分析時，可先對采樣序列x（n）加窗處理，然后做離散傅立葉變換運算，進而減弱頻譜泄漏。在實際應用中，不論采用哪種分析方法，不同的技術只能對泄漏的抑制程度不同，不能完全消除。因此在實際應用中，為提高精度，需要找到合適的信號處理方法。

結束語：綜上所述，在鐵路機車信號分析系統中信號的處理一方面要注意采集信號的去噪，提高信號處理準確性，另一方面，移頻信號頻譜的泄漏，選用合適的函數算法，進而提高信息處理的精度。并且在實際的應用中，通過上述方法的分析，也取得了良好的效果。

參 考 文 獻

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