ZPW-2000A軌道電路故障診斷實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

徐曉濱, 李世寶, 孫新亞

(1. 杭州電子科技大學(xué) 自動(dòng)化學(xué)院， 浙江 杭州　310018;2. 清華大學(xué) 信息技術(shù)研究院軌道交通控制技術(shù)研究中心, 北京　100084)

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ZPW-2000A軌道電路故障診斷實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

徐曉濱1,2, 李世寶1, 孫新亞2

(1. 杭州電子科技大學(xué) 自動(dòng)化學(xué)院， 浙江 杭州310018;2. 清華大學(xué) 信息技術(shù)研究院軌道交通控制技術(shù)研究中心, 北京100084)

介紹了鐵路列車運(yùn)行控制與地車通信核心設(shè)備ZPW-2000A軌道電路的工作原理與主要故障,設(shè)計(jì)了一套針對(duì)該類復(fù)雜電子設(shè)備的故障診斷實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。該平臺(tái)由軌道電路實(shí)物模型、多通道數(shù)據(jù)采集裝置和基于LabVIEW的故障監(jiān)測(cè)軟件平臺(tái)組成。該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)涵蓋了軌道電路故障模擬、數(shù)據(jù)采集、處理、顯示,以及基于LabVIEW的故障診斷算法設(shè)計(jì),有助于學(xué)生深入理解工業(yè)電子設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和智能信息處理方法、掌握測(cè)控技術(shù)在復(fù)雜電子電路中的應(yīng)用,有利于培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

軌道電路； 故障診斷； 狀態(tài)監(jiān)測(cè)； 模糊推理

1　ZPW-2000A型軌道電路和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)簡介

作為列車運(yùn)行控制與鐵路通信系統(tǒng)中的核心設(shè)備,ZPW-2000A型軌道電路(簡稱2000A軌道電路)是檢查有無列車、傳遞列車軌道占用信息及實(shí)現(xiàn)地車通信的重要設(shè)備,它的工作可靠與否將直接關(guān)系到列車運(yùn)行的安全與效率[1]。它是以鐵路線上的兩根鋼軌作為導(dǎo)體,兩端無絕緣分界,并用導(dǎo)線連接信號(hào)源和接收設(shè)備構(gòu)成的電路。它由發(fā)送器、電纜、匹配變壓器、鋼軌、補(bǔ)償電容、接收器、電氣絕緣節(jié)及信號(hào)機(jī)等以模擬元器件為主的部件組成,是一種具有特殊功能的模塊化的模擬電子系統(tǒng)[1-2]。2000A軌道電路是在對(duì)法國UM71無絕緣軌道電路技術(shù)吸收引進(jìn)及國產(chǎn)化的基礎(chǔ)上,結(jié)合我國鐵路現(xiàn)狀進(jìn)行提高系統(tǒng)安全性、傳輸性能及系統(tǒng)可靠性等技術(shù)的再開發(fā)；是擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),滿足機(jī)車信號(hào)作為主體信號(hào)的鐵路自動(dòng)閉塞發(fā)展的主導(dǎo)產(chǎn)品[1]。

2000A軌道電路利用鋼軌作為導(dǎo)線傳輸信號(hào),且多數(shù)部件分布在鐵路線周圍,因而易受南方濕潤氣候環(huán)境中雷雨及冰雪等惡劣自然因素影響或人為干擾,常導(dǎo)致其故障頻發(fā)[3-5]。由此引起的列車運(yùn)行及控制信號(hào)的錯(cuò)誤與失效,輕則使得列車延誤,重則造成整個(gè)運(yùn)輸系統(tǒng)陷于癱瘓、乃至于人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失等重大事故[6-7]。到目前為止,各國鐵路系統(tǒng)大都仍采用定期維護(hù)與駐點(diǎn)尋跡排查故障等傳統(tǒng)技術(shù)來維持軌道電路的正常工作[4-5,7]。由于維護(hù)人員缺乏先進(jìn)診斷方法、在線診斷系統(tǒng)的支持以及對(duì)電路原理的理解掌握,常常會(huì)造成錯(cuò)誤診斷和備件準(zhǔn)備不足等問題,致使工作效率低下,延誤維修時(shí)間。國內(nèi)目前只是研制出一些簡易的軌道電路故障診斷儀,它只是為了滿足駐點(diǎn)尋跡排查故障的需要,所以該類儀器自動(dòng)化程度較低,也非常依賴于人的經(jīng)驗(yàn)來判斷故障,所以診斷效率低下,無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)診斷[4-5,7]。

本文結(jié)合承擔(dān)的國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“鐵路自動(dòng)閉塞系統(tǒng)信度級(jí)故障預(yù)測(cè)的信息融合方法”和浙江省公益技術(shù)研究工業(yè)項(xiàng)目“鐵路軌道電路故障在線診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研發(fā)”,設(shè)計(jì)了2000A軌道電路故障診斷實(shí)驗(yàn)平臺(tái),它由軌道電路實(shí)物模型、多通道數(shù)據(jù)采集裝置以及基于LabVIEW的故障監(jiān)測(cè)軟件平臺(tái)組成。在該實(shí)物模型上可以模擬軌道電路常發(fā)的十余種故障,利用多通道采集裝置可采集軌道電路可及節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)并傳輸至故障監(jiān)測(cè)軟件平臺(tái),其中的數(shù)據(jù)處理模塊提取故障特征后,將其輸入相關(guān)診斷算法,實(shí)現(xiàn)故障的在線診斷、故障數(shù)據(jù)顯示和存儲(chǔ)。該平臺(tái)涉及傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和故障診斷技術(shù)等,基于LabVIEW開發(fā)的故障監(jiān)測(cè)軟件可用于測(cè)試各種電路故障診斷算法。在軌道電路實(shí)物模型中,除了鋼軌采用電路模擬外,其他均為實(shí)際軌道電路中使用的組件,所以等同于將真實(shí)的工程系統(tǒng)“搬進(jìn)了”實(shí)驗(yàn)室。電類專業(yè)和軌道交通類專業(yè)學(xué)生不僅可以通過該平臺(tái)熟悉軌道電路此類復(fù)雜電子系統(tǒng)的工作原理、運(yùn)行機(jī)制,完成相關(guān)課程單元知識(shí)的實(shí)驗(yàn)科目外,還能開展以故障模擬與診斷為目的的開放式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,調(diào)動(dòng)學(xué)生攻克實(shí)際工程問題的積極性,從而提升自主學(xué)習(xí)與科研能力,達(dá)到開放式創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)的目的。

2　ZPW-2000A軌道電路的功能結(jié)構(gòu)與故障分析

2000A軌道電路的結(jié)構(gòu)如圖1所示[1-2]。軌道電路實(shí)際上是由主軌道電路(550～1 900m)和調(diào)諧區(qū)小軌道電路(29m)組成的電路網(wǎng)絡(luò),其工作過程如下：發(fā)送器發(fā)出正弦信號(hào)經(jīng)鋼軌傳送到接收器,當(dāng)鋼軌無車占用時(shí),與發(fā)送器連接的繼電器吸合,信號(hào)燈顯示為綠色；當(dāng)列車通過時(shí),傳送信號(hào)被車輪短路,接收器電壓降低,繼電器落下,信號(hào)燈隨即顯示紅色表示“占用”狀態(tài)。它們的主要功能如下：

圖1　2000A軌道電路結(jié)構(gòu)

(1) 發(fā)送器發(fā)出不同載頻(1 700+n×300Hz,n=0～3)信號(hào)、傳送18種低頻調(diào)制信號(hào)(10.3+n×1.1Hz,n=0～17),用于地車通信及運(yùn)行控制。

(2) 接收器用于接收主軌道電路信號(hào),并在檢查所屬調(diào)諧區(qū)小軌道電路狀態(tài)條件下動(dòng)作本軌道電路的軌道繼電器。

(3)SPT電纜即鐵路內(nèi)屏蔽數(shù)字信號(hào)電纜用于信號(hào)的傳輸。

(4) 電纜模擬網(wǎng)絡(luò)與站防雷：前者是為了調(diào)整區(qū)間軌道電路傳輸特性,補(bǔ)償實(shí)際SPT電纜,以便于軌道電路在列車不同運(yùn)行方向時(shí)的電路調(diào)整,保證傳輸電路工作的穩(wěn)定性；后者是實(shí)現(xiàn)對(duì)傳輸電纜引入室內(nèi)雷電沖擊的防護(hù),以保護(hù)模擬網(wǎng)絡(luò)及室內(nèi)發(fā)送、接收設(shè)備。

(5) 匹配變壓器實(shí)現(xiàn)軌道電路和傳輸電纜的匹配連接。

(6) 相鄰軌道區(qū)段采用不同的載頻頻率,電氣絕緣節(jié)(小軌道電路調(diào)諧單元)根據(jù)諧振原理,限制某種載頻的移頻信號(hào)只能在本區(qū)段傳送,而不能向相鄰區(qū)段傳送,防止傳送信號(hào)的混淆,從而實(shí)現(xiàn)相鄰區(qū)段信號(hào)的電氣絕緣。采用這種“無絕緣”方式,代替故障率較高的機(jī)械絕緣接頭,在長軌區(qū)段安裝不用鋸軌,這樣可以提高軌道電路的可靠性,改善鋼軌線路的運(yùn)營質(zhì)量。

(7) 由于鋼軌對(duì)信號(hào)呈現(xiàn)較高的感抗值,使軌道電路的傳輸衰耗較大。所以采取分段加補(bǔ)償電容的方法減弱電感的影響,使軌道電路趨于阻性,增加了軌道電路的傳輸距離,保證了軌道電路入口端的信號(hào)與干擾比。

從電路分析的角度來看,除發(fā)送器和接收器為數(shù)字電子設(shè)備之外,其他部件都可等效成由電阻、電感和電容等模擬元件組成的電路系統(tǒng)[2]。例如,電氣絕緣節(jié)中的調(diào)諧單元、空心線圈是以鋼軌為導(dǎo)線組成的串并聯(lián)諧振電路。SPT電纜是具有一定阻值的傳輸導(dǎo)線。此外,還有軌道電容,匹配變壓器等。這些部件的硬、軟故障大都表現(xiàn)為其阻抗等參數(shù)的變化。例如,由于鋼軌振動(dòng)、環(huán)境溫度、濕度變化等原因?qū)е驴招木€圈、調(diào)諧單元的阻抗參數(shù)大幅偏移的軟故障,人為破壞造成的斷路硬故障,使得整個(gè)電氣絕緣節(jié)共振特性劣化,絕緣作用下降或喪失。又如匹配變壓器的補(bǔ)償電感由于撞擊和振動(dòng)損壞,造成電感量喪失等硬故障。任何故障都會(huì)造成軌道電路功能的喪失或部分失效,這將直接導(dǎo)致接收器輸入電壓異常,引起繼電器的誤動(dòng),造成鐵路占用信號(hào)的錯(cuò)誤。這些故障都會(huì)引起發(fā)送端、接收端、匹配變壓器兩端、電氣絕緣節(jié)兩端等多處節(jié)點(diǎn)電壓、電流及某些部件溫度等可檢測(cè)量的變化,因而可以將這些量作為故障特征信息加以分析處理。

因?yàn)榘l(fā)送器和接收器是數(shù)字電子設(shè)備,其具有較為完善的故障自檢和報(bào)警功能,所以我們的研究集中在軌道電路系統(tǒng)中其他主要模擬電子部件常發(fā)硬(斷路)故障的診斷上,這些故障都可以在軌道電路實(shí)物模型上進(jìn)行模擬,除了鋼軌是通過搭建的模擬電路來模擬外,其他均為實(shí)際使用部件。

3　實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)

整套實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由軌道電路實(shí)物模型、多通道數(shù)據(jù)采集裝置、基于LabVIEW的故障監(jiān)測(cè)軟件平臺(tái)及配套的故障診斷算法庫組成,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2　軌道電路故障在線診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

故障監(jiān)測(cè)軟件平臺(tái)安裝在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上,多通道數(shù)據(jù)采集裝置為監(jiān)測(cè)平臺(tái)提供必要的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),故障診斷算法庫為監(jiān)測(cè)平臺(tái)提供相應(yīng)的各種診斷算法,這些算法能夠從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中提取故障特征進(jìn)行處理獲取診斷結(jié)果。監(jiān)測(cè)平臺(tái)中的數(shù)據(jù)顯示和存儲(chǔ)模塊實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)故障狀態(tài)、電壓/電流波形、有效值等數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示以及故障數(shù)據(jù)的存儲(chǔ),整個(gè)數(shù)據(jù)處理及故障診斷過程都在線完成。該平臺(tái)上的參數(shù)配置、硬件驅(qū)動(dòng)、硬件校準(zhǔn)等模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)采集裝置的控制等功能。

3.1ZPW-2000A軌道電路實(shí)物模型

軌道電路實(shí)物模型如圖3所示,其主要功能包括：模擬載頻為1 700Hz下100～1 600m不同長度軌道電路的無車占用和有車占用的運(yùn)行狀態(tài)；模擬軌道電路主要部件的常發(fā)斷路故障(見表1)；模擬分路不良時(shí)軌道電路運(yùn)行狀況；故障特征的選取與故障診斷效果驗(yàn)證。整個(gè)模型的電氣特性與實(shí)際軌道電路一致。

圖3　2000A軌道電路實(shí)物模型

No故障模式No故障模式1正常狀態(tài)9接收端1個(gè)補(bǔ)償電容斷路2發(fā)送端1個(gè)補(bǔ)償電容斷路10接收端電纜模擬網(wǎng)絡(luò)斷路成8km3發(fā)送端電纜模擬網(wǎng)絡(luò)短路成8km11接收端電纜模擬網(wǎng)絡(luò)斷路4發(fā)送端近端調(diào)諧單元斷路12接收端防雷變壓器后斷路5發(fā)送端空心線圈斷路13接收端近端調(diào)諧單元斷路6發(fā)送端2個(gè)補(bǔ)償電容斷路14接收端2個(gè)補(bǔ)償電容斷路7發(fā)送端模擬網(wǎng)絡(luò)斷路15接收端遠(yuǎn)端調(diào)諧單元斷路8發(fā)送端遠(yuǎn)端調(diào)諧單元斷路

3.2多通道數(shù)據(jù)采集裝置

該裝置主要由前端的信號(hào)隔離與調(diào)理模塊以及A/D轉(zhuǎn)換聲卡模塊組成，如圖4所示,完成對(duì)軌道電路上最多8個(gè)節(jié)點(diǎn)的電信號(hào)采集,從中提取的故障特征信號(hào)可以用于下一步的故障診斷。信號(hào)隔離與調(diào)理模塊電路主要由SPT204A毫安級(jí)精密電流互感器、OP07高精度運(yùn)算放大器以及解耦、相移補(bǔ)償和保護(hù)等外圍電路組成。SPT204A互感器輸入額定電流為2mA,不會(huì)對(duì)軌道電路的正常工作產(chǎn)生影響,從而有效地將采集裝置與軌道電路隔離開。使用OP07運(yùn)算放大器對(duì)互感器輸出端信號(hào)按照比例進(jìn)行放大,并轉(zhuǎn)換成A/D轉(zhuǎn)換模塊可識(shí)別的電壓信號(hào)。這里采用直流線性電源輸出正負(fù)15V電壓,為前端采集電路供電,以保證電壓穩(wěn)定減小交流雜波對(duì)運(yùn)算放大器產(chǎn)生的影響。軌道電路傳輸載頻頻率高,所以選用MOTU品牌UltraLite型號(hào)的專業(yè)聲卡作為A/D轉(zhuǎn)換器。它的采樣率可以達(dá)到192kHz,采樣位數(shù)為32bit且增益可調(diào),能夠滿足后續(xù)對(duì)故障特征數(shù)據(jù)處理的精度要求。

圖4　多通道數(shù)據(jù)采集裝置

3.3基于LabVIEW的故障監(jiān)測(cè)軟件平臺(tái)

考慮到使用的便利性和可視化,選用美國NI公司的LabVIEW圖形化開發(fā)工具開發(fā)故障監(jiān)測(cè)軟件平臺(tái)。LabVIEW的優(yōu)勢(shì)在于它提供了龐大的函數(shù)庫,對(duì)各種函數(shù)組件組合后可形成符合開發(fā)者要求的數(shù)據(jù)采集、控制、分析與顯示等軟件,大大縮短軟件研發(fā)周期,從而激發(fā)學(xué)生及研究者結(jié)合自身知識(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行二次開發(fā)的興趣[8-9]。特別是在診斷算法設(shè)計(jì)上,可以在平臺(tái)上編譯和調(diào)試各種故障診斷算法。基于LabVIEW的監(jiān)測(cè)平臺(tái)采用模塊化設(shè)計(jì),主要包括參數(shù)配置、校準(zhǔn)、數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)和顯示以及故障診斷等模塊。各個(gè)模塊集成于主程序框架中,使得程序中添加或刪除某功能項(xiàng)時(shí),不需要對(duì)整個(gè)程序進(jìn)行改動(dòng),同時(shí)易于功能的調(diào)整與擴(kuò)展。各模塊設(shè)計(jì)功能如下：

(1) 參數(shù)配置模塊：主要對(duì)采集裝置的各種測(cè)量參數(shù)進(jìn)行設(shè)置,根據(jù)用戶要求,在配置確認(rèn)之前,用戶可以改動(dòng)虛擬儀器界面上的任意項(xiàng),更新配置,使界面上的配置與硬件連接相一致；

(2) 硬件校準(zhǔn)模塊：對(duì)8個(gè)采集通道進(jìn)行參數(shù)校正,例如每個(gè)通道的增益、電壓有效值、峰值和峰峰值等參數(shù),以減小系統(tǒng)誤差,增加測(cè)量精度,最后將校正后的各通道配置參數(shù)保存成配置文件以便后續(xù)調(diào)用；

(3) 數(shù)據(jù)采集模塊：驅(qū)動(dòng)采集裝置中的聲卡對(duì)各個(gè)可測(cè)點(diǎn)電信號(hào)進(jìn)行采集,并對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波,然后將數(shù)字量波形轉(zhuǎn)換成可視化波形。

(4) 數(shù)據(jù)處理模塊：把采集到的數(shù)據(jù)通過傅里葉變換和頻譜分析轉(zhuǎn)換成電壓有效值,并將其作為故障特征用于故障診斷。

(5) 故障診斷模塊：利用采集轉(zhuǎn)換后的故障特征對(duì)軌道電路的工作狀況進(jìn)行判斷,并能夠給出故障提示引導(dǎo)工作人員維修。

4　基于模糊推理的故障診斷實(shí)例分析

適用于此類復(fù)雜模擬電路故障診斷的方法有很多,傳統(tǒng)方法有故障字典法、參數(shù)識(shí)別法、故障驗(yàn)證法等[4,10-11],這些方法簡單易用,但是在面對(duì)電路元件非線性及容差、測(cè)量環(huán)境噪聲等因素所帶來的不確定性及故障模式的多樣性等難題,這些方法大多顯現(xiàn)出各自的固有局限性與不足[4]。隨著智能信息處理技術(shù)的不斷發(fā)展與深入,人工智能與信息融合方法為解決模擬電路及電子設(shè)備故障診斷中的諸多難題提供了新的途徑,其中常用的有模糊推理方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法和信息融合方法等[5]。所以,高年級(jí)本科生和研究生,可以利用該平臺(tái)進(jìn)行故障模擬、信號(hào)采集與特征提取,并基于LabVIEW提供的強(qiáng)大函數(shù)庫,編寫以上各類算法的診斷程序,用于方法的對(duì)比測(cè)試,將理論方法應(yīng)用于解決實(shí)際工程問題中,提升自己的工程開發(fā)能力。這里以作者研究的模糊推理算法為例[10-12],說明診斷算法的處理流程(見圖5),并通過診斷實(shí)例展示算法效果。故障特征參數(shù)見表2。

圖5　基于模糊推理的故障診斷算法流程

標(biāo)號(hào)軟故障特征參數(shù)信息采集位置與特征量1發(fā)送端站防雷出口處交流電壓有效值(V)2發(fā)送端站防雷出口處交流電流有效值(A)3發(fā)送端電纜模擬網(wǎng)絡(luò)出口處交流電壓有效值(V)4接收端電纜模擬網(wǎng)絡(luò)入口處交流電壓有效值(V)5接收端站防雷出口處交流電壓有效值(V)

整個(gè)診斷流程表明,首先構(gòu)造故障診斷的模糊規(guī)則,規(guī)則的前項(xiàng)是表2中所列的5個(gè)可及節(jié)點(diǎn)電壓有效值的模糊語言項(xiàng),后項(xiàng)是表1中的各個(gè)故障。當(dāng)故障特征的在線監(jiān)測(cè)值選中故障診斷的模糊規(guī)則后,將被選中的模糊規(guī)則前項(xiàng)的歸一化置信度推理到后項(xiàng),得到對(duì)模糊規(guī)則后項(xiàng)的歸一化置信度。然后,對(duì)后項(xiàng)的置信度進(jìn)行加權(quán)處理,得到對(duì)軌道電路故障集合(見表1)中每個(gè)故障的置信度,依照置信度最大準(zhǔn)則判斷是何故障發(fā)生。具體算法參見文獻(xiàn)[12]。診斷算法可以用C語言或Matlab編寫,然后通過接口導(dǎo)入LabVIEW中測(cè)試,或者直接使用LabVIEW編寫VI程序測(cè)試。

圖6給出了表2中5個(gè)故障特征及診斷結(jié)果的實(shí)時(shí)顯示效果,經(jīng)測(cè)試在線診斷時(shí)間間隔為0.5s,且15種故障確診率都在90%以上,可見所提算法是有效的。

圖6　故障特征與診斷結(jié)果在線顯示

5　結(jié)論

本文針對(duì)ZPW-2000A軌道電路設(shè)計(jì)的故障診斷實(shí)驗(yàn)平臺(tái)具有以下特點(diǎn)：

(1) 實(shí)際性：該故障診斷平臺(tái)的對(duì)象為目前在鐵路系統(tǒng)服役的實(shí)際電子設(shè)備,并且它對(duì)保證列車安全運(yùn)行至關(guān)重要,通過對(duì)其功能的理解與分析,使學(xué)生能夠理解電路分析中的基本電路原理如何在實(shí)際工程系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用；

(2) 系統(tǒng)性：本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包括診斷對(duì)象、信息采集和故障監(jiān)測(cè)等模塊組成的完整監(jiān)測(cè)系統(tǒng),通過對(duì)故障模擬、數(shù)據(jù)采集與處理、診斷軟件設(shè)計(jì)、診斷測(cè)試等過程,學(xué)生能夠整體上理解“監(jiān)控系統(tǒng)”的概念,為今后參與工程實(shí)踐中類似系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研發(fā)打下基礎(chǔ)；

(3) 綜合性：在該平臺(tái)上能完成電路分析中的基礎(chǔ)性驗(yàn)證性單元實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：如交流電路元件參數(shù)測(cè)量、交流電路元件阻抗特性的觀測(cè)及電路參數(shù)的測(cè)量、RLC諧振電路等；可以進(jìn)行開放性的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn),調(diào)動(dòng)學(xué)生科研創(chuàng)新的積極性,例如可以通過在不同工況下的故障模擬,觀察不同故障引起的故障特征變化有何不同,然后結(jié)合智能信息處理方法,編制診斷程序。所以該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)不僅可用于本科生的課程設(shè)計(jì),還能完成故障診斷方法的對(duì)比實(shí)驗(yàn)與性能測(cè)試,為本科生和研究生的科技創(chuàng)新提供條件。

References)

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AnexperimentalplatformforfaultdiagnosisofZPW-2000Atrackcircuit

XuXiaobin1,2,LiShibao1,SunXinya2

(1.SchoolofAutomation,HangzhouDianziUniversity,Hangzhou310018,China; 2.RailTransitControlTechnologyR&DCenter,ResearchInstituteofInformationTechnology,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)

ZPW-2000Atrackcircuitisacoredeviceoftraincontrolandtrain-groundcommunication.Afterintroducingitsoperatingprinciplesandmainfaultmodes,thisarticledesignsanexperimentalplatformforfaultdiagnosisofthistypeofcomplexelectronicequipment.Thisplatformconsistsoftrackcircuitmock-ups,themultiplechanneldataacquisitiondeviceandLabVIEW-basedfaultmonitoringsoftwareplatform.Thisplatformcoversthevariousremarkablefunctionsincludingfaultsimulationsoftrackcircuit,dataacquisition,processing,display,andLabVIEW-baseddesignsofdiagnosisalgorithms.Thesecanhelpstudentstounderstandthedesignofmonitoringsystemofindustrialelectronicsystemandintelligentinformationprocessingmethodologysoastomastertheapplicationsofmeasurement&controltechnologiesincomplexelectroniccircuit,asaresult,whichcancultivatetheirengineeringpracticeabilities.

trackcircuit;faultdiagnosis;conditionmonitoring;fuzzyreasoning

DOI:10.16791/j.cnki.sjg.2016.05.018

2015- 12- 07修改日期：2016- 01- 21

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“鐵路自動(dòng)閉塞系統(tǒng)信度級(jí)故障預(yù)測(cè)的信息融合方法”(61374123)；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于改良信度模型的在軌航天器故障診斷理論與方法研究”(61573275)；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“大數(shù)據(jù)環(huán)境下城市路網(wǎng)交通多模式擁堵預(yù)測(cè)及容錯(cuò)控制研究”(61573076); 浙江省科學(xué)技術(shù)廳公益技術(shù)應(yīng)用研究項(xiàng)目“鐵路軌道電路故障在線診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研發(fā)”(2012C21025)；浙江省科學(xué)技術(shù)廳公益技術(shù)應(yīng)用研究項(xiàng)目“鐵路軌道不平順故障在線檢測(cè)系統(tǒng)的研究與開發(fā)”(2016C31G2040050)

徐曉濱(1980—)，男，河南鄭州，博士，清華大學(xué)自動(dòng)化系博士后，副教授，研究方向?yàn)榛跀?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的故障診斷與預(yù)測(cè).

E-mail：xuxiaobin1980@163.com

U226.5

A

1002-4956(2016)5- 0063- 06

儀器設(shè)備研制與應(yīng)用