25Hz相敏轨道电路分路不良预警系统的研究与设计

摘要

在我国大多数货物装车点都存在着装卸线路的货位不准确，尤其对于运输石油、煤炭等货物的车站，部分轨道区段处于极端恶劣的工作环境之中，道床漏泄较严重、道砟电阻变化较大引起“红光带”故障与分路不良故障日益增多，严重影响了铁路运输的效率，给铁路运营带来重大安全隐患。目前利用微机监测系统无法准确地对此类故障预警，通常是故障后维修，而对于信号维修条件较差的偏远山区及长大隧道群，其维修存在局限性。基于以上现场面临的问题，开发轨道电路故障预警系统有着现实和迫切的意义。　　本文主要针对站内25Hz相敏轨道电路而建立轨道电路分路不良预警系统，实现对道砟电阻小所引起的“红光带”故障以及分路电阻大所引起的分路不良故障的监测、诊断并预警。论文主要完成以下内容:　　首先，以站内25Hz相敏轨道电路为研究对象，分析25Hz相敏轨道电路系统特点，选取影响轨道电路“红光带”故障与分路不良故障的主要因素，将其作为预警指标;结合现场情况，根据微机监测系统的轨道电压监测曲线图界定预警警限;建立各种类型的轨道电路等效链接四端网络模型，并在此基础上采用VC++6.0和Matlab7.0联合编程技术编写25Hz相敏轨道电路系统分析计算软件，确定预警警限值;设计25Hz相敏轨道电路分路不良预警系统的总体结构，并从模块化与层次化两方面介绍其实现方案。　　其次，选取模糊模式识别与BP神经网络算法相结合的智能分析处理方法。分别建立两种算法的轨道电路分路不良预警模型，并验证了其模型的正确性;根据数据采集系统的功能需求，设计合理的数据采集电路，其硬件调试结果表明该电路能实时地、快速地采集轨道电压数据及轨旁温湿度值，并可以将其上传至故障预警机中。　　最后，完成预警系统的设计。采用VisualC++6.0开发环境与Access数据库编写25Hz相敏轨道电路分路不良预警系统的人机界面，并搭建实验室调试环境，进行系统调试。调试结果表明，当判断出轨道电路有发生故障的趋势时，系统能够及时、快速地发出相应的预警信号，通知电务人员采取一定措施消除故障。该系统不仅增加了雨天或潮湿条件下轨道电路工作的可靠性和安全性，降低了工作人员的劳动强度，还可以作为电务调度指挥中心故障处理指挥的有力工具，为今后研究调度指挥决策系统打下基础。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 论文的选题背景与现状

1．2 论文的研究目的与意义

1．3 论文的主要研究内容

2 故障预警系统总体结构及实现方案的设计

2．1 轨道电路故障电压的分析

2．2 预警体系的建立

2．2．1 预警指标的选择

2．2．2 预警警限区域的界定

2．2．3 故障预警流程的分析

2．3 25Hz相敏轨道电路的分析计算

2．3．1 25Hz相敏轨道电路概述

2．3．2 轨道电路四端网络模型的建立

2．3．3 25Hz相敏轨道电路分析计算软件的设计

2．4 系统总体结构的设计

2．5 小结

3 分路不良预警方法的研究与应用

3．1 轨道电路模糊模式识别

3．1．1 隶属度函数的选取及确定

3．1．2 结果分析

3．2 轨道电路BP神经网络

3．2．1 BP神经网络方法的介绍

3．2．2 预警模型的构建

3．2．3 预警结果分析

3．3 小结

4 数据采集系统的设计与实现

4．1 硬件总体结构的设计

4．2 系统硬件电路的设计

4．2．1 采集模块的设计

4．2．2 电源模块的设计

4．2．3 RS485通信模块的设计

4．2．4 RS485转RS232接口模块的设计

4．2．5 显示与报警模块的设计

4．3 系统抗干扰的设计

4．3．1 硬件抗干扰

4．3．2 软件抗干扰

4．4 硬件调试

4．5 小结

5 预警系统的软件设计与实现

5．1 系统软件体系结构

5．2 系统功能模块

5．3 系统调试

5．4 小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果