基于主特征群提取方法的轨道电路干扰数据处理

摘要

电气化铁路运输已经逐渐成为世界铁路运输的重要支柱，而我国针对未来高铁发展方向为达到更快的速度，发展智能高铁以及建设绿色高铁。这三个方面相辅相成，也需要同步推进。中国铁路运输行业将会在国民经济大动脉上占有极其重要的地位，这也对电气化铁路技术的要求提出了更高的挑战，随之而出现的电气化干扰问题屡见不鲜。由于不断提速的需求以及重载铁路对大功率牵引能力的要求使得牵引供电系统提供的牵引电流越来越大，针对牵引电流干扰的防护研究具有重要意义。
　　在此背景下，本文对高速铁路中轨道电路以及牵引电流谐波特性进行分析研究。基于电磁骚扰原理深入研究牵引电流谐波对轨道电路的干扰，重点提出了基于主成分分析法构建实用于牵引供电系统的谐波群，得到干扰信号系统的谐波特征群，从而为产生干扰的谐波特征群制定干扰防护措施提供可靠性的依据。本文主要工作包括:
　　首先，在分析牵引供电系统以及电力机车工作原理的基础上，明确牵引电流谐波干扰源、耦合途径以及受扰设备即轨道电路的工作原理，为构建牵引电流谐波骚扰的测试系统提供了理论基础。
　　其次，搭建了谐波电流分析平台，包含对机车牵引电流、轨道电路电流的采集与分析，并且利用LabVIEW软件开发了针对谐波电流的数据处理软件，可多维度分析现场测试数据。
　　最后，利用统计学中的主成分分析方法(PCA)，设计了基于现场测试数据分析结果的谐波主特征群筛选方法，通过相关系数计算出谐波特征群的指标，并且针对干扰故障现象进行模型验证，为电气化铁路中牵引电流谐波干扰提供可靠的依据。

目录

声明

致谢

摘要

1．1研究背景及意义

1．2国内外研究现状

1．3本文的主要工作

2轨道电路设备受牵引谐波电流的骚扰概述

2．1 电力牵引交流传动系统基础

2．1．1牵引供电系统构成概述

2．1．2电气化铁道的牵引供电系统干扰来源

2．2 ZPW-2000A轨道电路的构成与原理

2．3电力电子牵引系统的干扰

2．3．1牵引传动与电磁干扰

2．3．2谐波电流干扰轨道电路的耦合途径以及机理

2．3．3抑制干扰的措施

2．4本章小结

3 牵引电流谐波测试及谐波分析方法

3．1 电气化铁路现场数据采集系统设计

3．1．1系统的总体结构设计

3．1．2电流传感器特性

3．1．3高速数据记录仪选择

3．2数据预处理软件设计

3．2．1测试数据处理软件概述

3．2．2软件开发平台的介绍

3．2．3数据回放模块设计

3．2．4数据截取模块设计

3．2．5时域分析模块设计

3．2．6频域分析模块设计

3．2．7谐波分析模块设计

3．2．8 多文件处理及波形保存模块设计

3．3谐波数据主特征群筛选方法

3．3．1 主成分分析基本思想及求解方法

3．3．2谐波数据预处理方法

3．3．3谐波主成分体系的构建

3．3．4基于主成分分析的谐波主特征群筛选

3．4本章小结

4基于谐波主特征群筛选分析的数据处理

4．1 干扰故障概述与测试方案制定

4．1．1 干扰故障概述以及测试准备

4．1．2测试方案设计及方法

4．2现场数据分析与处理

4．2．1动车组牵引电流数据分析

4．2．2干扰路径电流分布数据分析

4．3谐波电流主特征群模型验证

4．3．1动车组牵引谐波电流特征群分析

4．3．2干扰路径谐波电流特征群分析

4．3．3谐波主特征群筛选及验证结论

4．4本章小结

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

索引

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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