故障诊断技术及其在轨道电路中的应用PDF电子书下载

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