基于遗传算法的无绝缘轨道电路故障综合诊断方法.pdfVIP

第31卷 ，第3期 中 国 铁 道 科 学 Vo1．31 NO．3 2010年 5月 CHINA RAIIW AY SCIENCE M ay．2010 文章编号：1001—4632 (2010)030107—08 基于遗传算法的无绝缘轨道 电路故障综合诊断方法 赵林海 ，冉义奎 ，穆建成 (1．北京交通大学 电子信息工程学院，北京 100044；2．铁道部 科学技术司，北京 100844) 摘 要 ：基于传输线理沦提出机车信 号感应电压幅值包络仿真模型，利用机车信号感 电压与轨道电路信 号电流的线性映射关系，分析补偿 电容故障对机车信号感应 电压幅值包络的影响规律，给出 于遗传算法的轨 道 电路故障综合诊断力法‘。以补偿 电容和道砟 电阻为决策变量，以实际的和仿真的机牟信 感 电压幅值包络 问差值的最小化为 I1『标，构造适应度函数，通过对种群个体进行选择、交叉和变异等遗传操作，得到当前状态 下各决策变量的最优值，从而实现轨道 电路故障的综合诊断。实验表明，将遗传算法引入剑轨道 电路的故障诊 断领域，利用机车信号的实际记录数据 ，能够对尤绝缘轨道电路 中多个补偿电容故障以及道砟电阻波动等情况 作出正确的综合评判，从而弥补 目前枪测方法的不足，为轨道 电路的故障诊断提供 r新的有效手段。 关键词 ：无绝缘轨道电路 ；故障诊断；遗传算法；补偿电容；道砟电阻 中图分类号 ：U284．238：U284．92 文献标识码 ：A 无绝缘轨道电路在我国 目前铁路列控系统中占 实现无绝缘轨道电路故障的综合诊断。 有十分重要的地位 。轨道电路信号的传输质量直接 关系到列控系统车载设备的安全运用 。轨道电路 由 1 机车信号感应电压幅值包络的仿真 于实际运用 中一些参数的恶化 以及关键设备的故 模型 障，如道砟电阻过低、补偿 电容故障等情况，都会 对轨道电路信号的传输造成不利影响。目前，铁路 无绝缘轨道电路主要包括发送端设备 、轨道线 现场对轨道电路的故障检测主要是利用铁道部或各 路和接收端设备等几部分，如图1所示。发送端设 铁路局 的电务检测车[u进行 ，此检测方法虽然准确 备主要是指发送器、发送 电缆设备 (包括模拟电 性较高，但需要额外加挂电务检测车，由其专 门的 缆、数字电缆及发送端匹配变压器)和发送端调谐 软、硬件设备实现检测功能，使得其在检测及时性 区等；轨道线路主要是指发送端和接收端之问由2 和检测成本等方面存在不足。可见，进一步完善轨 根钢轨组成的信号传输通道，其问等间距分布着补 道电路的故障检测手段是十分必要和迫切的工作。 偿电容 C，每个补偿电容构成 1个补偿单元 T；接 遗传算法 (GeneticAlgorithm，GA)是 1种 收端设备主要是指接收器、接收电缆设备 (包括模 通过模拟 自然界的进化过程来有哪些信誉好的足球投注网站全局最优解的方 拟电缆、数字 电缆及接收端匹配变压器)和接收端 法，在由可行解组成群体的逐代进化过程 中，通过 调谐 区等。 对种群个体按其适应度进行选择、交叉和变异等操 作，最终获得性能最优的个体。由于算法具有隐性 并行性 、高效性和强鲁棒性[，在铁路领域 已成功 应用于轨道养护决策[3、列车运行模拟14_和牵引供 电系统可靠性建模 等方面。 本文基于传输线理论提出了机车信号感应 电压 图1 无绝缘轨道 电路结构示意图 幅值包络的仿真模型，充分利用 GA的优势和特 点，对补偿 电容和道砟电阻进行最优化求解 ，从而 收稿 日期：2009—04—16；修订 口期：2009—09—13 基金项 目：国家 自然科学基金资助项 目 ；同家 “八六二三”计划项 目 (0912JJOl04一XH0oHHZ001