故障诊断技术及其在轨道电路中的应用

赵林海著书籍

《故障诊断技术及其在轨道电路中的应用》以轨道电路这一列车运行控制系统中的关键设备为研究对象，分别介绍了基于模型、信号处理和知识等3类故障诊断方法的基本原理及其在轨道电路中的应用。其内容主要包括：离散二进小波分解、小波包分析、经验模式分解等信号采集和调理技术；观测器和卡尔曼滤波器、等价空间和参数估计等基于模型的故障诊断方法；主成分分析、自适应最优核时一频分布、连续小波变换等基于时域、频域和时一频域（时间一尺度域）信号处理的故障诊断方法；专家系统、神经网络、故障树、遗传算法和信息融合等基于知识的故障诊断方法，以及铁路综合检测车系统、机车信号记录器数据地面分析系统及机车信号远程监控系统等当前与轨道电路故障诊断密切相关的主要诊断系统。1

基本信息

中文名
故障诊断技术及其在轨道电路中的应用
外文名
Fault-Diagnosis Technology and Its Applications in Railway Track Circuit
出版社
北京交通大学出版社
出版时间
2013年8月1日
作者
赵林海

内容简介

《故障诊断技术及其在轨道电路中的应用》可作为轨道交通智能控制与故障诊断领域的研究生教材，也可供铁路信号控制领域相关科研与工程技术人员使用和参考。

图书目录

3.1 引言3.1.1解析冗余与系统故障模型3.1.2基于模型的故障诊断原理3.2基于状态估计的故障诊断3.2.1基于观测器的故障诊断3.2.2基于Kalman滤波器的故障诊断3.2.3基于未知输入观测器的故障诊断3.3基于等价空间的故障诊断3.4基于参数估计的故障诊断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3.5.1补偿单元建模3.5.2基于观测器的补偿单元故障诊断的实现3.5.3基于等价空间的补偿单元故障诊断的实现3.5.4基于参数估计的补偿单元故障诊断的实现第4章基于知识的故障诊断方法4.1基于专家系统的故障诊断4.1.1 概述4.1.2专家系统基本结构4.1.3专家系统基本工作原理4.1.4基于专家系统的故障诊断实现方法4.2基于神经网络的故障诊断4.2.1概述4.2.2神经网络的基本原理4.2.3基于神经网络的故障诊断实现方法4.3基于故障树的故障诊断4.3.1概述4.3.2故障树的建造4.3.3故障树的数学模型4.3.4故障树的定性分析4.3.5故障树的定量分析4.3.6基于故障树的轨道电路故障分析示例4.4基于遗传算法的故障诊断4.4.1概述4.4.2遗传算法基本原理4.4.3基于遗传算法的故障诊断基本原理4.5基于信息融合的故障诊断4.5.1概述4.5.2基于D—S证据推理的信息融合4.5.3 基于信息融合的故障诊断基本原理4.6实例1：基于BP神经网络的调谐单元故障诊断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4.6.2基于BP神经网络的调谐单元故障诊断算法4.6.3实验验证4.7实例2：基于专家系统的轨道电路信号故障诊断方法4.7.1 机车信号管理信息系统4.7.2系统结构4.7.3检测流程4.7.4实验验证4.8实例3：基于遗传算法的补偿电容综合故障诊断4.8.1 补偿电容对机车信号感应电压幅值包络的影响4.8.2基于遗传算法的补偿电容故障诊断基本原理4.8.3算法验证第5章与轨道电路相关的故障诊断系统5.1铁路综合检测车系统5.1.1轨道电路检测子系统5.1.2补偿电容检测子系统5.2机车信号记录器数据地面分析系统5.2.1 系统构成5.2.2记录信息5.2.3基本功能与轨道电路故障案例分析5.3机车信号远程监控系统5.3.1 系统构成与工作原理5.3.2与轨道电路相关的状态信息监测参考文献

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赵林海编著的《故障诊断技术及其在轨道电路中的应用》共分5章，第1章主要介绍了故障诊断的基本概念和轨道电路的基本工作原理，而第2～4章以轨道电路为例，分别介绍了相应的故障诊断方法。其中，第2章介绍了信号采集和调理技术以及基于时域、频域和时-频域(时间-尺度域)信号处理的故障诊断方法；第3章介绍了观测器、等价空间和参数估计等基于模型的故障诊断方法；第4章主要介绍了专家系统、神经网络、故障树、遗传算法和信息融合等基本知识的故障诊断方法；第5章则重点介绍了铁路综合检测车系统、机车信号记录器数据地面分析系统及机车信号远程监控系统等当前与轨道电路故障诊断密切相关的主要诊断系统。

第1章绪论1.1 故障与故障诊断1.1.1 故障诊断的意义1.1.2 故障与故障类型1.1.3 故障诊断及其实现过程1.2 故障诊断方法分类1.3 故障诊断与RAMS的关系1.3.1 性能指标1.3.2 RAMS的基本概念1.3.3 维护方式分类1.3.4 故障诊断与系统可靠性的关系1.3.5 故障诊断与系统维修性和可用性的关系1.3.6 故障诊断与系统安全性的关系1.4 轨道电路及其故障诊断的意义1.5 本书结构体系与特色第2章基于信号处理的故障诊断方法2.1 引言2.2 信号采集技术2.2.1 信号及其分类2.2.2 传感器及其分类2.2.3 传感器的性能参数及要求2.3 信号调理技术2.3.1 模拟/数字转换2.3.2 基于数字滤波器的信噪分离2.3.3 基于离散二进小波的信号降噪2.3.4 基于小波包分析的信噪分离2.3.5 基于EMD的信号分解与趋势去除2.4 基于信号时域分析的故障诊断2.4.1 诊断流程2.4.2 信号的幅值域分析2.4.3 信号的相关域分析2.4.4 信号的非线性分析2.5 基于信号频域分析的故障诊断2.5.1 诊断流程2.5.2 信号的频域分析2.5.3 轨道电路信号频谱及其特点2.5.4 轨道电路信号异常的频谱表现2.6 基于时-频域分析的故障诊断2.6.1 诊断流程2.6.2 短时傅里叶变换2.6.3 连续复小波变换2.6.4 Wigner-Ville分布2.7 实例1：基于时-频分析的补偿电容故障诊断方法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2.7.2 机车信号感应电压幅值包络的等效回归模型2.7.3 补偿电容断线故障诊断方法2.7.4 实验验证2.8 实例2：基于信号奇异性的轨道电路信号畸变分析2.8.1 轨道电路信号的奇异性分析2.8.2 基于Coif5小波的轨道电路信号奇异性分析2.8.3 实验验证2.9 实例3：基于虚拟仪器的轨道电路信号综合检测方法2.9.1 概述2.9.2 系统硬件构成2.9.3 系统软件设计2.9.4 实验验证第3章基于模型的故障诊断方法3.1 引言3.1.1 解析冗余与系统故障模型3.1.2 基于模型的故障诊断原理3.2 基于状态估计的故障诊断3.2.1 基于观测器的故障诊断3.2.2 基于Kalman滤波器的故障诊断3.2.3 基于未知输入观测器的故障诊断3.3 基于等价空间的故障诊断3.4 基于参数估计的故障诊断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3.5.1 补偿单元建模3.5.2 基于观测器的补偿单元故障诊断的实现3.5.3 基于等价空间的补偿单元故障诊断的实现3.5.4 基于参数估计的补偿单元故障诊断的实现第4章基于知识的故障诊断方法4.1 基于专家系统的故障诊断4.1.1 概述4.1.2 专家系统基本结构4.1.3 专家系统基本工作原理4.1.4 基于专家系统的故障诊断实现方法4.2 基于神经网络的故障诊断4.2.1 概述4.2.2 神经网络的基本原理4.2.3 基于神经网络的故障诊断实现方法4.3 基于故障树的故障诊断4.3.1 概述4.3.2 故障树的建造4.3.3 故障树的数学模型4.3.4 故障树的定性分析4.3.5 故障树的定量分析4.3.6 基于故障树的轨道电路故障分析示例4.4 基于遗传算法的故障诊断4.4.1 概述4.4.2 遗传算法基本原理4.4.3 基于遗传算法的故障诊断基本原理4.5 基于信息融合的故障诊断4.5.1 概述4.5.2 基于D-S证据推理的信息融合4.5.3 基于信息融合的故障诊断基本原理4.6 实例1：基于BP神经网络的调谐单元故障诊断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4.6.2 基于BP神经网络的调谐单元故障诊断算法4.6.3 实验验证4.7 实例2：基于专家系统的轨道电路信号故障诊断方法4.7.1 机车信号管理信息系统4.7.2 系统结构4.7.3 检测流程4.7.4 实验验证4.8 实例3：基于遗传算法的补偿电容综合故障诊断4.8.1 补偿电容对机车信号感应电压幅值包络的影响4.8.2 基于遗传算法的补偿电容故障诊断基本原理4.8.3 算法验证第5章与轨道电路相关的故障诊断系统5.1 铁路综合检测车系统5.1.1 轨道电路检测子系统5.1.2 补偿电容检测子系统5.2 机车信号记录器数据地面分析系统5.2.1 系统构成5.2.2 记录信息5.2.3 基本功能与轨道电路故障案例分析5.3 机车信号远程监控系统5.3.1 系统构成与工作原理5.3.2 与轨道电路相关的状态信息监测参考文献

参考资料

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故障诊断技术及其在轨道电路中的应用 [Fault-Diagnosis Technology and its Applications in Railway Track Circuit]