[发明专利]基于变分模态分解的轨道电路传输特性定量评价方法

说明书

本发明公开了一种基于变分模态分解的轨道电路传输特性定量评价方法。本发明采集机车信号或动检车的轨道电路感应信号，利用变分模态分解等处理方法获取轨道电路的传输特征，然后由自适应评分函数打分，完成对该线路每个轨道区段的轨道电路传输特性的直观定量评价。本发明具有较好的适用性，能够满足当前对轨道电路传输特性性能评价的需求。

技术领域

本发明涉及铁路轨道检测与维护技术领域，具体涉及一种基于变分模态分解的轨道电路传输特性定量评价方法。

背景技术

轨道电路是利用两根钢轨作为导体传输移频信号，中间均匀铺设补偿电容，两端加设绝缘节，并通过缆线接上发送设备和接收设备形成的电气回路。它具有反映列车占用情况、传输行车信息及检测钢轨完整性等功能，是列车运行控制系统的关键设备之一。

轨道电路室外部分的运行环境复杂，道床、轨枕材质、补偿电容、温度、湿度等因素均可能影响轨道电路移频信号的传输质量，导致出现红光带和分路不良等影响正常行车的突发故障。由于这些故障的成因复杂，给现场运营部门进行故障分析、故障排查和日常维护带来了巨大压力。大量的现场维护经验表明，造成轨道电路故障的原因，很大比例与轨道电路室外部分的移频信号传输质量直接或间接相关。如能通过技术手段，及时发现轨道电路的信号传输问题，可协助运维部门及时掌握轨道电路的运用状态并制定科学的维护保养决策，对确保行车安全有着至关重要的现实意义。

目前国内外对轨道电路运用状态的检测主要依赖地面集中监测系统和车载检测设备。地面集中监测系统采集每个轨道电路区段的发送端电压和接收端电压，根据预先设定的阈值进行超限报警。基于故障树和现场专家经验，人们也开展了由集中监测系统监测信息进行轨道电路故障的智能诊断研究，但由于缺乏室外轨道电路监测信息，对于发生在轨道区间的某些问题，如补偿电容容值下降、补偿电容断线故障、道床泄露电阻变化等导致的轨道电路信号传输波动和衰减难以检测，从而不能对故障根因进行准确分析。

为了能对轨道区段进行分析，一般采用车载检测设备。一种是用于行车的机车信号设备，另一种是动检车或综合检测车上的轨道电路检测装置。这两种装置均是由安装在机车底部的TCR设备利用感应方式接收沿钢轨传输的轨道电路信号。这种动态检测方式通过列车移动可以采集整条线路的轨道电路感应信号，一定程度上弥补了轨道电路室外监测的缺失。目前现场主要是通过维护工人对感应信号波形进行人工经验分析，辅助判定和诊断轨道区段的补偿电容故障情况。线性拟合方法对动检车采集的轨道电路感应信号进行轨道电路传输特性分析。该方法将轨道电路感应信号曲线与线性拟合直线相减得到的差值波形作为轨道电路的波动特性，然后由人工凭经验判断差值波形的波动情况。上面基于机车信号或动检车进行区间轨道电路检测分析的方法，主要不足有：(1)波动评估的准确性完全依赖于人工专业经验，由于差值波形波动的随机性和无明显规律性，即使是同一个人对不同区段的差值波形进行评估也难以准确评估；(2)一条线路的轨道区段有数百个甚至上千个，数据量相当大，完全依赖人工进行区段的差值波形的波动评估，效率低，工作量特别大，甚至不可行；(3)通过人工经验观察机车信号感应波形或是差值波形的波动特性评估，均属于定性评估，评估结果较笼统，无法对轨道电路区间质量进行直观准确评价，不利于指导维修决策。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于变分模态分解的轨道电路传输特性定量评价方法解决了轨道电路传输特性评价结果不准确的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种基于变分模态分解的轨道电路传输特性定量评价方法，包括以下步骤：

S1、采集机车或动检车的轨道电路的感应信号，依据载频交替规则将其划分为多个轨道电路区段的移频感应信号{A₁,A₂,...,A_i,...,A_N}，其中A_i为第i个轨道电路区段的移频感应信号；