2020年 第29卷 第6期
2020, 29(6): 1-5.
摘要
PDF 3036KB
摘要:
周期性的冲击信号是诊断滚动轴承缺陷的关键指标,有效地提取缺陷的冲量对精确检测轴承故障非常重要。受到噪声的影响,滚动轴承故障信号的冲击特征始终处于被淹没状况。为了将周期性冲击信号自低信噪比信号内提取出来,可通过一类三阶Teager能量算子对滚动轴承故障进行诊断。通过三阶Teager能量算子对故障振动信号的瞬时总能量进行求解,借助傅里叶变换开展频谱分析,自三阶Teager能量算子谱内进行故障特征的提取。结果表明,三阶Teager能量算子谱能够突出地显示出故障特征,效果明显优于传统的频谱分析法、包络谱分析法与二阶Teager能量算子谱法。
周期性的冲击信号是诊断滚动轴承缺陷的关键指标,有效地提取缺陷的冲量对精确检测轴承故障非常重要。受到噪声的影响,滚动轴承故障信号的冲击特征始终处于被淹没状况。为了将周期性冲击信号自低信噪比信号内提取出来,可通过一类三阶Teager能量算子对滚动轴承故障进行诊断。通过三阶Teager能量算子对故障振动信号的瞬时总能量进行求解,借助傅里叶变换开展频谱分析,自三阶Teager能量算子谱内进行故障特征的提取。结果表明,三阶Teager能量算子谱能够突出地显示出故障特征,效果明显优于传统的频谱分析法、包络谱分析法与二阶Teager能量算子谱法。
2020, 29(6): 6-11.
HTML
摘要:
为保证铁路轨道、桥梁在温度及列车荷载作用下满足强度和稳定性的要求，大跨度桥梁需进行无缝线路纵向附加力检算。针对桥上无缝线路纵向附加力计算模型建立难度大、耗时长、且建立的模型通用性不足的特点，根据桥梁轨相互作用理论，基于Windows系统采用VB.net及ANSYS APDL二次开发语言，研发了桥上无缝线路纵向附加力计算软件。软件拥有完善的前后处理模块，前处理模块可实现多种桥跨组合等参数的输入，内核采用梁轨相互作用有限元计算程序，后处理模块可实现数据可视化及计算报告自动输出。软件操作简便，界面友好，功能强大。以60 m+100 m+60 m连续梁为例，对无缝线路纵向附加力进行了计算及结果对比，结果误差在2.12%以内，验证了编制软件的正确性。
为保证铁路轨道、桥梁在温度及列车荷载作用下满足强度和稳定性的要求，大跨度桥梁需进行无缝线路纵向附加力检算。针对桥上无缝线路纵向附加力计算模型建立难度大、耗时长、且建立的模型通用性不足的特点，根据桥梁轨相互作用理论，基于Windows系统采用VB.net及ANSYS APDL二次开发语言，研发了桥上无缝线路纵向附加力计算软件。软件拥有完善的前后处理模块，前处理模块可实现多种桥跨组合等参数的输入，内核采用梁轨相互作用有限元计算程序，后处理模块可实现数据可视化及计算报告自动输出。软件操作简便，界面友好，功能强大。以60 m+100 m+60 m连续梁为例，对无缝线路纵向附加力进行了计算及结果对比，结果误差在2.12%以内，验证了编制软件的正确性。
2020, 29(6): 12-17,24.
摘要:
针对轮对尺寸在线检测中廓形计算复杂的问题,提出一种新的轮对廓形提取算法。总结在线检测系统中的6种典型轮对廓形,采用DBSCAN算法对廓形数据进行聚类,并采用改进霍夫变换确定廓形有效区域;采用曲率熵与最小二乘法进行曲线拟合,获取轮缘基准点;通过坐标旋转与平移等操作实现完整的轮对廓形提取,为轮对尺寸计算提供支持。通过现场试验验证算法可行性,并与人工检测结果进行对比,结果表明:在线检测系统精度优于人工检测,验证该算法能够有效地实现轮对廓形提取。
针对轮对尺寸在线检测中廓形计算复杂的问题,提出一种新的轮对廓形提取算法。总结在线检测系统中的6种典型轮对廓形,采用DBSCAN算法对廓形数据进行聚类,并采用改进霍夫变换确定廓形有效区域;采用曲率熵与最小二乘法进行曲线拟合,获取轮缘基准点;通过坐标旋转与平移等操作实现完整的轮对廓形提取,为轮对尺寸计算提供支持。通过现场试验验证算法可行性,并与人工检测结果进行对比,结果表明:在线检测系统精度优于人工检测,验证该算法能够有效地实现轮对廓形提取。
2020, 29(6): 18-24.
摘要:
为了有效检测轨道波磨故障,提出一种基于参数优化变分模态分解(VMD,Variable Mode Decomposition)和平滑伪维格纳分布(SPWVD,Smooth Pseudo Wigner Ville Distribution)的轨道波磨辨识方法。采用变步长最小均方(VSSLMS,Variable Step Size Least Mean Square)算法对列车轴箱振动加速度原始信号滤波;对滤波后的信号进行变分模态分解,将分解信号包络熵作为轨道波磨辨识的指标;采用平滑伪维格纳分布对分解后的信号进行时频分析,确定波磨发生的位置及波长;通过仿真信号与实例验证方法的有效性。验证结果表明,该方法可提高轨道波磨辨识的准确性,辅助轨道维修和养护。
为了有效检测轨道波磨故障,提出一种基于参数优化变分模态分解(VMD,Variable Mode Decomposition)和平滑伪维格纳分布(SPWVD,Smooth Pseudo Wigner Ville Distribution)的轨道波磨辨识方法。采用变步长最小均方(VSSLMS,Variable Step Size Least Mean Square)算法对列车轴箱振动加速度原始信号滤波;对滤波后的信号进行变分模态分解,将分解信号包络熵作为轨道波磨辨识的指标;采用平滑伪维格纳分布对分解后的信号进行时频分析,确定波磨发生的位置及波长;通过仿真信号与实例验证方法的有效性。验证结果表明,该方法可提高轨道波磨辨识的准确性,辅助轨道维修和养护。
2020, 29(6): 25-29.
摘要:
云计算、大数据、物联网、卫星导航、人工智能、区块链等新一代信息技术的快速发展和融合应用,驱动着全球各行各业的数字化与智能化转型。国内外重载技术的发展趋势表明智能化将成为该领域的重要发展方向之一。重载铁路是一个跨多种运输方式、联动紧密、连续性强、协同性高的复杂系统,在持续保障运输安全、提高运输效率、降低运输成本、增强客户服务等方面面临着极大挑战。文章结合国外重载铁路信息新技术的应用现状和发展形势,基于对重载铁路业务特点和需求的分析,提出了智能重载铁路的内涵及总体架构,给出了典型业务应用的构成。通过介绍浩吉铁路的智能化典型系统的实施应用,证明了总体架构研究成果对重载铁路创新发展的重要作用。
云计算、大数据、物联网、卫星导航、人工智能、区块链等新一代信息技术的快速发展和融合应用,驱动着全球各行各业的数字化与智能化转型。国内外重载技术的发展趋势表明智能化将成为该领域的重要发展方向之一。重载铁路是一个跨多种运输方式、联动紧密、连续性强、协同性高的复杂系统,在持续保障运输安全、提高运输效率、降低运输成本、增强客户服务等方面面临着极大挑战。文章结合国外重载铁路信息新技术的应用现状和发展形势,基于对重载铁路业务特点和需求的分析,提出了智能重载铁路的内涵及总体架构,给出了典型业务应用的构成。通过介绍浩吉铁路的智能化典型系统的实施应用,证明了总体架构研究成果对重载铁路创新发展的重要作用。
2020, 29(6): 30-33,38.
摘要:
针对城市轨道交通中信号系统车载设备维护现状,提出了一种基于Greenplum的车载日志大数据分析的解决方案,以改善海量车载日志的分析与运用过程中存在的效率低下、过程繁琐等问题。通过搭建Greenplum的大数据平台,利用FTP传输工具、Kafka+Zookeeper中间件和MySQL脚本,实现了海量车载日志的采集与存储、列车运维决策数据的统计与分析。通过对平台关键性能指标的测试,验证了系统方案的合理性。
针对城市轨道交通中信号系统车载设备维护现状,提出了一种基于Greenplum的车载日志大数据分析的解决方案,以改善海量车载日志的分析与运用过程中存在的效率低下、过程繁琐等问题。通过搭建Greenplum的大数据平台,利用FTP传输工具、Kafka+Zookeeper中间件和MySQL脚本,实现了海量车载日志的采集与存储、列车运维决策数据的统计与分析。通过对平台关键性能指标的测试,验证了系统方案的合理性。
2020, 29(6): 34-38.
摘要:
为保障列车运行安全,减少安全设备投入,提升安全管理效率,设计了基于铁路数据服务平台的铁路工务设备安全画像应用方案。以分析当前铁路工务设备检测现状作为切入点,结合铁路数据服务平台,运用机器学习框架和大数据治理技术,从设备状态指标统计分析、设备单元安全评价、关键指标及安全态势趋势预测、高危设备及不良态势安全预警等4个方面设计铁路工务设备安全画像应用功能。辅助业务人员快速定位数据,对工务设备安全态势有更加直观的判断,以防止设备不稳定状态导致的事故故障,实现事故故障超前防范。
为保障列车运行安全,减少安全设备投入,提升安全管理效率,设计了基于铁路数据服务平台的铁路工务设备安全画像应用方案。以分析当前铁路工务设备检测现状作为切入点,结合铁路数据服务平台,运用机器学习框架和大数据治理技术,从设备状态指标统计分析、设备单元安全评价、关键指标及安全态势趋势预测、高危设备及不良态势安全预警等4个方面设计铁路工务设备安全画像应用功能。辅助业务人员快速定位数据,对工务设备安全态势有更加直观的判断,以防止设备不稳定状态导致的事故故障,实现事故故障超前防范。
2020, 29(6): 39-43.
摘要:
通过研究国产密码(简称:国密)的核心算法、典型应用场景及应用现状,结合铁路调度应急指挥系统的实际需求,解决系统中的安全方案设计、数据传输加密问题。详细阐述了国密在铁路调度应急指挥系统中的应用,得出铁路调度应急指挥系统的安全架构、身份认证和数据加密传输等方案,对于维护系统数据完整性,保障信息安全、提高安全防护等级等有着重要的作用。
通过研究国产密码(简称:国密)的核心算法、典型应用场景及应用现状,结合铁路调度应急指挥系统的实际需求,解决系统中的安全方案设计、数据传输加密问题。详细阐述了国密在铁路调度应急指挥系统中的应用,得出铁路调度应急指挥系统的安全架构、身份认证和数据加密传输等方案,对于维护系统数据完整性,保障信息安全、提高安全防护等级等有着重要的作用。
2020, 29(6): 44-48,53.
摘要:
为提升运维人员响应速度,降低云环境异常对云上应用的影响,研究了一种基于长短期记忆(LSTM,Long Short-Term Memory)的云环境异常智能检测方法。通过将传统时间序列分析算法同LSTM神经网络相结合,实现在线预测云环境监控数据,并通过正态分布和贝叶斯推理定义预测波动范围,快速准确地判别云环境异常。在铁路云数据中心环境中进行测试验证,同其他时序预测方法的比较证明,本方法具有判别准确性高、对各种场景适用性强的优点,可为铁路大规模云数据中心智能运维实施提供一种有效的异常检测手段。
为提升运维人员响应速度,降低云环境异常对云上应用的影响,研究了一种基于长短期记忆(LSTM,Long Short-Term Memory)的云环境异常智能检测方法。通过将传统时间序列分析算法同LSTM神经网络相结合,实现在线预测云环境监控数据,并通过正态分布和贝叶斯推理定义预测波动范围,快速准确地判别云环境异常。在铁路云数据中心环境中进行测试验证,同其他时序预测方法的比较证明,本方法具有判别准确性高、对各种场景适用性强的优点,可为铁路大规模云数据中心智能运维实施提供一种有效的异常检测手段。
2020, 29(6): 49-53.
摘要:
为解决铁路行包管理信息系统在票据电子化升级中遇到的信息交互和电子单据流转问题,基于Android移动终端,在铁路行包管理信息系统的总体框架下设计并实现了行包票据电子化移动终端系统。阐述了该系统的行包信息管理、客运信息管理、列车作业管理和基础信息管理等主要功能,以及站车交互、多重数字签名和信息共享等关键技术。该系统已在京沪高铁部分车次和行包办理点上线试运行,实现了快运单据的全面、全流程电子化,与铁路各信息系统无缝对接,显著提高了行包作业效率。
为解决铁路行包管理信息系统在票据电子化升级中遇到的信息交互和电子单据流转问题,基于Android移动终端,在铁路行包管理信息系统的总体框架下设计并实现了行包票据电子化移动终端系统。阐述了该系统的行包信息管理、客运信息管理、列车作业管理和基础信息管理等主要功能,以及站车交互、多重数字签名和信息共享等关键技术。该系统已在京沪高铁部分车次和行包办理点上线试运行,实现了快运单据的全面、全流程电子化,与铁路各信息系统无缝对接,显著提高了行包作业效率。
2020, 29(6): 54-57.
摘要:
研究虚拟化技术在铁路旅客服务信息系统集成管理平台(简称:旅服平台)的应用,解决旅服平台基础架构无法满足平台快速部署等问题,实现7×24 h不间断稳定运行,故障及时处理,提高物理服务器利用率。虚拟化技术的应用,提高了旅服平台的可用性、稳定性和安全性。目前,虚拟化旅服平台已经在多个铁路局集团有限公司应用,应用效果良好。
研究虚拟化技术在铁路旅客服务信息系统集成管理平台(简称:旅服平台)的应用,解决旅服平台基础架构无法满足平台快速部署等问题,实现7×24 h不间断稳定运行,故障及时处理,提高物理服务器利用率。虚拟化技术的应用,提高了旅服平台的可用性、稳定性和安全性。目前,虚拟化旅服平台已经在多个铁路局集团有限公司应用,应用效果良好。
2020, 29(6): 58-63,74.
摘要:
针对现有故障诊断中忽略调谐区故障对列车安全影响的问题,建立分路状态下机车信号电压模型,获取调谐区正常状态及不同故障状态的机车信号电压;并考虑补偿电容故障、不同道砟电阻等对机车信号电压的影响,对现有数据库进行扩充,得到调谐区故障数据集。在此基础上,采用卷积神经网络(CNN,Convolutional Neural Networks)实现调谐区的故障诊断,特征提取通过CNN中卷积层实现,并对比不同卷积层参数下诊断准确率及训练时间,选择当前条件下相对最优的卷积层参数;采用dropout函数避免训练中出现过拟合现象,并通过CNN中第2全连接层实现故障分类。针对人为构建数据集时数据标签错误的问题,通过构建标签错误数据集的方式,减小错误标签数据对训练过程的影响。测试结果表明:当信噪比为40 dB时,测试集的准确率为97.92%,即在噪声环境下,该诊断方式仍然有效。
针对现有故障诊断中忽略调谐区故障对列车安全影响的问题,建立分路状态下机车信号电压模型,获取调谐区正常状态及不同故障状态的机车信号电压;并考虑补偿电容故障、不同道砟电阻等对机车信号电压的影响,对现有数据库进行扩充,得到调谐区故障数据集。在此基础上,采用卷积神经网络(CNN,Convolutional Neural Networks)实现调谐区的故障诊断,特征提取通过CNN中卷积层实现,并对比不同卷积层参数下诊断准确率及训练时间,选择当前条件下相对最优的卷积层参数;采用dropout函数避免训练中出现过拟合现象,并通过CNN中第2全连接层实现故障分类。针对人为构建数据集时数据标签错误的问题,通过构建标签错误数据集的方式,减小错误标签数据对训练过程的影响。测试结果表明:当信噪比为40 dB时,测试集的准确率为97.92%,即在噪声环境下,该诊断方式仍然有效。
2020, 29(6): 64-68.
摘要:
分析RSSP-I铁路信号安全协议中安全技术的主要原理,设计了RSSP-I铁路信号安全协议的安全编码、解码、时序校正的实现方法;基于Visual Studio2012,完成RSSP-I铁路信号安全协议测试软件的开发,进行了安全通信测试。结果表明:该软件运行安全可靠,通信数据准确完整,满足安全通信要求。
分析RSSP-I铁路信号安全协议中安全技术的主要原理,设计了RSSP-I铁路信号安全协议的安全编码、解码、时序校正的实现方法;基于Visual Studio2012,完成RSSP-I铁路信号安全协议测试软件的开发,进行了安全通信测试。结果表明:该软件运行安全可靠,通信数据准确完整,满足安全通信要求。
2020, 29(6): 69-74.
摘要:
结合我国高铁车站设备管理现状,研究利用三维可视化技术与物联网技术相结合,实现高铁车站设备智能化运维管理系统;提出高铁车站设备智能化运维管理系统总体架构,描述了高铁车站智能化运维系统用户构成和主要功能;提出采用Revit、3Dmax进行三维组合建模,利用ArcGIS Pro制作数据并发布服务,基于ArcGIS进行二次开发;融合多源数据,利用物联网技术采集并传输数据,将高铁车站设备台账、图纸、运维、监控等数据集成至三维模型中,满足各级用户需求,有助于提升高铁车站信息化水平、改善设备运维管理方式、降低运维成本。
结合我国高铁车站设备管理现状,研究利用三维可视化技术与物联网技术相结合,实现高铁车站设备智能化运维管理系统;提出高铁车站设备智能化运维管理系统总体架构,描述了高铁车站智能化运维系统用户构成和主要功能;提出采用Revit、3Dmax进行三维组合建模,利用ArcGIS Pro制作数据并发布服务,基于ArcGIS进行二次开发;融合多源数据,利用物联网技术采集并传输数据,将高铁车站设备台账、图纸、运维、监控等数据集成至三维模型中,满足各级用户需求,有助于提升高铁车站信息化水平、改善设备运维管理方式、降低运维成本。
2020, 29(6): 75-78.
摘要:
速度信号是地铁列车制动系统的一个关键信号,对速度信号进行模拟是实现地铁列车制动实训系统和制动测试系统的基础工作。根据地铁列车架控式制动系统中速度传感器输出信号的要求,提出并实现一个实时可控的速度传感器输出信号模拟方案;利用STC15系列单片机输出高速脉冲电压信号,再将电压信号转换为电流信号,输出7 mA~14 mA脉冲电流信号,作为模拟地铁列车行驶过程中速度传感器的输出信号。仿真结果表明:该方案满足地铁列车速度传感器输出信号的模拟要求,有助于提高地铁列车制动测试系统和制动实训系统的可操作性。
速度信号是地铁列车制动系统的一个关键信号,对速度信号进行模拟是实现地铁列车制动实训系统和制动测试系统的基础工作。根据地铁列车架控式制动系统中速度传感器输出信号的要求,提出并实现一个实时可控的速度传感器输出信号模拟方案;利用STC15系列单片机输出高速脉冲电压信号,再将电压信号转换为电流信号,输出7 mA~14 mA脉冲电流信号,作为模拟地铁列车行驶过程中速度传感器的输出信号。仿真结果表明:该方案满足地铁列车速度传感器输出信号的模拟要求,有助于提高地铁列车制动测试系统和制动实训系统的可操作性。
我要投稿
