董學(xué)文

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火車震動(dòng)信號(hào)的特征分析與應(yīng)用方法研究

董學(xué)文

大連交通大學(xué)，遼寧 大連 116000

列車運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)信號(hào)是關(guān)系到列車運(yùn)行安全的一項(xiàng)重要參數(shù) ,但是現(xiàn)實(shí)環(huán)境中 ,由于大量噪聲的存在而使得信號(hào)在采集和傳輸過程中 ,易受到噪聲的污染而無法直接進(jìn)行分析和識(shí)別 ,因此 ,濾除混雜的噪聲干擾 ,提取出有用信號(hào)是控制系統(tǒng)首要解決的一個(gè)問題。小波變換的重要應(yīng)用之一就是用于信號(hào)的消噪。通常從列車上采集的振動(dòng)信號(hào)都混有大量的噪聲 ,現(xiàn)采用非線性小波閾值法對(duì)信號(hào)進(jìn)行消噪 ,并利用閾值處理后的小波系數(shù)重建信號(hào) ,從而得到有用的信號(hào)波形。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法能有效的去除噪聲 ,可靠性高 ,特別適用于信號(hào)中混有白噪聲的情況。

震動(dòng)信號(hào)；減震技術(shù)

1 火車震動(dòng)信號(hào)概述

現(xiàn)行鋼軌幾何形狀為齊頭的端面，為了消除熱脹冷縮的影響，在連接處留有單根鐵軌長(zhǎng)度千分之一的間隙，但是由于我國鋼材的改良及對(duì)氣溫變化的了解，實(shí)際間隙要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于千分之一，一般為每25米3毫米左右。車輪和鋼軌表面的接觸可以近似視為圓柱面和平面的接觸，下面我們基于這一假設(shè)進(jìn)行討論。當(dāng)車輪經(jīng)過傳統(tǒng)直縫時(shí)，由于突然失去了支撐車輪便突然下沉，在下沉不久便會(huì)和前軌邊緣接觸撞擊，隨即在驅(qū)動(dòng)力的作用下“跳出”接縫，產(chǎn)生了振動(dòng)。劇烈的振動(dòng)和噪聲嚴(yán)重影響著火車車身的設(shè)計(jì)要求及火車的提速，在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天這些問題變得越來越突出，前人曾提出用斜縫代替直縫的設(shè)想，但直到現(xiàn)在仍沒有任何單位作深入的理論和實(shí)驗(yàn)研究。

2 火車震動(dòng)信號(hào)的特征分析

最初，鐵路震動(dòng)信號(hào)燈安裝在控制震動(dòng)信號(hào)箱的屋頂，但是逐漸地，通過機(jī)械聯(lián)動(dòng)控制的電線和滑輪系統(tǒng)被開發(fā)以在一定距離處控制震動(dòng)信號(hào)。震動(dòng)信號(hào)箱成為互鎖的控制器，在美國被稱為互鎖塔或簡(jiǎn)稱震動(dòng)信號(hào)塔，同時(shí)在英國保留名稱“震動(dòng)信號(hào)箱”。保護(hù)電臺(tái)本身的震動(dòng)信號(hào)被稱為家庭震動(dòng)信號(hào)，而一些距離提供預(yù)先警告的震動(dòng)信號(hào)被稱為遠(yuǎn)程震動(dòng)信號(hào)。機(jī)械震動(dòng)信號(hào)可以由電動(dòng)機(jī)或液壓操作。震動(dòng)信號(hào)被設(shè)計(jì)為故障安全的，使得如果電力損失或連桿斷開，臂將通過重力移動(dòng)到水平位置。對(duì)于下象限震動(dòng)信號(hào)量，眼鏡和它們的外殼在與臂的樞軸的相對(duì)側(cè)上的定位將迫使震動(dòng)信號(hào)返回危險(xiǎn)，與這些相比，臂本身相對(duì)較輕。在美國，震動(dòng)信號(hào)量被用作列車命令震動(dòng)信號(hào)，目的是向工程師指示他們是否應(yīng)該停止接收電報(bào)命令，并且也僅僅作為一種形式的塊信令。全世界的機(jī)械震動(dòng)信號(hào)正在逐步淘汰，以利于彩色光震動(dòng)信號(hào)，或者在某些情況下，不需要線路震動(dòng)信號(hào)（例如無線電電子令牌塊或RETB）的信令系統(tǒng)。

3 火車震動(dòng)信號(hào)的應(yīng)用方法

最初，震動(dòng)信號(hào)顯示簡(jiǎn)單的停止/繼續(xù)指示。隨著交通密度的增加，這被證明是太限制和增加了細(xì)化。一種這樣的改進(jìn)是在停止震動(dòng)信號(hào)的方法上添加遠(yuǎn)距離震動(dòng)信號(hào)。遠(yuǎn)處的震動(dòng)信號(hào)給駕駛員警告他正在接近可能需要停止的震動(dòng)信號(hào)。這允許速度的總體增加，因?yàn)榛疖囁緳C(jī)不再必須以停車震動(dòng)信號(hào)的瞄準(zhǔn)距離內(nèi)的速度駕駛。根據(jù)時(shí)間表和列車訂單操作，震動(dòng)信號(hào)沒有直接向列車乘務(wù)員傳達(dá)命令。相反，他們指示船員拿起訂單，如果命令保證，可能停止這樣做。震動(dòng)信號(hào)用于指示以下的一個(gè)或多個(gè)：前面的線是清楚的（沒有任何障礙物）或被阻擋。驅(qū)動(dòng)程序具有繼續(xù)的權(quán)限。該點(diǎn)（在美國也稱為開關(guān)或者轉(zhuǎn)向）被正確設(shè)置。設(shè)置方向點(diǎn)。列車可能行駛的速度。下一個(gè)震動(dòng)信號(hào)的狀態(tài)?；疖嚸顚⒂蓹C(jī)組人員拿起。一些震動(dòng)信號(hào)可以傳送大量信息。這些震動(dòng)信號(hào)表明列車應(yīng)該提前，速度限制從60公里/小時(shí)降低到30公里/小時(shí)，并且它接近線路的末端。震動(dòng)信號(hào)可以放置：在軌道的一部分的開始。關(guān)于可移動(dòng)的基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目的方法，例如點(diǎn)/開關(guān)或旋轉(zhuǎn)橋。提前其他震動(dòng)信號(hào)。對(duì)平交道口的接近。在開關(guān)或轉(zhuǎn)向。在平臺(tái)或火車可能被停止的其他地方之前。在火車站， “跑線”通常連續(xù)發(fā)出震動(dòng)信號(hào)。雙軌鐵路的每條線通常僅在一個(gè)方向上發(fā)震動(dòng)信號(hào)，所有震動(dòng)信號(hào)在任一線上面向相同的方向。在安裝“雙向”信令時(shí)，震動(dòng)信號(hào)在兩個(gè)軌道上的兩個(gè)方向上面對(duì)（有時(shí)稱為“可逆工作”，其中線路通常不用于雙向工作）。震動(dòng)信號(hào)通常不提供用于控制在側(cè)線或碼區(qū)區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)。

[1]陳祎,譚南林.小波變換用于列車振動(dòng)信號(hào)消噪的研究[J].鐵道機(jī)車車輛,2004,24(5):26-28.

[2]彭燕妮.小波變換在信號(hào)消噪中的應(yīng)用[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào)自然科學(xué)版,2004,27(10):40-43.

[3]吳朝輝,劉愛倫.基于小波變換的信號(hào)消噪及其在軟測(cè)量中的應(yīng)用[J].自動(dòng)化儀表,2003,24(2):8-10.

Characteristics analysis and application method of train vibration signal

Dong Xuewen

Dalian Jiaotong University, Liaoning Dalian 116000

The vibration signal of train running is an important parameter related to the safety of train operation. However, in the real environment, because of the large amount of noise, the signal can not be directly analyzed and recognized during the process of acquisition and transmission. , Therefore, filter out the mixed noise interference, extract the useful signal is the control system to solve a problem. One of the important applications of wavelet transform is to denoise the signal. Usually the vibration signals collected from the train are mixed with a large amount of noise. Now, the signal is denoised by the nonlinear wavelet threshold method, and the signal is reconstructed by using the wavelet coefficients after the threshold processing to obtain the useful signal waveform. The experimental results show that the proposed method can effectively remove noise and has high reliability. It is especially suitable for the case where the signal is mixed with white noise.

Vibration signal;Seismic Reduction Technology

U270.11

A

1009-6434（2016）11-0146-02

董學(xué)文（1990—），男，漢族，籍貫（精確到市）為河北省保定市，當(dāng)前職務(wù)為碩士在讀，當(dāng)前職稱為碩士在讀，學(xué)歷為碩士研究生，研究方向?yàn)榻煌ㄐ畔⒐こ碳翱刂啤?/p>