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        基于粗糙集和遺傳算法的補(bǔ)償電容故障分析方法

        2019-10-14 00:27:38金犇
        山東工業(yè)技術(shù) 2019年4期
        關(guān)鍵詞:粗糙集遺傳算法故障診斷

        摘 要:在現(xiàn)有機(jī)車信號系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加車載分析設(shè)備,利用雙路接收線圈中感生電壓和軌道電流成正比的關(guān)系,分析電容故障對感生電壓的影響規(guī)律,給出基于粗糙集和遺傳算法的補(bǔ)償電容故障的診斷方法。利用機(jī)車信號的數(shù)據(jù)記錄功能和綜合無線傳輸系統(tǒng)LAIS,能夠?qū)o絕緣軌道電路中補(bǔ)償電容故障作出正確的評判和實(shí)時(shí)在線監(jiān)測,彌補(bǔ)了目前檢測方法的不足,為補(bǔ)償電容故障診斷提供了全新的技術(shù)手段。

        關(guān)鍵詞:無絕緣軌道電路;故障診斷;粗糙集;遺傳算法;補(bǔ)償電容

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.145

        1 我國無絕緣軌道電路故障檢測現(xiàn)狀

        目前我國鐵路列控系統(tǒng)中普遍使用無絕緣軌道電路作為列車的定位和控車信息傳送設(shè)備。軌道電路信號的傳輸質(zhì)量直接決定了列車車載ATP設(shè)備能否正常工作及輸出控車曲線的合理程度。當(dāng)補(bǔ)償電容故障時(shí)將改變軌道電路網(wǎng)絡(luò)參數(shù),進(jìn)而降低了軌道電路的傳輸質(zhì)量,影響正常工作從而危及行車安全。當(dāng)前,對補(bǔ)償電容故障的診斷方法國外主要采取檢測車定期巡檢,國內(nèi)普遍采用人工定期巡檢,都具有相對滯后的特性,不能滿足當(dāng)前列車高速高效運(yùn)行的要求。

        粗糙集理論的行解組成群體的逐代進(jìn)化過程中,通過對種群個(gè)體按其適應(yīng)度進(jìn)行選擇、交叉和變異等操作,最終獲得性能最優(yōu)的個(gè)體。

        無絕緣軌道電路由發(fā)送設(shè)備、鋼軌線路和接收設(shè)備等幾部分組成,如圖1。

        2 車載無絕緣故障分析設(shè)備的設(shè)計(jì)

        本文中作者設(shè)計(jì)了一套車載無絕緣軌道電路故障分析設(shè)備。車載無絕緣軌道電路分析主機(jī)與機(jī)車信號主機(jī)相類似,使用標(biāo)準(zhǔn)6U機(jī)箱,從右向左依次為電源板、連接板、主機(jī)板2、主機(jī)板1、通信板、和預(yù)留位,各板件之間的系統(tǒng)內(nèi)部通信和電源分配等由機(jī)箱內(nèi)的母板完成,同時(shí)母板還完成系統(tǒng)與外部的通信。電源板負(fù)責(zé)將機(jī)車配電柜的110V直流電壓轉(zhuǎn)換成主機(jī)板工作電壓DC24V,主機(jī)板采用2乘2取2的安全冗余結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu),主機(jī)板1和主機(jī)板2互為熱備,開機(jī)時(shí)采用競爭機(jī)制決定主備關(guān)系即在同時(shí)獲得輸入信號的條件下哪塊主機(jī)板先輸出就作為主用另一塊自動(dòng)轉(zhuǎn)入備用,連接板完成兩塊主機(jī)板的電源分配、主機(jī)板1和主機(jī)板2的人工倒機(jī),通信板用于數(shù)據(jù)的記錄和與LAIS系統(tǒng)的通信。故障分析主機(jī)通過電纜并聯(lián)方式與機(jī)車信號主機(jī)共享機(jī)車信號接線盒送來軌道電路交流信號電流,機(jī)車信號接線盒起到集線的作用并不能對軌道電路交流信號電流進(jìn)行調(diào)整改變,軌道電路電流被機(jī)車信號雙路接收線圈以電磁耦合的形式從鋼軌上感應(yīng)到車載設(shè)備上來。通過本套系統(tǒng)可以完成在機(jī)車上實(shí)時(shí)獲取軌道電路工作電流,并充分利用粗糙集和遺傳算法的優(yōu)勢完成補(bǔ)償電容等參數(shù)的最優(yōu)化求解,實(shí)現(xiàn)無絕緣軌道電路故障的實(shí)時(shí)在線診斷。

        3 算法的設(shè)計(jì)

        理論上鋼軌和道床的信號傳輸特性可以用兩端口網(wǎng)絡(luò)來描述,按照補(bǔ)償電容的個(gè)數(shù)N分成N個(gè)相串聯(lián)的形式,每個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)都由補(bǔ)償電容C和其兩邊各LT/2長度的軌道線路共同構(gòu)成(設(shè)某段軌道電路的長度為L,補(bǔ)償電容的相鄰間距LT= L/ N)。

        粗集理論基礎(chǔ)知識:

        設(shè)為一個(gè)信息系統(tǒng),也可認(rèn)為是某一決策信息系統(tǒng),其中, 為非空有限集合,稱為論域?qū)ο?,是我們所考慮的對象; 為屬性的非空有限集合; ,是屬性的值域; 為信息函數(shù),對于, , 。若中的屬性集可分為兩個(gè)不相交的子集,即為條件屬性集和決策屬性集, , , ,則稱該信息系統(tǒng)也稱為決策表。

        4 結(jié)論

        本方法以補(bǔ)償電容為變量,將實(shí)際和仿真機(jī)車信號模型的差值作為目標(biāo)函數(shù),通過包絡(luò)信號相互關(guān)系的極值點(diǎn)和平均值加以權(quán)重構(gòu)造目標(biāo)函數(shù),并適度調(diào)整,從而得到最優(yōu)解,實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償電容故障的綜合診斷。為軌道電路的故障診斷提供了新的有效方法。

        參考文獻(xiàn):

        [1]孫玲芳,許鋒等.基于粗糙集理論的遺傳屬性約簡算法研究[J].江蘇科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014(03):271-276.

        [2]劉斌,陳釘均.基于粗糙集和遺傳算法的道路交通事故分析[J].蘭州交通大學(xué)學(xué)報(bào),2010,29(01):69-71.

        [3]夏菁,金犇.基于粗糙集和遺傳算法的駝峰超速連掛事故分析[J].交通經(jīng)濟(jì)與科技,2016,29(01):49-52.

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