火车震动信号的特征分析与应用方法研究

董学文



火车震动信号的特征分析与应用方法研究

董学文

大连交通大学，辽宁 大连 116000

列车运行时的振动信号是关系到列车运行安全的一项重要参数 ,但是现实环境中 ,由于大量噪声的存在而使得信号在采集和传输过程中 ,易受到噪声的污染而无法直接进行分析和识别 ,因此 ,滤除混杂的噪声干扰 ,提取出有用信号是控制系统首要解决的一个问题。小波变换的重要应用之一就是用于信号的消噪。通常从列车上采集的振动信号都混有大量的噪声 ,现采用非线性小波阈值法对信号进行消噪 ,并利用阈值处理后的小波系数重建信号 ,从而得到有用的信号波形。实验结果表明该方法能有效的去除噪声 ,可靠性高 ,特别适用于信号中混有白噪声的情况。

震动信号；减震技术

1 火车震动信号概述

现行钢轨几何形状为齐头的端面，为了消除热胀冷缩的影响，在连接处留有单根铁轨长度千分之一的间隙，但是由于我国钢材的改良及对气温变化的了解，实际间隙要远远小于千分之一，一般为每25米3毫米左右。车轮和钢轨表面的接触可以近似视为圆柱面和平面的接触，下面我们基于这一假设进行讨论。当车轮经过传统直缝时，由于突然失去了支撑车轮便突然下沉，在下沉不久便会和前轨边缘接触撞击，随即在驱动力的作用下“跳出”接缝，产生了振动。剧烈的振动和噪声严重影响着火车车身的设计要求及火车的提速，在经济高速发展的今天这些问题变得越来越突出，前人曾提出用斜缝代替直缝的设想，但直到现在仍没有任何单位作深入的理论和实验研究。

2 火车震动信号的特征分析

最初，铁路震动信号灯安装在控制震动信号箱的屋顶，但是逐渐地，通过机械联动控制的电线和滑轮系统被开发以在一定距离处控制震动信号。震动信号箱成为互锁的控制器，在美国被称为互锁塔或简称震动信号塔，同时在英国保留名称“震动信号箱”。保护电台本身的震动信号被称为家庭震动信号，而一些距离提供预先警告的震动信号被称为远程震动信号。机械震动信号可以由电动机或液压操作。震动信号被设计为故障安全的，使得如果电力损失或连杆断开，臂将通过重力移动到水平位置。对于下象限震动信号量，眼镜和它们的外壳在与臂的枢轴的相对侧上的定位将迫使震动信号返回危险，与这些相比，臂本身相对较轻。在美国，震动信号量被用作列车命令震动信号，目的是向工程师指示他们是否应该停止接收电报命令，并且也仅仅作为一种形式的块信令。全世界的机械震动信号正在逐步淘汰，以利于彩色光震动信号，或者在某些情况下，不需要线路震动信号（例如无线电电子令牌块或RETB）的信令系统。

3 火车震动信号的应用方法

最初，震动信号显示简单的停止/继续指示。随着交通密度的增加，这被证明是太限制和增加了细化。一种这样的改进是在停止震动信号的方法上添加远距离震动信号。远处的震动信号给驾驶员警告他正在接近可能需要停止的震动信号。这允许速度的总体增加，因为火车司机不再必须以停车震动信号的瞄准距离内的速度驾驶。根据时间表和列车订单操作，震动信号没有直接向列车乘务员传达命令。相反，他们指示船员拿起订单，如果命令保证，可能停止这样做。震动信号用于指示以下的一个或多个：前面的线是清楚的（没有任何障碍物）或被阻挡。驱动程序具有继续的权限。该点（在美国也称为开关或者转向）被正确设置。设置方向点。列车可能行驶的速度。下一个震动信号的状态。火车命令将由机组人员拿起。一些震动信号可以传送大量信息。这些震动信号表明列车应该提前，速度限制从60公里/小时降低到30公里/小时，并且它接近线路的末端。震动信号可以放置：在轨道的一部分的开始。关于可移动的基础设施项目的方法，例如点/开关或旋转桥。提前其他震动信号。对平交道口的接近。在开关或转向。在平台或火车可能被停止的其他地方之前。在火车站， “跑线”通常连续发出震动信号。双轨铁路的每条线通常仅在一个方向上发震动信号，所有震动信号在任一线上面向相同的方向。在安装“双向”信令时，震动信号在两个轨道上的两个方向上面对（有时称为“可逆工作”，其中线路通常不用于双向工作）。震动信号通常不提供用于控制在侧线或码区区域内的移动。

[1]陈祎,谭南林.小波变换用于列车振动信号消噪的研究[J].铁道机车车辆,2004,24(5):26-28.

[2]彭燕妮.小波变换在信号消噪中的应用[J].重庆大学学报自然科学版,2004,27(10):40-43.

[3]吴朝辉,刘爱伦.基于小波变换的信号消噪及其在软测量中的应用[J].自动化仪表,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

董学文（1990—），男，汉族，籍贯（精确到市）为河北省保定市，当前职务为硕士在读，当前职称为硕士在读，学历为硕士研究生，研究方向为交通信息工程及控制。