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留言内容：基于神经网络的ZPW-2000A无绝缘轨道电路故障诊断方法的研究--《西南交通大学》2015年硕士论文
基于神经网络的ZPW-2000A无绝缘轨道电路故障诊断方法的研究
【摘要】：轨道电路是铁路信号系统的重要组成部分。轨道电路在保障列车的安全行驶方面起着十分重要的作用。一旦轨道电路不能正常工作,极有可能引起重大的安全事故。目前,我国对轨道电路的故障诊断主要依赖于现场工作人员的测试和微机监测。但是这些方法不全面也不智能,还不能完全达到“状态修”。这就需要我们探索一种更好的诊断方法。本文的研究对象为现代铁路中通用的ZPW-2000A轨道电路。首先,分析轨道电路的结构、工作原理。归纳轨道电路常见的一些故障,分析故障的特征和产生故障的原因。以轨道电路常见的几个故障类型为例设计BP、RBF网络故障诊断模型。以BP神经网络为基础,并用遗传算法对神经网络的参数进行寻优操作,使轨道电路故障诊断的模型得以完善,从而实现了对轨道电路的故障诊断。论文主要完成了以下工作：第一,根据轨道电路的电路原理图,分析轨道电路的工作原理。归纳并分析轨道电路常见的故障、产生的原因、故障呈现的特征。根据现场调研总结并归纳轨道电路故障诊断的流程,并根据诊断的流程来提取故障特征量以及轨道电路相应的故障类型。第二,以轨道电路室内发送端的故障为例,采用BP、RBF神经网络建立故障诊断模型。针对BP神经网络容易陷入局部极值点、收敛慢的特性,对神经网络的权系数和阈值本文采用遗传算法来进行优化。以GA-BP为核心技术,来实现轨道电路的故障诊断。第三,使用Matlab对神经网络的故障诊断模型进行仿真,并将仿真结果进行对比。从诊断结果可以看出BP神经网络、RBF神经网络、GA-BP算法这三种方法都适用于轨道电路的故障诊断,而遗传算法与神经网络相互结合的这种混合算法比BP神经网络更适用于轨道电路的故障识别。
【关键词】：
【学位授予单位】：西南交通大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2015【分类号】：U284.92【目录】：
摘要6-7Abstract7-10第1章 绪论10-15 1.1 研究背景及意义10-11 1.2 轨道电路故障诊断的国内外研究现状11-13
1.2.1 国内研究现状11-12
1.2.2 国外研究现状12
1.2.3 目前研究的不足之处及今后的发展趋势12-13 1.3 论文的研究内容13-15第2章 基于人工神经网络的故障识别算法15-29 2.1 BP神经网络15-20
2.1.1 BP网络结构15-16
2.1.2 BP学习算法及实现16-18
2.1.3 BP神经网络算法的改进18-19
2.1.4 BP网络的模式识别19-20 2.2 RBF神经网络20-23
2.2.1 网络的结构21
2.2.2 RBF神经网络的学习算法21-22
2.2.3 径向基网络的逼近22-23 2.3 GA对BP神经网络权重的优化23-28
2.3.1 遗传算法23-24
2.3.2 遗传算法的神经网络权重优化24-28 2.4 本章小结28-29第3章 ZPW-2000A无绝缘轨道电路29-44 3.1 轨道电路的概述29-31
3.1.1 ZPW-2000A无绝缘轨道电路的结构组成及其功能29-31
3.1.2 轨道电路的技术条件31 3.2 轨道电路的工作原理31-36
3.2.1 信号的传输流程31-32
3.2.2 电气绝缘节工作原理32-33
3.2.3 轨道信号的传输补偿33-34
3.2.4 发送器工作原理34
3.2.5 接收器工作原理34-35
3.2.6 电缆模拟网络盘的工作原理35
3.2.7 调谐匹配单元工作原理35-36 3.3 ZPW-2000A型轨道电路常见故障分析36-43 3.4 本章小结43-44第4章 ZPW-2000A轨道电路故障特征量的提取44-55 4.1 轨道电路室内、外故障的判断及特征量的提取44-46 4.2 轨道电路发送端室内故障的分析及特征量的提取46-48 4.3 主轨道故障的具体排查流程及故障特征量的提取48-51 4.4 轨道电路接收端室内故障的分析及故障特征量的提取51-53 4.5 本章小结53-55第5章 轨道电路故障诊断模型的设计与验证55-74 5.1 设计轨道电路室内发送端的故障诊断模型55-63
5.1.1 BP网络故障诊断模型的构建55-59
5.1.2 径向基神经网络故障诊断模型的设计59-60
5.1.3 遗传算法优化BP网络的轨道电路故障诊断模型60-63 5.2 故障诊断模型的仿真验证及结果分析63-73
5.2.1 BP故障诊断模型的验证及结果分析63-68
5.2.2 RBF神经网络模型的验证及分析68-69
5.2.3 GA-BP混合算法的故障诊断模型的仿真与分析69-73 5.3 本章小结73-74第6章 结论74-75致谢75-76参考文献76-79攻读硕士学位期间发表的论文79-80附录1 ZPW-2000A无绝缘轨道电路电路原理图80-81
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