买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

摘要：本发明公开了一种无绝缘轨道电路补偿电容故障诊断方法，本发明中联合应用高速综合检测列车上配备的信号检测系统展开，依托高速综合检测车检测的轨道电路信息，开展补偿电容故障诊断研究。本研究主要基于相空间重构来融合动态检测系统采集的反映轨道电路工作状态的数据，并通过相空间重构，获取反映系统状态特性的伪相图，提取补偿电容的故障特征，从而实现补偿电容的故障诊断。

主权项：1.一种无绝缘轨道电路补偿电容故障诊断方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：获取数据，选取的能够反映轨道电路补偿电容工作状态变量的数据包括：补偿电容感应信号、载频、载频为1700Hz、2000Hz、2300Hz和2600Hz的移频信号；其中，补偿电容感应信号表示为，根据载频选择对应载频的移频信号为,其中为信号长度； 步骤2：数据预处理步骤2.1：分别对补偿电容感应信号CC与移频信号IV进行最大值-最小值归一化处理，得到归一化后的补偿电容感应信号CC_norm与移频信号IV_norm，具体如公式1所示： 步骤2.2：分别对归一化后的补偿电容感应信号CC_normi与移频信号IV_normi进行同趋化处理，得到同趋化后的补偿电容感应信号CC_T与移频信号IV_T具体如公式2所示： 步骤2.3：小波降噪，采用小波变换对同趋化后的补偿电容感应信号CC_T与移频信号IV_T进行降噪处理；具体为，将时间序列数据输入至小波变换降噪算法，使用BayesShrink方法，软阈值方 式（softthresholding），在3层小波分解级别下进行，选用对称小波（sym7）进行分解和重 构，并对信号方差进行重标定处理，以确保降噪效果的稳定性和准确性，得到降噪后的补偿 电容感应信号与移频信号； 步骤3：相空间重构，分别使用互信息法和G-P算法逐个计算预处理后的补偿电容感应 信号与移频信号的延迟时间和嵌入维数； 步骤3.1：互信息法求延迟时间定义待分析的信号为，其中t表示时间索引，N为序列长度，为衡量序列在不同时 间延迟下的延迟性，引入互信息度量MIT，表示信号与其自身延迟T个时间单位的序 列之间的互信息，计算公式如下： 其中，和分别表示序列和序列取值的空间，是在延迟时，观测 到的和的联合概率，和是和的边缘概率分布； 互信息反映了知道序列一个部分的信息时对另一部分的不确定性的减少量，当达到峰值时，表示在该的延迟下，序列的历史信息和未来信息之间的共享是最大 的，从而，通过寻找的峰值，确定最优延迟时间： 峰值表明，在时刻，时间序列的过去值与时刻之后的值相互依赖性最高； 步骤3.2：G-P算法求嵌入维数m设定距离阈值，并计算所以点对的距离，得到相空间中点对的分布函数： 其中，是相空间中点的总数，是单位阶跃函数，是点和之间的欧氏距 离； 嵌入维数通过相关维数估计得出，其中的定义为： 在实践中，将对不同的值计算，并在对数—对数坐标上绘制对的 图，在与线性拟合的斜率即为相关维数，通过选择合适的斜率，估计嵌入维 数，确保以满足相空间重构的要求； 步骤3.3：确定最终的延迟时间和嵌入维数根据互信息法计算得到补偿电容感应信号和根据载频选择对应载频的移频信号为的延迟时间为，G-P算法计算得到的嵌入维数为，为了保证各个变量 相空间都能够完全展开，同时在相轨迹不产生压缩的前提下保证数据间的相关性，根据式 7选取最大的嵌入维数和最小延迟时间作为相空间重构参数； 步骤3.4：根据最终的确定的延迟时间和嵌入维数，使用延迟嵌入的方式分别将补偿电 容感应信号和对应载频的移频信号进行相空间重构，得到两个变量的轨迹矩阵和如式8和式9所示： 式和中，为嵌入维数，为延迟时间，为相空间重构得到的状态矢量的个数，； 步骤4：根据自适应加权融合算法对各个变量的轨迹矩阵进行融合；步骤5：特征提取，经自适应加权融合后的轨迹矩阵Y，通过使用奇异值分解提取能够反映系统状态特性的伪相图，从而提取补偿电容的状态特征，伪相图是表征原系统状态变化曲线于嵌入相空间中的投影，其中系统状态与伪相图之间存在确定性映射关系，由于重构的相空间通常是多维的，直观表现多维伪相图成为一项挑战，需对其进行处理以便提取出系统本质特性；令融合后的轨迹矩阵Y的奇异值分解如式所示： 其中，为对角矩阵，如式所示，，称为矩阵的奇异值，并且满 足，相应的单位化且正交的特征向量为，矩阵和每列向 量彼此正交，如此则有，矩阵的各列向量即为融合后矩阵在基上的 投影，其中，表示的第列向量，基于伪相图投影与补偿电容位置关系，提取补偿电容的 状态特征； 步骤6：故障诊断，伪相图在轴上的投影对于补偿电容的不同故障程度和位置均显示 出高度的敏感性；在补偿电容发生故障时，该位置的投影幅值会相应减小，故障的严重性与 幅值减小的比例成正比，设定一个阈值来判别补偿电容是否存在故障，当时，则 补偿电容故障；否则，补偿电容正常。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 兰州交通大学 一种无绝缘轨道电路补偿电容故障诊断方法