文稿開題報告

1、同濟大學選題工作計劃及課題名稱 基于動作電流波形識別的道岔故障技術的研究學號生研究專業(yè)、年級所在院、系 電子與信息計算機系導師副導師選題 時間 2012 -06-28同濟大學院年月日一、立論依據(jù)課題來源、選題依據(jù)和背景情況、課題研究目的、理論意義和實際應用價值本課題是鐵道部重點課題“信息基礎理論研究鐵路信號系統(tǒng)安全風險智能感知及防護理論研究”（合同號：2012X014-E）的子課題。信號系統(tǒng)是鐵路的主要技術裝備，在保障行車安全、提高效率、傳遞行車信息等方面起著不可替代的作用。近年來隨著國家鐵路的高速化、重載化、高密度化和服務優(yōu)質(zhì)化，信號系統(tǒng)的功能性和重要性更加凸顯, 同時信號設備安全性和可靠性

2、也備受關注。如何保障信號設備安全已成為信號管理、研究、設計、制造和工程等部門必須深入思考的重要課題。道岔作為實現(xiàn)信號聯(lián)鎖控制的關鍵設備,也是故障率最高的設備之一, 往往會對行車安全和運行秩序產(chǎn)生影響。動作電流是道岔電氣特性的一項重要指標，目前最常用的測試方法是通過信號集中監(jiān)測 CSM （ Centralized SignalMonitoring）車站機進試：在道岔動作電流回線上安裝傳感器，實時測試道岔轉(zhuǎn)換過程中電機電流的變化并下來，它能真實準確地反映了轉(zhuǎn)轍機推動道岔轉(zhuǎn)換過程中各運動狀態(tài)的變化和負載的變化。正常情況下道岔轉(zhuǎn)換是一個相對穩(wěn)定的過程, 動作電流也是一條有規(guī)律的曲線。通過ESS(Exp

3、ert System for Railway Signal)分析電流波形和數(shù)值的變化, 可判別出道岔工作是否正常,并其劣化趨勢; 或進行故障定位和分離, 找出故障和位置, 及警以預防事故, 同時給維修工作提供科學指導。目前現(xiàn)場已經(jīng)上道使用的信號性差，對道岔波形的識別、分析策提供科學依據(jù)的作用。本課題基于系統(tǒng)由于波形模型誤差大，算法適應的結果度低，難以發(fā)揮應有的為維修決鐵大 CSM-2010-td 信號集中監(jiān)測系統(tǒng)和鐵大智能分析與ESS-2010-td進行研究。CSM 站機負責實時道岔動作電流曲線，并將數(shù)據(jù)實時推送給 ESS 存入歷史數(shù)據(jù)庫。本課題的研究方法是：（1）對道岔動作電流曲線建模，設計

4、相應的波形識別、分析和診斷算法（庫）（采用模式識別、人工智能、小波分析等理論）；（2）用 C#語言實現(xiàn)基于上述算法的動作電流曲線。組件庫并在 ESS 調(diào)用，分析和存在歷史數(shù)據(jù)庫中的道岔本項目擬采用的理論模型先進、適應強，將克服既有系統(tǒng)的固有缺陷，建成一個具有較高度的道岔組件庫，從而能準確發(fā)現(xiàn)或定位道岔設備的故障或趨勢，為信號設備維修決策提供供科學指導。組件庫也將成鐵大ESS-2010-td 中不可獲取的基礎工具，將在鐵路現(xiàn)場信號維修發(fā)揮出日益顯著的重要作用。二、文獻綜述1、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動態(tài)國外現(xiàn)狀西力發(fā)達國家，特別是西方軍事、航天大國，在核 、核電站、航天活動中，先后應用了 系統(tǒng)，保證

5、了系統(tǒng)的整體安全性達到規(guī)定要求。在工業(yè)應用力一面，如發(fā)電廠、輸變電及保護系統(tǒng)等，均有配套的 系統(tǒng)。在故障可能導致 安全風險、故障可能導致重大損失的系統(tǒng)設備中，優(yōu)先采用智能 技術 系統(tǒng)。在高速機車、車輛、動車組領域，已經(jīng)在地面維修管理系統(tǒng)中嵌入了故障 系統(tǒng)，保障了高速機車、車輛、動車組的安全性達到規(guī)定要求。在高速鐵路地面信號系統(tǒng)中，雖然沒有見到采用獨立系統(tǒng)的相關，但是由于廣泛采用計算機控制和管理技術，功能性系統(tǒng)作為模塊己經(jīng)嵌入在相關的信息管理系統(tǒng)中，否則單靠信號系統(tǒng)設備自身的可靠性難以滿足高速鐵路高可靠性的安全運行要求。國內(nèi)現(xiàn)狀近幾年來，國內(nèi)已有多個高校、科研院所和公司開展了信號設備故障智能的研

6、究工作。從網(wǎng)上檢索到了以下高校：交通大學、蘭州交通大學、華東交通大學、青島大學；以下科研機構：通號公司研究設計院、鐵科院通號所、太原鐵路局科研所；以下公司：中北信號；輝煌科技；柯信號；鐵大電信設備；其北信號輝煌科公司都參加了鐵道部的“鐵路車站信號設備故障系統(tǒng)”科研項目，并已開發(fā)出了具體的技術和產(chǎn)品，并在多個車站投入試用，取得了一些經(jīng)驗和教訓，為后來者開展工程化系統(tǒng)研發(fā)奠定了基礎。交通大學則與輝煌公司合作， 聯(lián)合培養(yǎng)了多屆，了多篇關于信號系統(tǒng)的，在信號監(jiān)測的理論研究方面做了許多很有價值的探索?？偟膩碚f，各家的產(chǎn)品還都不太完善和成熟，在現(xiàn)場使用后發(fā)現(xiàn)漏報、誤報較多，的度還有很長的路要走。所閱文獻的

7、查閱范圍基于知識的推理，楊叔子，；人工智能及其應用，、，；電機故障技術，正，機械工業(yè)；鐵道信號基礎設備及原理，滬，鐵道信號基礎設備及原理；電務綜合技術資料，鐵路局，2010年5月；鐵路信號可靠性安全性理論及證實，、，中國鐵道，2008；安全關鍵計算機系統(tǒng)，、，中國鐵道，2003；鐵路安全測試評估，中國鐵道，2001；軌道列車可靠性、可用性、維修性和安全性RAMS，中國鐵道，2009；道岔曲線分析處理方法，CASCO信號發(fā)明專利（申請?zhí)枺?00810208148.9）；一種道岔曲線分析處理裝置， CASCO信號發(fā)明專利（申請?zhí)枺?00820158145.4）；道岔監(jiān)測系統(tǒng)，鐵大電信設備發(fā)明專利，

8、專利號 01112602.7；信號微機監(jiān)測道岔動作電流零直線分析，鐵道通信信號雜志， Vo1.46，No.10，2010；提速道岔表示電壓的分析及改進方案，鐵道通信信號雜志， Vo1.45，No.8，2009；基于神經(jīng)網(wǎng)絡的道岔智能故障方法的研究，西鐵科技，2/2010;鐵路道岔綜合監(jiān)測系統(tǒng)研究，科技通訊，2 /2010；高速鐵路道岔監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)場監(jiān)測單元的設計與實現(xiàn)，西南交通大學，平，20070301；道岔動作電流曲線的分析，鐵道通信信號雜志， Vo1.41，No.11，2005；基于動作電流波形樹表達的道岔轉(zhuǎn)轍機狀態(tài)檢測方法，鐵道大學學報，Vol. 20, No. 6，Jun., 1999；

9、基于微機監(jiān)測的提速道岔故障分析方法，鐵道通信信號雜志， 2011.10，Vol. 47 No. 10；道岔動作電流曲線的分析，鐵道通信信號雜志，November1 2005，Vol1 41 No1 11；三、研究內(nèi)容1學術構想與思路、主要研究內(nèi)容及擬解決的2擬采取的研究方法、技術路線、實施方案及可行性分析研究方法：技術路線：實施方案： 可行性分析：四、研究基礎所需實驗、研究條件和實驗條件本課題基于鐵大 CSM-2010-td 信號集中監(jiān)測系統(tǒng)進行研究。具體包括：CSM-2010-td 信號集中監(jiān)測站機；ESS-2010-td 信號監(jiān)測智能分析與；CSM-2010-td 信號設備狀態(tài)模擬；Ori

10、gon8.0 二維圖形繪制；故障道岔的動作電流樣本分析（現(xiàn)場提供）；在鐵大研發(fā)中心，與信號集中監(jiān)測項目組、系統(tǒng)項目組一起工作、從事專項研究，在已簽協(xié)議限定的范圍內(nèi)可以獲得所需的各種技術資源。所需經(jīng)費，包含經(jīng)費來源、開支（工程設備、材料須填寫名稱、規(guī)格、數(shù)量）本課題是鐵道部科技司項目“ 信息基礎理論研究鐵路信號系統(tǒng)安全風險智能感知及防護理論研究”（合同號：2012X014-E）的子課題，項目經(jīng)費來源于鐵道部項目撥款。經(jīng)費 如下：專業(yè)會務費費調(diào)研差旅費資料信息費費申請知識費五、工作計劃序號階段及內(nèi)容工作量估計（小時數(shù)）起訖日期階段成果形式178收料 ，閱 讀參考文獻和技術文檔 撰寫定稿、打印、裝訂

11、 完成參考文 獻部分。 完成初稿完成全文 ，準 備答辯合計1500同濟大學選題評分表備注：評審只對五項指標每一項的最后一欄內(nèi)打分（百分制），不必計算總分。評審小組組成：注：此評分表作為課程成績單必備的材料之一組成簽字導師成員評審項目權重評 分 標 準得分（百分制）一、選題依據(jù)（A）30%80100 分選題有較強的理論意義、實用價值，深刻的學術研究內(nèi)涵。6080 分選題有一定的理論意義、實用價值，有一定的學術研究內(nèi)涵。60 分以下選題缺乏理論意義和實用價值。二、理論基礎和專門知識(B)20%80100 分較好的掌握堅實寬廣的理論基礎和系統(tǒng)專業(yè)知識6080 分基本的掌握堅實寬廣的理論基礎和系統(tǒng)專業(yè)知識60 分以下未能掌握堅實寬廣的理論基礎和系統(tǒng)知識三、選題難度及先進性 (C)30%80100 分研究課題屬本學科發(fā)展方向并居前沿位置，具有自己獨特的思 究課題具有較強的先進性6080 分研究課題屬本學科的發(fā)展方向，并具有先進性。60 分以下研究課題與本學科的發(fā)展方向先進性不明顯，難度欠佳。四、文字表達（D）10%80100 分條理清晰，分析嚴謹，文筆流暢60