行波法在铁路线缆故障检测中的优化研究

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铁路信号电缆是列车指挥系统与列车运行的信息传输通道,信号电缆的检测是列车安全运行的保障之一。铁路信号电缆的故障检测与故障定位关系到铁路运输的安全。本文以行波法为基础就铁路信号电缆的故障检测模型、检测方法等进行研究,对铁路列车的安全运行具有重要意义。本文重点对时域反射法(TDR)、扩展频谱时域反射法(SSTDR)在信号电缆检测中的应用进行了研究。首先,本文结合电缆的传播特性,建立了信号电缆的故障检测模型。根据行波传输和故障类型,建立了时域反射仿真模型,设计了一种快速判别故障类型的算法,以此为基础制作了样机进行验证。为了实现信号电缆的实时在线检测,对序列时域反射法(STDR)、扩展频谱时域反射法的基本原理、故障定位算法以及测试信号的特性进行了研究,对测试信号的发射序列进行了优化,确定了最优的测试信号序列。其次,为解决SSTDR检测方法在长距离电缆检测时准确度下降的问题,发现了采集信号中叠加的测试信号对测试结果有较大的影响,加入了信号同步环节,设计了一种信号同步算法的电缆故障检测方案,给出了一种故障检测的优化算法,在不增加硬件成本以及存储空间的情况下,滤除了采集信号中叠加的测试信号,提升了计算结果中互相关峰值的识别能力。最后,搭建实物验证模块,利用DDS直接频率合成技术,采用FPGA生成了测试信号。对不同距离、不同故障进行了测试,结果表明本文设计的方案能够快速实现故障定位和故障识别。图53幅,表4个,参考文献60篇。
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