1、同濟(jì)大學(xué)選題工作計(jì)劃及課題名稱 基于動作電流波形識別的道岔故障技術(shù)的研究學(xué)號生研究專業(yè)、年級所在院、系 電子與信息計(jì)算機(jī)系導(dǎo)師副導(dǎo)師選題 時(shí)間 2012 -06-28同濟(jì)大學(xué)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(shí)際應(yīng)用價(jià)值本課題是鐵道部重點(diǎn)課題“信息基礎(chǔ)理論研究鐵路信號系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)智能感知及防護(hù)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(shù)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(wù)優(yōu)質(zhì)化，信號系統(tǒng)的功能性和重要性更加凸顯, 同時(shí)信號設(shè)備安全性和可靠性

2、也備受關(guān)注。如何保障信號設(shè)備安全已成為信號管理、研究、設(shè)計(jì)、制造和工程等部門必須深入思考的重要課題。道岔作為實(shí)現(xiàn)信號聯(lián)鎖控制的關(guān)鍵設(shè)備,也是故障率最高的設(shè)備之一, 往往會對行車安全和運(yùn)行秩序產(chǎn)生影響。動作電流是道岔電氣特性的一項(xiàng)重要指標(biāo)，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(jī)進(jìn)試：在道岔動作電流回線上安裝傳感器，實(shí)時(shí)測試道岔轉(zhuǎn)換過程中電機(jī)電流的變化并下來，它能真實(shí)準(zhǔn)確地反映了轉(zhuǎn)轍機(jī)推動道岔轉(zhuǎn)換過程中各運(yùn)動狀態(tài)的變化和負(fù)載的變化。正常情況下道岔轉(zhuǎn)換是一個(gè)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(jìn)行故障定位和分離, 找出故障和位置, 及警以預(yù)防事故, 同時(shí)給維修工作提供科學(xué)指導(dǎo)。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(xué)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(yīng)的結(jié)果度低，難以發(fā)揮應(yīng)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(jìn)行研究。CSM 站機(jī)負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)道岔動作電流曲線，并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)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(shè)計(jì)

4、相應(yīng)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(shí)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(xiàng)目擬采用的理論模型先進(jìn)、適應(yīng)強(qiáng)，將克服既有系統(tǒng)的固有缺陷，建成一個(gè)具有較高度的道岔組件庫，從而能準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)或定位道岔設(shè)備的故障或趨勢，為信號設(shè)備維修決策提供供科學(xué)指導(dǎo)。組件庫也將成鐵大ESS-2010-td 中不可獲取的基礎(chǔ)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(xiàn)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(dá)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(yīng)用了 系統(tǒng)，保證

5、了系統(tǒng)的整體安全性達(dá)到規(guī)定要求。在工業(yè)應(yīng)用力一面，如發(fā)電廠、輸變電及保護(hù)系統(tǒng)等，均有配套的 系統(tǒng)。在故障可能導(dǎo)致 安全風(fēng)險(xiǎn)、故障可能導(dǎo)致重大損失的系統(tǒng)設(shè)備中，優(yōu)先采用智能 技術(shù) 系統(tǒng)。在高速機(jī)車、車輛、動車組領(lǐng)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(jī)車、車輛、動車組的安全性達(dá)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(dú)立系統(tǒng)的相關(guān)，但是由于廣泛采用計(jì)算機(jī)控制和管理技術(shù)，功能性系統(tǒng)作為模塊己經(jīng)嵌入在相關(guān)的信息管理系統(tǒng)中，否則單靠信號系統(tǒng)設(shè)備自身的可靠性難以滿足高速鐵路高可靠性的安全運(yùn)行要求。國內(nèi)現(xiàn)狀近幾年來，國內(nèi)已有多個(gè)高校、科研院所和公司開展了信號設(shè)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(xué)、蘭州交通大學(xué)、華東交通大學(xué)、青島大學(xué)；以下科研機(jī)構(gòu)：通號公司研究設(shè)計(jì)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(shè)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(shè)備故障系統(tǒng)”科研項(xiàng)目，并已開發(fā)出了具體的技術(shù)和產(chǎn)品，并在多個(gè)車站投入試用，取得了一些經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，為后來者開展工程化系統(tǒng)研發(fā)奠定了基礎(chǔ)。交通大學(xué)則與輝煌公司合作， 聯(lián)合培養(yǎng)了多屆，了多篇關(guān)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(jià)值的探索。總的來說，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(bào)、誤報(bào)較多，的度還有很長的路要走。所閱文獻(xiàn)的

7、查閱范圍基于知識的推理，楊叔子，；人工智能及其應(yīng)用，、，；電機(jī)故障技術(shù)，正，機(jī)械工業(yè)；鐵道信號基礎(chǔ)設(shè)備及原理，滬，鐵道信號基礎(chǔ)設(shè)備及原理；電務(wù)綜合技術(shù)資料，鐵路局，2010年5月；鐵路信號可靠性安全性理論及證實(shí)，、，中國鐵道，2008；安全關(guān)鍵計(jì)算機(jī)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(shè)備發(fā)明專利，

8、專利號 01112602.7；信號微機(jī)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(jìn)方案，鐵道通信信號雜志， Vo1.45，No.8，2009；基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，西南交通大學(xué)，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(dá)的道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)狀態(tài)檢測方法，鐵道大學(xué)學(xué)報(bào)，Vol. 20, No. 6，Jun., 1999；

9、基于微機(jī)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(xué)術(shù)構(gòu)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(shù)路線、實(shí)施方案及可行性分析研究方法：技術(shù)路線：實(shí)施方案： 可行性分析：四、研究基礎(chǔ)所需實(shí)驗(yàn)、研究條件和實(shí)驗(yàn)條件本課題基于鐵大 CSM-2010-td 信號集中監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行研究。具體包括：CSM-2010-td 信號集中監(jiān)測站機(jī)；ESS-2010-td 信號監(jiān)測智能分析與；CSM-2010-td 信號設(shè)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(xiàng)目組、系統(tǒng)項(xiàng)目組一起工作、從事專項(xiàng)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(shù)資源。所需經(jīng)費(fèi)，包含經(jīng)費(fèi)來源、開支（工程設(shè)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(xiàng)目“ 信息基礎(chǔ)理論研究鐵路信號系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)智能感知及防護(hù)理論研究”（合同號：2012X014-E）的子課題，項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)來源于鐵道部項(xiàng)目撥款。經(jīng)費(fèi) 如下：專業(yè)會務(wù)費(fèi)費(fèi)調(diào)研差旅費(fèi)資料信息費(fèi)費(fèi)申請知識費(fèi)五、工作計(jì)劃序號階段及內(nèi)容工作量估計(jì)（小時(shí)數(shù)）起訖日期階段成果形式178收料 ，閱 讀參考文獻(xiàn)和技術(shù)文檔 撰寫定稿、打印、裝訂

11、 完成參考文 獻(xiàn)部分。 完成初稿完成全文 ，準(zhǔn) 備答辯合計(jì)1500同濟(jì)大學(xué)選題評分表備注：評審只對五項(xiàng)指標(biāo)每一項(xiàng)的最后一欄內(nèi)打分（百分制），不必計(jì)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(dǎo)師成員評審項(xiàng)目權(quán)重評 分 標(biāo) 準(zhǔn)得分（百分制）一、選題依據(jù)（A）30%80100 分選題有較強(qiáng)的理論意義、實(shí)用價(jià)值，深刻的學(xué)術(shù)研究內(nèi)涵。6080 分選題有一定的理論意義、實(shí)用價(jià)值，有一定的學(xué)術(shù)研究內(nèi)涵。60 分以下選題缺乏理論意義和實(shí)用價(jià)值。二、理論基礎(chǔ)和專門知識(B)20%80100 分較好的掌握堅(jiān)實(shí)寬廣的理論基礎(chǔ)和系統(tǒng)專業(yè)知識6080 分基本的掌握堅(jiān)實(shí)寬廣的理論基礎(chǔ)和系統(tǒng)專業(yè)知識60 分以下未能掌握堅(jiān)實(shí)寬廣的理論基礎(chǔ)和系統(tǒng)知識三、選題難度及先進(jìn)性 (C)30%80100 分研究課題屬本學(xué)科發(fā)展方向并居前沿位置，具有自己獨(dú)特的思 究課題具有較強(qiáng)的先進(jìn)性6080 分研究課題屬本學(xué)科的發(fā)展方向，并具有先進(jìn)性。60 分以下研究課題與本學(xué)科的發(fā)展方向先進(jìn)性不明顯，難度欠佳。四、文字表達(dá)（D）10%80100 分條理清晰，分析嚴(yán)謹(jǐn)，文筆流暢60