文稿开题报告

1、同济大学选题工作计划及课题名称 基于动作电流波形识别的道岔故障技术的研究学号生研究专业、年级所在院、系 电子与信息计算机系导师副导师选题 时间 2012 -06-28同济大学院年月日一、立论依据课题来源、选题依据和背景情况、课题研究目的、理论意义和实际应用价值本课题是铁道部重点课题“信息基础理论研究铁路信号系统安全风险智能感知及防护理论研究”（合同号：2012X014-E）的子课题。信号系统是铁路的主要技术装备，在保障行车安全、提高效率、传递行车信息等方面起着不可替代的作用。近年来随着国家铁路的高速化、重载化、高密度化和服务优质化，信号系统的功能性和重要性更加凸显, 同时信号设备安全性和可靠性

2、也备受关注。如何保障信号设备安全已成为信号管理、研究、设计、制造和工程等部门必须深入思考的重要课题。道岔作为实现信号联锁控制的关键设备,也是故障率最高的设备之一, 往往会对行车安全和运行秩序产生影响。动作电流是道岔电气特性的一项重要指标，目前最常用的测试方法是通过信号集中监测 CSM （ Centralized SignalMonitoring）车站机进试：在道岔动作电流回线上安装传感器，实时测试道岔转换过程中电机电流的变化并下来，它能真实准确地反映了转辙机推动道岔转换过程中各运动状态的变化和负载的变化。正常情况下道岔转换是一个相对稳定的过程, 动作电流也是一条有规律的曲线。通过ESS(Exp

3、ert System for Railway Signal)分析电流波形和数值的变化, 可判别出道岔工作是否正常,并其劣化趋势; 或进行故障定位和分离, 找出故障和位置, 及警以预防事故, 同时给维修工作提供科学指导。目前现场已经上道使用的信号性差，对道岔波形的识别、分析策提供科学依据的作用。本课题基于系统由于波形模型误差大，算法适应的结果度低，难以发挥应有的为维修决铁大 CSM-2010-td 信号集中监测系统和铁大智能分析与ESS-2010-td进行研究。CSM 站机负责实时道岔动作电流曲线，并将数据实时推送给 ESS 存入历史数据库。本课题的研究方法是：（1）对道岔动作电流曲线建模，设计

4、相应的波形识别、分析和诊断算法（库）（采用模式识别、人工智能、小波分析等理论）；（2）用 C#语言实现基于上述算法的动作电流曲线。组件库并在 ESS 调用，分析和存在历史数据库中的道岔本项目拟采用的理论模型先进、适应强，将克服既有系统的固有缺陷，建成一个具有较高度的道岔组件库，从而能准确发现或定位道岔设备的故障或趋势，为信号设备维修决策提供供科学指导。组件库也将成铁大ESS-2010-td 中不可获取的基础工具，将在铁路现场信号维修发挥出日益显著的重要作用。二、文献综述1、国内外研究现状、发展动态国外现状西力发达国家，特别是西方军事、航天大国，在核 、核电站、航天活动中，先后应用了 系统，保证

5、了系统的整体安全性达到规定要求。在工业应用力一面，如发电厂、输变电及保护系统等，均有配套的 系统。在故障可能导致 安全风险、故障可能导致重大损失的系统设备中，优先采用智能 技术 系统。在高速机车、车辆、动车组领域，已经在地面维修管理系统中嵌入了故障 系统，保障了高速机车、车辆、动车组的安全性达到规定要求。在高速铁路地面信号系统中，虽然没有见到采用独立系统的相关，但是由于广泛采用计算机控制和管理技术，功能性系统作为模块己经嵌入在相关的信息管理系统中，否则单靠信号系统设备自身的可靠性难以满足高速铁路高可靠性的安全运行要求。国内现状近几年来，国内已有多个高校、科研院所和公司开展了信号设备故障智能的研

6、究工作。从网上检索到了以下高校：交通大学、兰州交通大学、华东交通大学、青岛大学；以下科研机构：通号公司研究设计院、铁科院通号所、太原铁路局科研所；以下公司：中北信号；辉煌科技；柯信号；铁大电信设备；其北信号辉煌科公司都参加了铁道部的“铁路车站信号设备故障系统”科研项目，并已开发出了具体的技术和产品，并在多个车站投入试用，取得了一些经验和教训，为后来者开展工程化系统研发奠定了基础。交通大学则与辉煌公司合作， 联合培养了多届，了多篇关于信号系统的，在信号监测的理论研究方面做了许多很有价值的探索。总的来说，各家的产品还都不太完善和成熟，在现场使用后发现漏报、误报较多，的度还有很长的路要走。所阅文献的

7、查阅范围基于知识的推理，杨叔子，；人工智能及其应用，、，；电机故障技术，正，机械工业；铁道信号基础设备及原理，沪，铁道信号基础设备及原理；电务综合技术资料，铁路局，2010年5月；铁路信号可靠性安全性理论及证实，、，中国铁道，2008；安全关键计算机系统，、，中国铁道，2003；铁路安全测试评估，中国铁道，2001；轨道列车可靠性、可用性、维修性和安全性RAMS，中国铁道，2009；道岔曲线分析处理方法，CASCO信号发明专利（申请号：200810208148.9）；一种道岔曲线分析处理装置， CASCO信号发明专利（申请号：200820158145.4）；道岔监测系统，铁大电信设备发明专利，

8、专利号 01112602.7；信号微机监测道岔动作电流零直线分析，铁道通信信号杂志， Vo1.46，No.10，2010；提速道岔表示电压的分析及改进方案，铁道通信信号杂志， Vo1.45，No.8，2009；基于神经网络的道岔智能故障方法的研究，西铁科技，2/2010;铁路道岔综合监测系统研究，科技通讯，2 /2010；高速铁路道岔监测系统现场监测单元的设计与实现，西南交通大学，平，20070301；道岔动作电流曲线的分析，铁道通信信号杂志， Vo1.41，No.11，2005；基于动作电流波形树表达的道岔转辙机状态检测方法，铁道大学学报，Vol. 20, No. 6，Jun., 1999；

9、基于微机监测的提速道岔故障分析方法，铁道通信信号杂志， 2011.10，Vol. 47 No. 10；道岔动作电流曲线的分析，铁道通信信号杂志，November1 2005，Vol1 41 No1 11；三、研究内容1学术构想与思路、主要研究内容及拟解决的2拟采取的研究方法、技术路线、实施方案及可行性分析研究方法：技术路线：实施方案： 可行性分析：四、研究基础所需实验、研究条件和实验条件本课题基于铁大 CSM-2010-td 信号集中监测系统进行研究。具体包括：CSM-2010-td 信号集中监测站机；ESS-2010-td 信号监测智能分析与；CSM-2010-td 信号设备状态模拟；Ori

10、gon8.0 二维图形绘制；故障道岔的动作电流样本分析（现场提供）；在铁大研发中心，与信号集中监测项目组、系统项目组一起工作、从事专项研究，在已签协议限定的范围内可以获得所需的各种技术资源。所需经费，包含经费来源、开支（工程设备、材料须填写名称、规格、数量）本课题是铁道部科技司项目“ 信息基础理论研究铁路信号系统安全风险智能感知及防护理论研究”（合同号：2012X014-E）的子课题，项目经费来源于铁道部项目拨款。经费 如下：专业会务费费调研差旅费资料信息费费申请知识费五、工作计划序号阶段及内容工作量估计（小时数）起讫日期阶段成果形式178收料 ，阅 读参考文献和技术文档 撰写定稿、打印、装订

11、 完成参考文 献部分。 完成初稿完成全文 ，准 备答辩合计1500同济大学选题评分表备注：评审只对五项指标每一项的最后一栏内打分（百分制），不必计算总分。评审小组组成：注：此评分表作为课程成绩单必备的材料之一组成签字导师成员评审项目权重评 分 标 准得分（百分制）一、选题依据（A）30%80100 分选题有较强的理论意义、实用价值，深刻的学术研究内涵。6080 分选题有一定的理论意义、实用价值，有一定的学术研究内涵。60 分以下选题缺乏理论意义和实用价值。二、理论基础和专门知识(B)20%80100 分较好的掌握坚实宽广的理论基础和系统专业知识6080 分基本的掌握坚实宽广的理论基础和系统专业知识60 分以下未能掌握坚实宽广的理论基础和系统知识三、选题难度及先进性 (C)30%80100 分研究课题属本学科发展方向并居前沿位置，具有自己独特的思 究课题具有较强的先进性6080 分研究课题属本学科的发展方向，并具有先进性。60 分以下研究课题与本学科的发展方向先进性不明显，难度欠佳。四、文字表达（D）10%80100 分条理清晰，分析严谨，文笔流畅60