鐵路機(jī)車信號(hào)分析系統(tǒng)中的信號(hào)處理分析

【摘要】 隨著我國鐵路事業(yè)的發(fā)展，我國建成鐵路里程已成為世界第一，并且，現(xiàn)階段我國高鐵項(xiàng)目建設(shè)正在如火如荼的進(jìn)行，為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了有力的支撐。在鐵路機(jī)車運(yùn)行中，機(jī)車信號(hào)分析系統(tǒng)中的信號(hào)處理分析是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其信號(hào)處理的準(zhǔn)確性，也影響著鐵路機(jī)車運(yùn)行的安全性。因此，本文將主要分析了鐵路機(jī)車信號(hào)分析系統(tǒng)中的信號(hào)處理的算法，以期為信號(hào)處理的研制提供借鑒，進(jìn)而提高信號(hào)處理的準(zhǔn)確性。

【關(guān)鍵詞】 鐵路機(jī)車 信號(hào)分析系統(tǒng) 信號(hào)處理 分析

目前，我國鐵路存在著不同制式區(qū)間自動(dòng)閉塞，并具有與之相匹配的機(jī)車信號(hào)。機(jī)車信號(hào)系統(tǒng)主要用于機(jī)車行程內(nèi)機(jī)車信號(hào)設(shè)備運(yùn)行中的各種信息進(jìn)行分析處理，進(jìn)而方便人們對(duì)機(jī)車設(shè)備故障的維護(hù)，提高維護(hù)效率和準(zhǔn)確率。因此，對(duì)于鐵路機(jī)車信號(hào)分析系統(tǒng)中的信號(hào)提取、分析、處理對(duì)鐵路機(jī)車的維護(hù)和設(shè)計(jì)具有重要意義。

一、信號(hào)處理分析

現(xiàn)階段，頻移鍵控是我國鐵路移頻自動(dòng)閉塞采用的調(diào)制方式，其移頻信號(hào)主要有法國UM71、國產(chǎn)4、8、18信息四類信號(hào)。在鐵路機(jī)車的信號(hào)分析系統(tǒng)中，通過對(duì)經(jīng)過低頻信號(hào)調(diào)制成為上、下邊頻交替化的移頻波進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，獲取低頻和上下邊頻的特征參數(shù)，進(jìn)而為信號(hào)分析處理提供參考依據(jù)。通常，分析移頻信號(hào)主要有基于頻域和時(shí)域的兩種方法，而在機(jī)車信號(hào)分析系統(tǒng)中，不同制式的移頻信號(hào)即使在同一分析方法下，其得到的信號(hào)特征參數(shù)會(huì)有較大差異，這就要求，在鐵路機(jī)車信號(hào)系統(tǒng)中的信號(hào)處理分析具有一定的通用性，同時(shí)，在實(shí)際信號(hào)數(shù)據(jù)采樣時(shí)，出現(xiàn)現(xiàn)場隨機(jī)噪音疊加現(xiàn)象是不可避免的，進(jìn)而要求了在對(duì)信號(hào)分析處理時(shí)，需要有較強(qiáng)的抗干擾性，以保證數(shù)據(jù)采集、分析的準(zhǔn)確性。此外，部分移頻制式如18信息移頻，其低頻之間的頻率間隔相差僅0.5Hz，這就給信號(hào)分析處理增加了難度，要求信號(hào)處理系統(tǒng)有更高的精度。因此，在機(jī)車信號(hào)系統(tǒng)中對(duì)信號(hào)的分析處理以分析精度和準(zhǔn)確度為原則進(jìn)行。為此，我們在分析中主要采用小波的去噪算法來對(duì)數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行處理，進(jìn)而運(yùn)用零點(diǎn)計(jì)數(shù)法解調(diào)出低頻，在通過快速傅立葉計(jì)算出上下邊頻值，在實(shí)際中這種算法在信號(hào)分析中取的良好的效果。

二、小波去噪的分析

在機(jī)車信號(hào)分析系統(tǒng)中，對(duì)移頻信號(hào)進(jìn)行多尺度分解是去噪的基本思想，也是去噪的第一步，然后設(shè)置分解后每一級(jí)細(xì)節(jié)信號(hào)的閾值Ti（i為分解后的某一級(jí)數(shù)），在對(duì)信號(hào)分析處理過程中，對(duì)于細(xì)節(jié)信號(hào)中大于設(shè)定的閾值Ti的信號(hào)，認(rèn)為是有用的信號(hào)，對(duì)該信號(hào)進(jìn)行保留，進(jìn)入下一級(jí)的分析，反之，則認(rèn)為是由噪聲產(chǎn)生的信號(hào)，將其置為0，予以舍棄。然后，對(duì)保留的新的大于閾值的信號(hào)進(jìn)行列序，然后重新構(gòu)建算法，重建信號(hào)，進(jìn)而達(dá)到去噪的目的，進(jìn)而得到去除噪聲的移頻信號(hào)。顯然，在去噪的分析過程中，每一級(jí)細(xì)節(jié)信號(hào)的閾值Ti是關(guān)鍵，由于選用數(shù)據(jù)的時(shí)段不同，疊加在采樣數(shù)據(jù)上的噪音也會(huì)不同，進(jìn)而噪音的概率分布也會(huì)有所不同，因此，為了提高對(duì)噪音過濾的準(zhǔn)確性，即提高閾值設(shè)置的準(zhǔn)確性，可以選用自適應(yīng)的閾值選取方案，以根據(jù)噪音的不斷變化的統(tǒng)計(jì)特點(diǎn)，來確定最合適的閾值，進(jìn)而提高閾值設(shè)置的準(zhǔn)確性，提高系統(tǒng)對(duì)信號(hào)分析的準(zhǔn)確性。目前，在實(shí)際工程中，由于樣條小波具有很高的正則性和較好的線性相位特性，在信號(hào)去噪中應(yīng)用廣泛，如滬杭線機(jī)車信號(hào)處理分析就采用了該方法。

三、上、下邊頻的分析

為了達(dá)到機(jī)車信號(hào)系統(tǒng)中信號(hào)分析的精確度要求，在信號(hào)分析中，還要考慮頻譜泄漏信號(hào)處理的影響。假設(shè)N個(gè)過濾波器對(duì)輸入序列x（n）的濾波處理，信號(hào)采樣周期為T，則，第k個(gè)等效濾波器的幅頻特性有公式可以表示為：

由上述公式可以看出，若取信號(hào)的整倍周期，即Ti=NT，則可以得到周期信號(hào)基頻f0=1/NT，則信號(hào)的第k次諧波分量kf0只有通過k個(gè)等效濾波器時(shí)增益為1，其余均為0，此時(shí)，沒有發(fā)生頻譜泄漏現(xiàn)象，若不是整倍周期，很顯然，會(huì)發(fā)生頻譜泄漏問題，從中可以看出，在解決頻譜泄漏問題中，對(duì)信號(hào)整周器節(jié)段分析是最有利的方案。但由于，不同移頻制式、不同軌道的上下邊頻都會(huì)變化很大，整周期截取信號(hào)不容易做到，因此，在信號(hào)分析時(shí)，可先對(duì)采樣序列x（n）加窗處理，然后做離散傅立葉變換運(yùn)算，進(jìn)而減弱頻譜泄漏。在實(shí)際應(yīng)用中，不論采用哪種分析方法，不同的技術(shù)只能對(duì)泄漏的抑制程度不同，不能完全消除。因此在實(shí)際應(yīng)用中，為提高精度，需要找到合適的信號(hào)處理方法。

結(jié)束語：綜上所述，在鐵路機(jī)車信號(hào)分析系統(tǒng)中信號(hào)的處理一方面要注意采集信號(hào)的去噪，提高信號(hào)處理準(zhǔn)確性，另一方面，移頻信號(hào)頻譜的泄漏，選用合適的函數(shù)算法，進(jìn)而提高信息處理的精度。并且在實(shí)際的應(yīng)用中，通過上述方法的分析，也取得了良好的效果。

參 考 文 獻(xiàn)

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