一种基于站内轨道铁路的正线电码化监控系统及检测方法与流程

本发明涉及正线电码化，具体涉及一种基于站内轨道铁路的正线电码化监控系统及检测方法。

背景技术：

1、随着我国铁路事业的飞速发展，客运专线及提速区段大面积延伸，铁路总里程数和支持列车快速安全运行的控制设施迅速增加，给我们的生活带来巨大便利的同时也给安全带来更大的挑战，铁路信号设备是铁路运输系统的重要控制设备，轨道电路是对铁路列车实现自动控制和远程控制的基础设备之一，根据控制区域的不同分为站内轨道电路和区间轨道电路，当列车正常驶入车站站内时，为了保证列车在运行时机车信号车载设备接收信息的连续性，站内轨道电路必须相应转发或叠加运行前方信号机信息，实现站内电码化。

2、目前针对站内电码化地面设备的监控方法由于站内电码化地面设备电路本身构成的复杂性，加之容易受到设备器件自身使用条件和周围环境因素的影响，故障现象的产生原因和形式呈现组合多样性、模糊和随机性的特点，从维修制度来看，铁路现场已实施了多项维修制度，如年修、中修、大修等定期维修、不定期维修和日常维修等，近几年来为了提高行车效率以及设备的可靠性节省运营成本，维修制度的改革也朝着状态维修的方向不断进行中。而实施良好的状态维修就是要建立有效的故障诊断系统，及时定位站内电码化地面设备的故障部位，为维修人员提供良好的决策辅助功能。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种基于站内轨道铁路的正线电码化监控系统及检测方法。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于站内轨道铁路的正线电码化监控系统及检测方法，具体包括：数据采集模块、数据预处理模块，运行检测模块以及传输分析模块；

3、数据采集模块：通过安装在轨道上的传感器以及摄像头，获取轨道上列车经过的信息；

4、数据预处理模块：数据预处理模块对采集到的数据进行预处理，包括去噪和校准处理；

5、运行检测模块：通过轨道传感器获取列车当前的速度值，对列车的超速情况进行检测，通过摄像头对列车的运动位置进行预测；

6、传输分析模块：通过稳定值以及监控阈值的匹配，对信号传输的稳定性进行分析。

7、在一个优选的实施方式中，所述数据采集模块通过安装在轨道上的轨道传感器以及摄像头，获取轨道上列车经过的信息，包括列车的位置、速度以及运行方向信息，通过无线网络将传感器和摄像头采集到的数据传输至数据预处理模块，通过轨道传感器检测列车的位置信息，能够计算出列车相对于起点的位置，每次通过一个轨道传感器时，记录此时的轨道里程，根据累积的里程计算出列车当前的位置，当轨道起点为0，每当列车经过一个轨道传感器时，获取到此时的轨道里程m，列车当前位置可以表示为p＝m-q，q表示起点，通过连续记录列车位置信息并计算时间间隔，能够计算出列车的速度，速度的计算公式为：v＝(p2-p1)/δt，其中p2和p1分别为两次位置记录的值，δt表示时间间隔，根据位置信息的变化，能够判断列车的运行方向，位置增加，则列车向正方向运行，位置减小，则列车向反方向运行。

8、在一个优选的实施方式中，所述数据预处理模块对采集到的数据进行去噪和校准处理，通过中值滤波的方法去除轨道传感器数据中的噪声，遍历轨道传感器数据的每个数据点，对应每个数据点，根据窗口大小选择对应的窗口区域，对窗口区域内的数据进行排序，找到中间值，将中间值赋给对应的数据点，代替原始数据值，通过增益校正对原始数据进行校准，获取轨道传感器的零偏和增益标定参数，遍历轨道传感器数据的每个数据点，对于每个数据点，应用增益校正，jz＝(s-l)/z,其中，jz表示标准后的数值，s表示原始数值，l表示零偏，z表示增益，通过均值滤波去除图像中的噪声，对于图像中的每个像素点(x,y)进行均值滤波的具体计算公式如下其中,i(i,j)表示邻域内的像素值，n×n表示邻域大小，n为奇数。

9、在一个优选的实施方式中，所述运行检测模块通过轨道传感器获取列车当前的速度值，当速度值大于cs＝(d1-dmax)/dmax*100时，则表示列车超速，发出超速警报并记录超速警报事件，通过摄像头对轨道列车的目标位置进行预测，在列车进入岔道区域时，发送岔道信号至中央控制台中，目标位置预测：yc＝d1+ke，其中d1表示列车上一时刻的位置，ke表示运动模型预测值，运动模型观测值通过融合观测值来预测列车的位置，具体步骤如下：

10、s1、建立状态转移矩阵：

11、

12、其中，δt为采样时间间隔；

13、s2、通过运动模型进行预测，具体计算公式如下：

14、x(k)＝f*x(k-1)

15、其中，x(k)表示当前时刻的状态向量，x(k-1)表示上一时刻的状态向量；

16、s3、对状态向量进行计算：

17、x(k)＝[x,v_x，y,v_y]

18、其中，x，y表示列车的位置坐标，v_x、v_y表示目标速度。

19、在一个优选的实施方式中，所述传输分析模块接收中央控制台传输的岔道信号，将岔道信号下发至铁路轨道交通信号中，通过稳定值以及监控阈值的匹配，对信号传输的稳定性进行分析，对传输路径传输过程中的最大传输速度zmax及其对应的传输时长进行统计，并将最大传输速度zmax对应的总传输时长标记为cmax，对传输路径传输过程中的最小传输速度zmin及其对应的传输时长进行统计，并将最小传输速度zmin对应的总传输时长标记为cmin，获取传输信息中的最大传输速度对应的总传输时长cmax以及最小传输速度对应的总传输时长cmin，通过计算数据的传输行为获取传输数据的稳定值，稳定值的具体计算公式如下：

20、

21、其中，w1、w2表示预设的比例系数且取值范围为(0，1)，将稳定值与监控阈值进行匹配，若稳定值不小于监控阈值且不大于监控阈值，则判定传输行为对应的稳定性正常，若稳定值大于监控阈值，则判定传输行为对应的稳定性较差，当道岔信号发出后，监测数据传输的稳定值与监控阈值，发现列车道岔异常以及道岔操作异常，中央控制台发出警报并标记异常信息。

22、在一个优选的实施方式中，一种基于站内轨道铁路的正线电码化检测方法，包括以下步骤：

23、s101、通过安装在轨道上的传感器以及摄像头，获取轨道上列车经过的信息；

24、s102、对采集到的数据进行预处理，包括去噪和校准处理；

25、s103、通过轨道传感器获取列车当前的速度值，对列车的超速情况进行检测，通过摄像头对列车的运动位置进行预测；

26、s104、通过稳定值以及监控阈值的匹配，对信号传输的稳定性进行分析。

27、本发明的有益效果是：本发明利用轨道传感器获取列车当前的速度值，并对列车的超速情况进行检测，能够及时发现超速情况，保障列车运行的稳定性，通过对列车运动位置的预测，下发岔道信号，通过对岔道信号的传输路径进行分析，能够及时发现信号传输中的问题，并采取相应的措施进行修复，确保数据的可靠传输。