[發(fā)明專利]一種大風(fēng)區(qū)電氣化鐵路接觸網(wǎng)正饋線舞動定位算法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110578103.6
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113324646A
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙珊鵬;趙少翔;張友鵬;王思華;王文豪;王鵬;何亞萍;葛威;張海喜;馮強;張永豐;金相龍;岳永文;張宸瑞;王天宇;趙全齊
• 申請（專利權(quán)）人: 蘭州交通大學(xué)
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00
• 代理公司: 蘭州錦知源專利代理事務(wù)所(普通合伙) 62204
• 代理人: 鐘國

一種大風(fēng)區(qū)電氣化鐵路接觸網(wǎng)正饋線舞動定位算法，包括：S10、獲取監(jiān)測點舞動信號，得到x、y、z三軸對應(yīng)的信號分量；S20、對步驟S10獲得的信號分量進行分解，得到IMF序列；S30、對步驟S20的IMF序列提取趨勢項；S40、將信號分量的原始信號減去步驟S30得到的趨勢項，得到修正的信號分量；S50、將三軸信號分量的波形疊加，獲得監(jiān)測點真實的舞動軌跡。本發(fā)明引入EEMD方法對原始含有趨勢項的信號分量進行分解，得到一系列IMF序列，根據(jù)舞動信號近似關(guān)于時間軸對稱的特點，提出一種與傳統(tǒng)方法相比自動化程度更高的趨勢項提取方法，實現(xiàn)了舞動信號波形的修正，獲取了監(jiān)測點真實的舞動軌跡。本發(fā)明是一種計算量小、運行效率高的舞動信號定位算法，適用于電氣化鐵路接觸網(wǎng)正饋線舞動在線監(jiān)測信號的處理。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及架空導(dǎo)線監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體的說涉及一種大風(fēng)區(qū)電氣化鐵路接觸網(wǎng)正饋線舞動定位算法。

背景技術(shù)

大風(fēng)區(qū)電氣化鐵路接觸網(wǎng)正饋線的舞動是在風(fēng)激勵作用下發(fā)生的一種低頻率、大振幅的自激振動。在性質(zhì)上，這種振動形式屬于馳振；在形態(tài)上，由于其上下翻飛、猶如龍舞，故被稱為舞動。正饋線的舞動導(dǎo)致連接金具磨損加劇，懸掛點線索疲勞斷股、掉線，導(dǎo)線間安全距離不足放電，接觸網(wǎng)跳閘等故障，正饋線舞動已經(jīng)成為威脅大風(fēng)區(qū)電氣化鐵路安全運營的重要隱患。

為了實時獲取接觸網(wǎng)正饋線舞動的幅值和頻率信息，基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)搭建導(dǎo)線舞動在線監(jiān)測系統(tǒng)。監(jiān)測終端利用三軸加速度傳感器實時采集舞動監(jiān)測點的x、y、z方向的加速度信息。在完成了監(jiān)測點加速度信號的預(yù)處理之后可以對其進行積分運算，求解監(jiān)測點的速度和位移。由于三軸加速度傳感器輸出的x、y、z三個軸向的數(shù)據(jù)處理方法類似，為避免贅述，以監(jiān)測終端輸出的x軸監(jiān)測數(shù)據(jù)為處理對象，對監(jiān)測點加速度信號一次積分得到相應(yīng)的速度信號，對速度信號再次積分得到監(jiān)測點的位移信號。

理論上對加速度進行兩次積分得到位移是可行的，但在由于傳感器周圍的環(huán)境干擾，采集結(jié)果往往會產(chǎn)生較大的趨勢項，加之積分過程中誤差的累積，最終得到的位移信號甚至被完全淹沒。為了準(zhǔn)確得到接觸網(wǎng)正饋線舞動的幅值，必須去除信號的趨勢項。因此，亟需一種有效的方法對積分信號的波形進行修正。

目前，信號趨勢項提取常用的方法有差分法、低通濾波法、多項式擬合法。差分法運算量較小，低通濾波法只可以過濾高頻噪聲，多項式擬合法算法簡單，且以上三種方法都需要預(yù)先假設(shè)趨勢項的類型，如線性、多項式或指數(shù)趨勢等，不適合處理趨勢變化沒有規(guī)律或復(fù)雜信號。隨著研究的不斷深入，許多學(xué)者在不同領(lǐng)域提出了多種新的趨勢項提取和去除的方法，主要是將小波變化、最小二乘法等算法相互結(jié)合后引入信號趨勢項的提取中。但分析來看，目前的算法對先驗知識依賴性高，且算法復(fù)雜度大，對趨勢項識別的自動化程度不高。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述的技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供了一種大風(fēng)區(qū)電氣化鐵路接觸網(wǎng)正饋線舞動定位算法，能夠?qū)厔蓓椷M行識別，從而實現(xiàn)了舞動信號的修正，能夠獲得更準(zhǔn)確、更真實的舞動信號波形。

一種大風(fēng)區(qū)電氣化鐵路接觸網(wǎng)正饋線舞動定位算法，包括：

S10、獲取監(jiān)測點舞動信號，得到x、y、z三軸對應(yīng)的信號分量；

S20、對步驟S10獲得的信號分量進行分解，得到IMF序列；

S30、對步驟S20的IMF序列提取趨勢項；

S40、將原始信號分量減去步驟S30提取的趨勢項，得到修正的信號分量的波形；

S50、根據(jù)三軸信號分量的波形，獲得監(jiān)測點真實的舞動軌跡。

步驟S20包括：

S21、設(shè)定往積分信號中添加的高斯白噪聲的幅值系數(shù)k和分解次數(shù) M，并執(zhí)行初始次數(shù)m＝1，然后m＝m+1；

S22、在原信號x(t)中加入高斯白噪聲信號g(t)，得到待分解的混合信號x_i(t)：