铁路机车信号分析系统中的信号处理分析

铁路机车信号分析系统中的信号处理分析
摘要：机车信号系统主要用于机车行程内机车信号设备运行中的各种信息进行
分析处理，进而方便人们对机车设备故障的维护，提高维护效率和准确率。

因此，对于铁路机车信号分析系统中的信号提取、分析、处理对铁路机车的维护和设计
具有重要意义。

随着当今社会的进步和发展，我国对列车的运行和安全有了更高
的要求，因此，我国应该要加强对机车信号车载系统在铁路运行中的应用。

关键词：铁路机车信号；分析系统；信号处理
我国在铁路行车中安装了机车信号车载系统，便于机车工作人员清楚机车本
身的行驶状况，以及机车周围的行车情况，帮助行车人员作出正确的判断，从而，做出合理的行车指令。

因此，本文针对机车信号车载系统在铁路行车中的应用进
行分析。

为提高机车信号系统在我国铁路行车中的应用效率，提出了相关的建议
和意见。

1在铁路行车中安装机车信号车载系统的必要性
随着我国铁路交通的不断运行和发展，我国已经逐渐形成较为密集的铁路交
通网络系统。

在列车运行过程中，来往行驶的列车车辆比较多，而且，铁路交通
也受铁轨自身环境因素以及周围地理因素的影响。

为了更好的帮助列车正常、安
全的运行，准确无误的帮助列车探明周围路况，需要机车信号系统帮助列车工作
人员了解这些信息，从而更好地帮助列车工作人员作出判断。

因此，为了更好的
帮助机车运行，促进我国机车交通的不断进步和发展，我国有必要在铁路行车的
过程中运用机车信号系统。

2机车信号车载系统的基本构成及其作用
机车信号车载系统是指在机车上安装的帮助机车司机进行正确路况判断以及
机车自身运行情况判断的行车系统。

机车信号车载系统充分利用无线通信技术以
及计算机网络技术等，通过设在机车司机室的机车信号机自动反映运行条件，将
机车运行的基本线路状况进行全面仔细的分析和监控，及时告诉机车司机行驶过
程中周围的一些情况变化，以及环境变化，指示司机运行，帮助机车司机提前做
好应对准备。

除此之外，还会对机车行驶的路况进行仔细、全面地分析，为机车
司机提供必要的建议和意见，帮助机车司机作出正确的判断。

3信号处理分析
现阶段，频移键控是我国铁路移频自动闭塞采用的调制方式，其移频信号主
要有法国UM71、国产4、8、18信息四类信号。

在铁路机车的信号分析系统中，通过对经过低频信号调制成为上、下边频交替化的移频波进行数据分析，获取低
频和上下边频的特征参数，进而为信号分析处理提供参考依据。

通常，分析移频
信号主要有基于频域和时域的两种方法，而在机车信号分析系统中，不同制式的
移频信号即使在同一分析方法下，其得到的信号特征参数会有较大差异，这就要求，在铁路机车信号系统中的信号处理分析具有一定的通用性，同时，在实际信
号数据采样时，出现现场随机噪音叠加现象是不可避免的，进而要求了在对信号
分析处理时，需要有较强的抗干扰性，以保证数据采集、分析的准确性。

此外，
部分移频制式如18信息移频，其低频之间的频率间隔相差仅0.5Hz，这就给信号
分析处理增加了难度，要求信号处理系统有更高的精度。

因此，在机车信号系统
中对信号的分析处理以分析精度和准确度为原则进行。

为此，我们在分析中主要
采用小波的去噪算法来对数据样本进行处理，进而运用零点计数法解调出低频，
在通过快速傅立叶计算出上下边频值，在实际中这种算法在信号分析中取得了良
好的效果。

4小波去噪的分析
在机车信号分析系统中，对移频信号进行多尺度分解是去噪的基本思想，也
是去噪的第一步，然后设置分解后每一级细节信号的阈值Ti（i为分解后的某一
级数），在对信号分析处理过程中，对于细节信号中大于设定的阈值Ti的信号，
认为是有用的信号，对该信号进行保留，进入下一级的分析，反之，则认为是由
噪声产生的信号，将其置为0，予以舍弃。

然后，对保留的新的大于阈值的信号
进行列序，然后重新构建算法，重建信号，进而达到去噪的目的，进而得到去除
噪声的移频信号。

显然，在去噪的分析过程中，每一级细节信号的阈值Ti是关键，由于选用数据的时段不同，叠加在采样数据上的噪音也会不同，进而噪音的概率
分布也会有所不同，因此，为了提高对噪音过滤的准确性，即提高阈值设置的准
确性，可以选用自适应的阈值选取方案，以根据噪音的不断变化的统计特点，来
确定最合适的阈值，进而提高阈值设置的准确性，提高系统对信号分析的准确性。

目前，在实际工程中，由于样条小波具有很高的正确性和较好的线性相位特性，
在信号去噪中应用广泛，如沪杭线机车信号处理分析就采用了该方法。

5机车信号车载系统在铁路运行中应用分析
5.1运用机车信号系统记录铁路机车信号主机在铁路机车运行过程中的不同信息状态以及接收到的波形文件。

主要是将接收到的铁路机车运行状态的各种数据
进行收集、整理，然后，进行详细的存储。

除此之外，还会对接收到地面所发出
的波形文件进行处理和研究。

最终，将收集和处理好的文件进行合理、有序的存储。

5.2运用机车信号系统对铁路机车的运行状态进行监测。

将机车运行时的相关数据进行检测，然后传输给相关设备，最终实现对机车的动态追踪。

该系统对铁
路机车运行相关信息的监测主要包括以下几点：列车车次；运行时间；车站信息；公里标；运行速度；机车信号状况等等，将这些收集的信息传输给管理列车的相
关工作人员，让他们可以提前做好准备，到站停车时就可以有序上车，而且，可
以更好的确保乘客的安全。

5.3运用机车信号车载系统对铁路机车运行周围的环境进行监测，让机车司机做好相关的准备工作，应对周围环境的变化。

机车信号车载系统实时监测列车周
边的天气变化，比如说：大雨天气、暴雪天气、雷电天气等等，在这种天气的情
况下，列车司机应该要非常的小心、谨慎，以防出现差错。

在机车信号系统的检
测下，可以及时提醒司机周围环境的变化，较好地避免自然条件的干扰，尽可能
的降低自然环境对司机的影响。

5.4加强机车信号车载系统在铁路运行中应用的建议和措施，首先，加强列车人员对机车信号车载系统的了解，让列车工作人员知晓机车信号车载系统的工作
原理。

在平时加强培养列车司机对机车信号车载系统的重视，让列车司机明白机
车信号车载系统的辅助作用。

从而，使机车工作人员深刻理解和切身感受到机车
信号车载系统给他们带来的便利。

其次，要在列车中安装高质量的机车信号车载系统涉及的所有设备，从而，
使机车信号车载系统可以正常运行，对列车进行全面的监控，实时给列车司机提
供必要的行车信息，给列车相关人员提供必要的信息，使他们可以更加轻松、可
靠的作出决定。

所以，在列车中安装切实可靠的机车信号车载系统的相关设备很
有必要。

最后，在机车信号的基础上配套列车运行超速防护系统，可促进司机提高警惕，并在司机丧失警惕而有可能冒进信号或超速时强迫列车停车或减速，以防止列车冒进信号或超速运行。

安装机车信号和列车运行超速防护系统能够大大提高行车安全。

结语
综上所述，在铁路机车信号分析系统中信号的处理一方面要注意采集信号的去噪，提高信号处理准确性，另一方面，移频信号频谱的泄漏，选用合适的函数算法，进而提高信息处理的精度。

并且在实际的应用中，通过上述方法的分析，也取得了良好的效果。

参考文献：
[1]白海威，吴跃臣。

机车信号及地面信息记录分析系统[J].中国铁路。

2002，（02）：67-69
[2]苏子江。

铁路主体化机车信号系统的合理应用[J].中国集体经济。

2009，（24）：178
[3]张小林，吴芳美。

铁路机车信号分析系统中的信号处理算法研究[J].铁路学报2001,23（Z1）：42-45。