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参考文献
【】李 岳恒 ． 列 车 控 制 中加 速 度 参 数 的 探 讨 ． 铁 道 机 车车 辆 ， ｌ
１９ ， ）１．５ ９ ５（ ：３１ ． ５
图 ４ 双 谮 对 角 切 片 曲线
由图 ４可 以看出 ，该 信号 在 １ Ｈｚ～ ５ Ｈｚ、 ２ Ｈｚ、 ９ Ｈｚ、 ２ ２ １５ ５ Ｈｚ处具有峰 值。与基 于相关 函数 的直接法 的功率谱估计 ，加权交叠平均法 （ ｌｈ Ｗｅｃ ），基 于 ＡＲ模型的最大 熵功率谱估计效果相比：峰值明显 ，分辨 率高 ；曲 线较 为光滑 ，消 除了部分噪声干扰；突出了信 号的主要频率 并未因采样率 的降低 影响到 功率谱的频率分辨率 ，方便研 究人 员确 定系统 的主要干扰来 源 和其 大 小 。
维普资讯
小）。
可知低频 ０ ３ Ｈ 信号 自 ～ ． ｚ ５ 始至终 存在且能量较大，与其他频 率对 比可初 步判 断 ０～ ３ Ｈｚ为 目标信 号 的所在 区 域 。在 １ ３～ ２ １９ 、 １５ １ ５ ｚ ２Ｈｚ ３ ～ ４ Ｈ 区域存在 能量较弱的干扰信号，说明在传感 器 的类型或 安装 位置选 择 上仍有 缺 陷 ，引入 了干 扰信 号 。高 于 ３５ ．Ｈｚ信号的能量主要集 中于 １ ｓ～ ６２ 时段 ，而这一时段也是未 ． ２ ，ｓ 经下采样 的时域信号变化剧烈的时间。
．
２ ｎ
【 ５ 】王泽华， 隋树林， 唐亚明 ．基于功率谱平均的列车接近预警系统 的研 制 ． 仪器仪表用户 ， ２ ０ ，２１： －１ ０ ５１（） ０２ ． ２ 【】李莹 ． 货物列 车空车直线区段脱轨的研究 【 ．南京理工大学学位 ６ Ｄ】
论 文 设 计 ‘
经过上述分析 可以看 出测量信 号主要集 中在低频段一 ０～ ８ Ｈｚ （ 根据文献 ２ 做的脱轨试验可知车体 的横 向振动加速度主频 小于 所 ３ ） 故此频段 内信号为该实验测量 的主 要信号一 车体横 向加速 度 Ｈｚ ， 信 号．我们 的目的是获取列车 的实时运 行信息 ，对 时间要求较高 ， 而对线性相位 无高要求 ，故此选用 Ｉ Ｉ Ｒ滤 波器．选用切比雪夫 Ⅱ型 文章编号： １ ７１１ ４ ２ ０ ）０ ・ ０ ６ ０ ・ １（ ０ ６ ３０ ６ ・ ３ ６ ０
滤波器，参数为：阶次为 ５ 通 带截至频率 ｎ Ｈ ， 。 ８ ｚ 阻带截 至频率 为 ８ ， Ｈｚ 通带波 纹 ０１ Ｂ， ．ｄ 阻带 波纹 ０８ Ｂ ． ．ｄ 滤波之后功率谱估计表 明较好 的去除了高频干扰 。用滤波之后 的加速度信 号作运行状态估计 ：在时间域 内对 采集的数据去平方 ， 逐次相加，累加 ０ ， ５秒时间，再除以 ２ ０得到平均值 Ｅ （）最后作 ０ ｎ ｘ。 １１ｇ Ｅ ）得到分贝值 ．根据文献 【】确立如下规则： ０ｏ （ ｎ ５， （） １ 连续 ５个时间段的分贝值对时 间的变化 率均大 于 ５ ； （】 ２ 连续 ５ 时间段 内分贝值 的平均值大于 ３ ｄ 。 个 ０Ｂ 满足条件之一即断定为列车横 向振动加剧 ，运行不平稳 。并提 醒控制人员及 时对列 车进 行调整，防止事 故发生。还可以对滤波后 的信 号进行 积分得到速度 信号，将其与其他列车运行信息结合作为
・
５ 功率谱估计
由于 Ｓ ＴＦｒ的分辨率较低和信号的非高斯性。基于 自相关 函数 的功率谱估计难以满足精确 分析 的要求，而双谱是分析非高斯信号 的有力工具 ，它从更高阶概 率结构表征随机信号，有很强的治噪能 力、理论上能完全抑制高斯 噪声。 利用 高阶谱 工具箱 （ＨＯＳ 进行分析 。根据 双谱 等高 曲线 ， Ａ） 可知 能 量 主要 集 中 在 ０３ —Ｈｚ区域 内 ，主 要 峰 值 集 中 于 （１ ６ ．， ５ １５ ） １５ ，，２， ．６。 ．６３１）在外围 （ １１０ 。１０３ ）（７ ，１，１０１ １ 也有 （ ３ 。４ ） ４ ，１，１ １３ ） ４ ，７ ） （ （ 零星能量。故在 １ ６ ． Ｈｚ和 ３１ Ｈｚ３ Ｈｚ、 １０ ５ ．２ 。１ ４ Ｈｚ和 １ １ ７ Ｈｚ之间存 在 非线性耦合现象。 （ ） （ ０ ０ ） ０ ０ 到 ２０ ２０ 主频对角线 上的对 角切 片 ，如图 ４所示．
监测和控制参数。
７ 结 论
与未进行信号重抽 的处理 结果相比。双谱分析未能监测到更低 频的耦合信 号。运行状态判别 范围过大 （ 可能存在误报 ），但却节 省 了处理时 间，这对实时监测系统 是至 关重要的． 本文仅是 利用双谱分析来监测 列车运行状 态及其非线性特点的 初步尝试。状态征兆量的建立是状态监测 的前提 ，以信 号双谱分析 理论 为基础对噪声进行处理 ，通过对不 同状 态下的噪声信号的双谱 及其等 高线 图的计算与分析 ，可 以判别 引起运 行状态变化的原因 ， 例如 ：车轮擦伤 、轨道不平顺等 ．●
【 ７ 】周正 ．统计与自适应信号处理 【 ． Ｍ】 北京： 电子工业 出版社，２ ０ ． ０３
作者 简介：张书勇 （ ９２）现就读 于华北电力大学控制科学与工程 学院，专 １８一 ， 业为模式识别与智能系统． 作者声明： 自愿将本文稿酬捐为 。 器仪表 用户杂志 爱心助 学基金 仪
１ ７ ｚ、 １０ ０Ｈ １ Ｈｚ
，
【】李伟 ． 铁路车辆状态监测 的理 论、方法 与理论研 究 【 】 铁道部科 Ｄ． 学研究院硕士学位论文 ．２ ０ ． Ｏ０ 【】刘天雄 ， 郑明刚 ， 朱继梅 ． 基于 双谱分析 的设备状态监测研 究 ． ３
振动与冲击， ２ ０ ，９２：７ ２ ０ ０１（） － ． ３． ４ 【】 ４ 崔培兴 ． 地铁车辆振动异常问题探讨 ，地铁车辆， ２ ０ ， （２： ０ １ ９ １） ７ ３ １
【】李 岳恒 ． 列 车 控 制 中加 速 度 参 数 的 探 讨 ． 铁 道 机 车车 辆 ， ｌ
１９ ， ）１．５ ９ ５（ ：３１ ． ５
图 ４ 双 谮 对 角 切 片 曲线
由图 ４可 以看出 ，该 信号 在 １ Ｈｚ～ ５ Ｈｚ、 ２ Ｈｚ、 ９ Ｈｚ、 ２ ２ １５ ５ Ｈｚ处具有峰 值。与基 于相关 函数 的直接法 的功率谱估计 ，加权交叠平均法 （ ｌｈ Ｗｅｃ ），基 于 ＡＲ模型的最大 熵功率谱估计效果相比：峰值明显 ，分辨 率高 ；曲 线较 为光滑 ，消 除了部分噪声干扰；突出了信 号的主要频率 并未因采样率 的降低 影响到 功率谱的频率分辨率 ，方便研 究人 员确 定系统 的主要干扰来 源 和其 大 小 。
维普资讯
小）。
可知低频 ０ ３ Ｈ 信号 自 ～ ． ｚ ５ 始至终 存在且能量较大，与其他频 率对 比可初 步判 断 ０～ ３ Ｈｚ为 目标信 号 的所在 区 域 。在 １ ３～ ２ １９ 、 １５ １ ５ ｚ ２Ｈｚ ３ ～ ４ Ｈ 区域存在 能量较弱的干扰信号，说明在传感 器 的类型或 安装 位置选 择 上仍有 缺 陷 ，引入 了干 扰信 号 。高 于 ３５ ．Ｈｚ信号的能量主要集 中于 １ ｓ～ ６２ 时段 ，而这一时段也是未 ． ２ ，ｓ 经下采样 的时域信号变化剧烈的时间。
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２ ｎ
【 ５ 】王泽华， 隋树林， 唐亚明 ．基于功率谱平均的列车接近预警系统 的研 制 ． 仪器仪表用户 ， ２ ０ ，２１： －１ ０ ５１（） ０２ ． ２ 【】李莹 ． 货物列 车空车直线区段脱轨的研究 【 ．南京理工大学学位 ６ Ｄ】
论 文 设 计 ‘
经过上述分析 可以看 出测量信 号主要集 中在低频段一 ０～ ８ Ｈｚ （ 根据文献 ２ 做的脱轨试验可知车体 的横 向振动加速度主频 小于 所 ３ ） 故此频段 内信号为该实验测量 的主 要信号一 车体横 向加速 度 Ｈｚ ， 信 号．我们 的目的是获取列车 的实时运 行信息 ，对 时间要求较高 ， 而对线性相位 无高要求 ，故此选用 Ｉ Ｉ Ｒ滤 波器．选用切比雪夫 Ⅱ型 文章编号： １ ７１１ ４ ２ ０ ）０ ・ ０ ６ ０ ・ １（ ０ ６ ３０ ６ ・ ３ ６ ０
滤波器，参数为：阶次为 ５ 通 带截至频率 ｎ Ｈ ， 。 ８ ｚ 阻带截 至频率 为 ８ ， Ｈｚ 通带波 纹 ０１ Ｂ， ．ｄ 阻带 波纹 ０８ Ｂ ． ．ｄ 滤波之后功率谱估计表 明较好 的去除了高频干扰 。用滤波之后 的加速度信 号作运行状态估计 ：在时间域 内对 采集的数据去平方 ， 逐次相加，累加 ０ ， ５秒时间，再除以 ２ ０得到平均值 Ｅ （）最后作 ０ ｎ ｘ。 １１ｇ Ｅ ）得到分贝值 ．根据文献 【】确立如下规则： ０ｏ （ ｎ ５， （） １ 连续 ５个时间段的分贝值对时 间的变化 率均大 于 ５ ； （】 ２ 连续 ５ 时间段 内分贝值 的平均值大于 ３ ｄ 。 个 ０Ｂ 满足条件之一即断定为列车横 向振动加剧 ，运行不平稳 。并提 醒控制人员及 时对列 车进 行调整，防止事 故发生。还可以对滤波后 的信 号进行 积分得到速度 信号，将其与其他列车运行信息结合作为
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５ 功率谱估计
由于 Ｓ ＴＦｒ的分辨率较低和信号的非高斯性。基于 自相关 函数 的功率谱估计难以满足精确 分析 的要求，而双谱是分析非高斯信号 的有力工具 ，它从更高阶概 率结构表征随机信号，有很强的治噪能 力、理论上能完全抑制高斯 噪声。 利用 高阶谱 工具箱 （ＨＯＳ 进行分析 。根据 双谱 等高 曲线 ， Ａ） 可知 能 量 主要 集 中 在 ０３ —Ｈｚ区域 内 ，主 要 峰 值 集 中 于 （１ ６ ．， ５ １５ ） １５ ，，２， ．６。 ．６３１）在外围 （ １１０ 。１０３ ）（７ ，１，１０１ １ 也有 （ ３ 。４ ） ４ ，１，１ １３ ） ４ ，７ ） （ （ 零星能量。故在 １ ６ ． Ｈｚ和 ３１ Ｈｚ３ Ｈｚ、 １０ ５ ．２ 。１ ４ Ｈｚ和 １ １ ７ Ｈｚ之间存 在 非线性耦合现象。 （ ） （ ０ ０ ） ０ ０ 到 ２０ ２０ 主频对角线 上的对 角切 片 ，如图 ４所示．
监测和控制参数。
７ 结 论
与未进行信号重抽 的处理 结果相比。双谱分析未能监测到更低 频的耦合信 号。运行状态判别 范围过大 （ 可能存在误报 ），但却节 省 了处理时 间，这对实时监测系统 是至 关重要的． 本文仅是 利用双谱分析来监测 列车运行状 态及其非线性特点的 初步尝试。状态征兆量的建立是状态监测 的前提 ，以信 号双谱分析 理论 为基础对噪声进行处理 ，通过对不 同状 态下的噪声信号的双谱 及其等 高线 图的计算与分析 ，可 以判别 引起运 行状态变化的原因 ， 例如 ：车轮擦伤 、轨道不平顺等 ．●
【 ７ 】周正 ．统计与自适应信号处理 【 ． Ｍ】 北京： 电子工业 出版社，２ ０ ． ０３
作者 简介：张书勇 （ ９２）现就读 于华北电力大学控制科学与工程 学院，专 １８一 ， 业为模式识别与智能系统． 作者声明： 自愿将本文稿酬捐为 。 器仪表 用户杂志 爱心助 学基金 仪
１ ７ ｚ、 １０ ０Ｈ １ Ｈｚ
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【】李伟 ． 铁路车辆状态监测 的理 论、方法 与理论研 究 【 】 铁道部科 Ｄ． 学研究院硕士学位论文 ．２ ０ ． Ｏ０ 【】刘天雄 ， 郑明刚 ， 朱继梅 ． 基于 双谱分析 的设备状态监测研 究 ． ３
振动与冲击， ２ ０ ，９２：７ ２ ０ ０１（） － ． ３． ４ 【】 ４ 崔培兴 ． 地铁车辆振动异常问题探讨 ，地铁车辆， ２ ０ ， （２： ０ １ ９ １） ７ ３ １