基于深度网络的轨道电路暂态特征多补偿电容故障定位

作者：杨璟; 郑启明; 姚新文; 陈光武; 王小敏^*

来源：铁道科学与工程学报, 2023, 20(07): 2653-2663.

DOI：10.19713/j.cnki.43-1423/u.t20221535

• 无绝缘轨道电路
• 补偿电容
• 暂态分析
• 故障定位
• 深度混合核网络

补偿电容作为无绝缘轨道电路的重要组成部分，若发生故障会影响轨道电路的正常工作。针对轨道电路补偿电容开路故障的随机性与突发性问题，提出一种基于轨出电压暂态特征的深度网络补偿电容故障定位方法。其核心思想是利用暂态理论分析多个补偿电容开路故障，对其进行智能定位。模型首先构建线性核与高斯核组合的深度混合核网络(DHK)用于提取暂态特征，并利用高斯过程回归优化核函数和超参数；随后将混合核网络提取的高维暂态特征信息送入GRU层，实现多个补偿电容开路故障定位；最后引入负对数似然估计优化DHK-GRU网络参数，提升模型的故障定位能力。通过实测数据验证轨道电路仿真模型的正确性，进而通过仿真模型对多补偿电容故障类型进行扩充。选取40种不同情况下多补偿电容开路故障的轨出电压信号，经归一化处理后作为输入数据。将DHK-GRU模型与GRU模型、双向GRU模型以及DHK-双向GRU模型进行对比分析，使用混淆矩阵计算实际样本值和模型诊断值的误差，评估模型的定位效果。实验结果表明：提出的DHK-GRU模型的正确率为97.98%，精确率为97.6%，召回率为98.5%,F值为0.980，说明模型在多补偿电容故障定位中具有优异的表现。由此也表明构建的DHK-GRU模型可协助现场维修人员实现多个补偿电容故障的有效定位，为补偿电容的预防性维修和突发性故障诊断提供依据。

• 单位
  西南交通大学