赵林海编著的《故障诊断技术及其在轨道电路中的应用》共分5章，第1章主要介绍了故障诊断的基本概念和轨道电路的基本工作原理，而第2～4章以轨道电路为例，分别介绍了相应的故障诊断方法。其中，第2章介绍了信号采集和调理技术以及基于时域、频域和时-频域(时间-尺度域)信号处理的故障诊断方法；第3章介绍了观测器、等价空间和参数估计等基于模型的故障诊断方法；第4章主要介绍了专家系统、神经网络、故障树、遗传算法和信息融合等基本知识的故障诊断方法；第5章则重点介绍了铁路综合检测车系统、机车信号记录器数据地面分析系统及机车信号远程监控系统等当前与轨道电路故障诊断密切相关的主要诊断系统。

赵林海编著的《故障诊断技术及其在轨道电路中的应用》以轨道电路这一列车运行控制系统中的关键设备为研究对象，分别介绍了基于模型、信号处理和知识等3类故障诊断方法的基本原理及其在轨道电路中的应用。其内容主要包括：离散二进小波分解、小波包分析、经验模式分解等信号采集和调理技术；观测器和卡尔曼滤波器、等价空间和参数估计等基于模型的故障诊断方法；主成分分析、自适应最优核时-频分布、连续小波变换等基于时域、频域和时-频域(时间-尺度域)信号处理的故障诊断方法；专家系统、神经网络、故障树、遗传算法和信息融合等基于知识的故障诊断方法，以及铁路综合检测车系统、机车信号记录器数据地面分析系统及机车信号远程监控系统等当前与轨道电路故障诊断密切相关的主要诊断系统。本书所列举的实例主要来自于作者在北京交通大学电子信息工程学院运输自动化科研所工作近20年来所承担的相关科研项目。

《故障诊断技术及其在轨道电路中的应用》可作为轨道交通智能控制与故障诊断领域的研究生教材，也可供铁路信号控制领域相关科研与工程技术人员使用和参考。

第1章 绪论

 1.1 故障与故障诊断

1.1.1 故障诊断的意义

1.1.2 故障与故障类型

1.1.3 故障诊断及其实现过程

 1.2 故障诊断方法分类

 1.3 故障诊断与RAMS的关系

1.3.1 性能指标

1.3.2 RAMS的基本概念

1.3.3 维护方式分类

1.3.4 故障诊断与系统可靠性的关系

1.3.5 故障诊断与系统维修性和可用性的关系

1.3.6 故障诊断与系统安全性的关系

 1.4 轨道电路及其故障诊断的意义

 1.5 本书结构体系与特色

第2章 基于信号处理的故障诊断方法

 2.1 引言

 2.2 信号采集技术

2.2.1 信号及其分类

2.2.2 传感器及其分类

2.2.3 传感器的性能参数及要求

 2.3 信号调理技术

2.3.1 模拟／数字转换

2.3.2 基于数字滤波器的信噪分离

2.3.3 基于离散二进小波的信号降噪

2.3.4 基于小波包分析的信噪分离

2.3.5 基于EMD的信号分解与趋势去除

 2.4 基于信号时域分析的故障诊断

2.4.1 诊断流程

2.4.2 信号的幅值域分析

2.4.3 信号的相关域分析

2.4.4 信号的非线性分析

 2.5 基于信号频域分析的故障诊断

2.5.1 诊断流程

2.5.2 信号的频域分析

2.5.3 轨道电路信号频谱及其特点

2.5.4 轨道电路信号异常的频谱表现

 2.6 基于时-频域分析的故障诊断

2.6.1 诊断流程

2.6.2 短时傅里叶变换

2.6.3 连续复小波变换

2.6.4 Wigner-Ville分布

 2.7 实例1：基于时-频分析的补偿电容故障诊断方法

2.7.1 补偿电容故障对机车信号感应电压幅值包络的影响分析

2.7.2 机车信号感应电压幅值包络的等效回归模型

2.7.3 补偿电容断线故障诊断方法

2.7.4 实验验证

 2.8 实例2：基于信号奇异性的轨道电路信号畸变分析

2.8.1 轨道电路信号的奇异性分析

2.8.2 基于Coif5小波的轨道电路信号奇异性分析

2.8.3 实验验证

 2.9 实例3：基于虚拟仪器的轨道电路信号综合检测方法

2.9.1 概述

2.9.2 系统硬件构成

2.9.3 系统软件设计

2.9.4 实验验证

第3章 基于模型的故障诊断方法

 3.1 引言

3.1.1 解析冗余与系统故障模型

3.1.2 基于模型的故障诊断原理

 3.2 基于状态估计的故障诊断

3.2.1 基于观测器的故障诊断

3.2.2 基于Kalman滤波器的故障诊断

3.2.3 基于未知输入观测器的故障诊断

 3.3 基于等价空间的故障诊断

 3.4 基于参数估计的故障诊断

 3.5 实例：采用基于模型的故障诊断法对无绝缘轨道电路单个补偿单元的故障诊断

3.5.1 补偿单元建模

3.5.2 基于观测器的补偿单元故障诊断的实现

3.5.3 基于等价空间的补偿单元故障诊断的实现

3.5.4 基于参数估计的补偿单元故障诊断的实现

第4章 基于知识的故障诊断方法

 4.1 基于专家系统的故障诊断

4.1.1 概述

4.1.2 专家系统基本结构

4.1.3 专家系统基本工作原理

4.1.4 基于专家系统的故障诊断实现方法

 4.2 基于神经网络的故障诊断

4.2.1 概述

4.2.2 神经网络的基本原理

4.2.3 基于神经网络的故障诊断实现方法

 4.3 基于故障树的故障诊断

4.3.1 概述

4.3.2 故障树的建造

4.3.3 故障树的数学模型

4.3.4 故障树的定性分析

4.3.5 故障树的定量分析

4.3.6 基于故障树的轨道电路故障分析示例

 4.4 基于遗传算法的故障诊断

4.4.1 概述

4.4.2 遗传算法基本原理

4.4.3 基于遗传算法的故障诊断基本原理

 4.5 基于信息融合的故障诊断

4.5.1 概述

4.5.2 基于D-S证据推理的信息融合

4.5.3 基于信息融合的故障诊断基本原理

 4.6 实例1：基于BP神经网络的调谐单元故障诊断

4.6.1 调谐单元故障下的机车信号感应电压幅值包络的仿真分析

4.6.2 基于BP神经网络的调谐单元故障诊断算法

4.6.3 实验验证

 4.7 实例2：基于专家系统的轨道电路信号故障诊断方法

4.7.1 机车信号管理信息系统

4.7.2 系统结构

4.7.3 检测流程

4.7.4 实验验证

 4.8 实例3：基于遗传算法的补偿电容综合故障诊断

4.8.1 补偿电容对机车信号感应电压幅值包络的影响

4.8.2 基于遗传算法的补偿电容故障诊断基本原理

4.8.3 算法验证

第5章 与轨道电路相关的故障诊断系统

 5.1 铁路综合检测车系统

5.1.1 轨道电路检测子系统

5.1.2 补偿电容检测子系统

 5.2 机车信号记录器数据地面分析系统

5.2.1 系统构成

5.2.2 记录信息

5.2.3 基本功能与轨道电路故障案例分析

 5.3 机车信号远程监控系统

5.3.1 系统构成与工作原理

5.3.2 与轨道电路相关的状态信息监测

参考文献