轨道电路作为列控系统的关键设备,对铁路运输效率与安全有着重要影响。但目前轨道电路出现故障的次数较频繁,而针对轨道电路故障的研究方法并不完善,严重制约铁路的建设与发展。因此科学、有效、及时地对轨道电路故障进行诊断具有重要的研究意义。本文选取了轨道电路故障中常见的电气绝缘节和补偿电容断线故障作为研究方向,主要工作如下。首先,以常见的ZPW-2000A型轨道电路作为研究对象,阐述了轨道电路的组成与工作原理,并根据二端口网络理论建立了等效电路模型,然后验证了其在空闲状态与分路状态下模型的准确性,分析了轨道电路不同状态模式对感应电压幅值产生的影响,从而设计了故障诊断总体方案。其次利用变分模态分解方法对等效电路模型仿真得到的感应电压信号进行分解,并通过峭度与相关系数以及运行时间等因素确定了变分模态分解中模态个数与惩罚因子两个参数,同时选取另外三种不同信号分解方法与变分模态分解方法进行对比,研究了变分模态分解的性能,随后采用模糊熵完成了对信号的特征提取。然后概述了极限学习机与量子遗传算法的基本原理,利用量子遗传算法对极限学习机的输入层与隐含层间连接权值和隐含层神经元阈值进行寻优,建立了量子遗传算法优化极限学习机分类模型。并随后从种群编码方式与初始化策略、量子交叉与变异策略以及量子旋转门动态调整三方面对量子遗传算法进行优化,改进了所提出的分类模型,并结合五种不同分类方法进行对比,完成了对特征提取后数据的分类识别。最后依据所设计的轨道电路故障诊断模型,利用MATLAB与C#混合编程技术设计了轨道电路故障诊断系统的结构功能,并实现了轨道电路故障诊断系统的各个模块,达到了设计要求。