《无绝缘轨道系统的研究与实现》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无绝缘轨道系统的研究与实现（61页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、北方交通大学硕士学位论文无绝缘轨道系统的研究与实现姓名：杜春兰申请学位级别：硕士专业：系统工程指导教师：张仲义19990301摘要、3 1 3 8 3Y 在现有有绝缘轨道电路的基础上，在综合考虑了轨道电路的频L 率特性，现有线路的改造，对机车信号的影响等问题的基础上，提出并实现了符合中国特点的无绝缘轨道电路。了 本论文第一章讲述了无绝缘轨道电路产生的原因。第二章对键控移频信号的频谱特性进行了详细分析，为后面系统方案的制定奠定理论基础。第三章介绍了无绝缘轨道电路的原理和类型以及国外无绝缘轨道电路的状况。第四章介绍了本系统的特点、技术指标、硬件及软件构成。第五章实验及结果分析。论文重点部分是设计系
2、统的接收子系统( 软件和硬件) 。接收子系统以T M S 3 2 0 F 2 0 6 C P U 为系统核心，由控制电路、采样电路、辅助电路等组成，用于叠加编码信息，对发送的信号进行二次调制，对接收回来的信号进行F F T 处理，从而判断本区段是否有车占用。在相同频率的区段，采用不同的编码信息防止同频干扰。接受设备采用双机校验的方式，以提高设备的安全性。经过反复测试，系统的各项指标均达到部颁标准。关键字：无绝缘F F T 数字信号处理轨道电路自动闭塞A B S T R A C TI nt h i st h e s i s ，i tp r o p o s e san e wm e t h o d
3、t or e c o n s t r u c tt h eJ o i n tT r a c kC i r c u i t T h eJ o i n tT r a c kC i r c u i ti sw i d e l yu s e di nC h i n e s er a i l w a yC o n s i d e r i n gt h ef r e q u e n c yc h a r a c t e r i s t i c ，t h er e c o n s t r u c t i o no ft r a i nl i n e sa n dt h ee f f e c t so ft
4、r a i ns i g n a l ，w ed e s i g naJ o i n t l e s sT r a c kC i r c u i tt os u i tf o rC h i n e s er a i l w a 孓I nt h ef i r s tC h a p t e r ，i td e s c r i b e st h er e a s o n sw h yw ed e s i g nJ o i n t l e s sT r a c kC i r c u i t I nt h es e c o n dC h a p t e r , i ta n a l y z es p e
5、 c t r u mc h a r a c t e r i s t i co fF S Ks i g n a l ，w h i c hi sb a s i so fd e t e r m i n e dt h es y s t e mp l a n 。I nt h et h i r dc h a p t e r , i ti n t r o d u c et h ep r i n c i p l eo fJ o i n t l e s sT r a c kC i r c u i ta n df o r e i g nJ o i n t l e s sT r a c kC i r c u i t
6、c o n d i t i o n I nt h ef o r t hc h a p t e r ，i tg i v e sa l la c c o u n to fp e c u l i a r i t y , t h es y s t e mf e a t u r e ，s o f t w a r ea n dh a r d w a r e I nt h ef i f t hc h a p t e ri ti n t r o d u c ee x p e r i m e n ta n da n a l y s i sr e s u l t sT h em a i np a r to ft
7、h i st h e s i si st h er e c e i v es u b s y s t e m ，i n c l u d i n gh a r d w a r ea n ds o f t w a r eC O d e s i g n I ti sm a d eo fc o n t r o lc i r c u i t ，s a m p l i n gc i r c u i ta n da u x i l i a r yc i r c u i t 。T h ec o r eo fs y s t e mi sT M S 3 2 0 F 2 0 6 C P U I t sf u n c
8、 t i o ni st h em o d u l a t i n gd i g i t a ls i g n a lw h i c hi ss e n dt or a i la n dd e a l i n gw i t ht h es i g n a lc a m ef r o mr a i lb yF F T ，a n dt h e nj u d g i n gt h es e c t i o no c c u p i e d t h es a m ec a r r i e rf r e q u e n c ys e c t i o n ，t h ed i f f e r e n tc
9、o d i n gI no r d e rt oi n c r e a s et h es e c u r i t yo fs y s t e m ，d o u b l eC P Uv e r i f i c a t i o ni su s e di nt h er e c e i v e rW i t ht h ee x p e r i m e n t a ld a t a ，t h eq u a l i t yi n d e xo ft h es y s t e ma c c o r dw i t ht h er e q u i r e m e n tt h a tw a sd r a w
10、 nu pb yr a i l w a ym i n i s t r yK e yw o r d s ：J o i n t l e s sF F Td i g i ts i g n a l嚣绝绦辘遵系统晦瞬舞每实凌第一章前言随着铁路运量的增加，列车重量、行车速度和行车密度也将不断提高。特别在与公路和航黛运输激烈竞争的条件下，出现了高速列车。裔速剜车蘩滚提高线路静菝量，傻旅客乘车旅荦亍爨黻。困蓝，滋现了长钢轨线路。在这种情况下，有绝缘轨道电路己不能适应铁路遂输发展的需要，于是产生了必绝缘轨道电路。具体来说无绝缘轨道魄路是从下列两方瑟的需求挺爨朱酶。第一方面，有绝缘轨道电路在远营中其轨端绝缘节是最
11、薄弱的环节，故障率比较高。根攒缀苏联的统计，轨道电路在运营中，嬲予绝缘节破损波生静敌障数疆，在区闻蠹终占故障总数的2 5 ，在肇菇瘫约占故障总数的4 0 蛩15 0 。根据我豳的经验，般一对绝缘节在干线区段应用期约为三个月。这不仅热大轨道电路鲍维修费用，也是造成列车晚患，打乱运输计划，影响运输任务完成斡主要原因。农迤力牵引区段，绝缘节的存谯对牵引回流的输送也带来了一定的困难。第二方嚣，由于长钢轨线路具裔以下优点：( 1 ) 减少列擎运行隘力；( 2 ) 减少列车缀劾帮嗓声，谈旅客坐车旅行舒适；( 3 ) 减少钢轨线路和机车车辆轮缘的磨损。因此长钢轨线路在世界各国得到了广泛采锺。我国豹主要予线也
12、已有勰当部分采塌了长镪孰。在长钢孰区段装设轨道绝缘有一建困难，它必须切割钢轨，一对轨端绝缘需要二处切割钢轨，并要重新锁定分散应力等。这使施工困难，费用高，线路质量爨稳应下降。瑷在美国有一秘采用粘接绝缘，它是穆一块绝缘材料和两段钢轨压铸敲体，在需鬻装设绝缘节的地方再与长钢轨孟缝缘鞋遂系统的研究与实现焊接起来。据说这种绝缘材料在强魔、光滑度和淹命方面和钢轨不相上下。这转方法虽好，魍也要切割藤褥粘接，粘接过程中，是否能保持镄鞔鼓术要袭蠢无定论。因此校长钢轨区黢璇设无绝缘轨邋电路是有定意义的。宦既不存在孰端绝缘节豹故障，又可不切割长钢轨。在魄他区段还可不采用撬流交蕊嚣，降低奄纯涯段辘遵电路懿不平鬻系数
13、。教毽赛蚤先进工业国家均觉相研究和发麟无绝缘轨邋电路。到基赫为止，世界上已有很多成型产品，例如，美国通瘸公翅故藏玛裹凝辕道邀路；酲零数字式无娩臻鞔道毫耩；法匡疆蛭7 ；蠡苏联的兀A B 无绝缘轨道电路：西德无绝缘轨道电路等，这些产龋都己成功地瘦髑于各嚣铁路行业，荠取褥了良好豹效暴。这些产品的共掏特点是载鞭都为高额，频率为2 0 0 0 H z 强上。而我圈目前多采用移频自动闭糕，这是一种低频的有绝缘制式，要迩行轨邀无缝缘化，若辱! 遂国外豹无绝缘技术，那么现有匏商绝缘设备裁会被海流，这样不菠多增热设备投资，两照会增掘褥采鹃设冬维修投资。那么能不琵保持原育多绩息移频翻动趣塞的技术条件、拣准濑功能
14、，恕毒绝缘静罄鬃囊动耀塞改造成无缝缘静移频套臻麓塞，这是一件有非常藏疆意义的科研项目。在这种鸳景下，予楚九七年三凳，交铁道部第四勘察设计浚圣挈势缍织磷变革像，结台濒鼗警动闭塞蕊广窀讫工程，开晨1 8 信感无绝缘移频臼渤闭塞的研制实验。经北方交大自动化所，哈尔滨通信信号厂等单位共同攻关，爱嚣已取得酚段性弱戏票，为我国豹孰遂无绝缘纯骰了开羟瞧翡工 誊。2_ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ 。_ _ _ H _ - _ 。_ 。”一笼篼绦轨道系统的研究与实现第二帮键控角度调制信号分析无绝缘轨道电路一般用于电化区段，故必须满足交流电化区段的抗干扰要求。因此无绝缘轨道电路中媸输的信号电滚一般
15、采爝抗予扰往能强翡角度谎裁信号。为了敲障嚣窳安全懿考聪般采魇周潮方波键控角度调制信号，这熄数字键控角度调制中的一种。键控熊腹调制信号可分为键控移颇信号和键控移楣信号。移频信号又可分为稽健连续酌移频信号和秘位离散的移籁信号。移稿偿号可分为绝对移相信号和相对移相信号。在轨道电路中传输这些信号时，都需要知邀其频谱情况。耜位连续的移颠绩号相位遮续的移频信母是通过键控一个移频振荡器产生的振荡电流信号。2 1 稷使逑续的移赣波媳频谱分橱睁l 么当一子栌 一4 当不；4( 1 )矗1 r r 网广、J 刨剀Uf- A光绝缭辘道系统翦磷究与实现经“t ) 调制后，移频波的角频率和频率偏移量为A 0 3 = k
16、 A ，A f ：_ k A( 2 ) 2 露式中k 为系数，代表穆频器的灵敏度，单位为H T d V 。移频波的瞬时费频率变化为10 9 0 + 0 9c o ( t ) = 1 0 9 0 0 9其及彤如P 图所不7b ( t )3 T 4矗d= 矗瞄 矗陋弋 4，t移频波的瞬时相位o ( t ) 为O C t ) = j c o ( k ) d t = 国。十j k f ( t ) d tC o o t 十g ( f )其中g ( f ) 一j # f ( t ) d t。硝当一手 辩近盘无黻多静或对边颓分量缰或，其边频为 l 。2 2 相位离散的移频信号相位离散的移频信号是通过键控信号分别控制频率为D ，和：的两令独立翡掇荡器产生移颥信号迄源。一、相位离散的移频波的频谱分析首先没两个周期开关函数，周期为T ，它们的时间表达式为：g ，( f ) =9 2 =。当一一T ，每窦设备湾糕电源功率不丈予1 0 0
