移频轨道电路测试系统的设计

应用ＤＳＰ技术的器件，设计完成的移频轨道电路自动测试的系统，具有快速，准确地特点。文中分析了移频轨道电路的特点，给出了移频信号的频谱图和采样频率，分析了低频调制信号的测试精度。     

电气化铁道牵引供电系统加窗插值法的谐波分析

传统电气化铁道牵引供电系统的谐波分析方法受频谱泄漏和栅栏效应的影响,不能准确地得到谐波相关参数。为此,提出一种采用加六项优化余弦组合自卷积窗和四谱线插值结合的新算法对谐波进行分析。首先采用复调制细化法分析信号中基波频率附近的谐波成份,剩余信号加窗处理,利用离散傅里叶变换找出谐波频点附近相应离散频谱的4根峰值谱线,利用插值算法对电气化铁道牵引供电系统中谐波相关参数频率、幅值及相位进行加权修正并推导出计算公式,从而进一步提高分析结果的准确性。     

轨道电路多音调频信号的数字解调方法

针对新型数字编码轨道电路传输的窄带多音调频信号,提出利用FIR高通数字滤波器进行多音调频信号数字解调的方法。FIR高通滤波器幅频响应曲线中过渡带局部具有近似线性的特点。对采样率为10 kHz,过渡带为800 Hz至3 800 Hz的10阶FIR高通滤波器幅频响应曲线过渡带局部进行线性拟合。利用其中具有高度线性特性的部分对轨道电路窄带多音调频信号进行幅频变换,从变换结果的幅度包络中得到调制信号信息。对调制信号进行频谱分析,得到原始的列车控制编码信号。仿真结果表明,高通FIR数字滤波器鉴频特性线性度高,所需FIR滤波器阶数少,实现方法简单,在0 dB信噪比、14 dB信干比环境下能够很好地恢复原始调制信号。     

基于MATLAB仿真的国产铁路移频信号分析

讨论了国产18信息轨道移频信号和UM71轨道移频信号的时域和频域特性，分析轨道移频信号的载频、低频调制频率及频率偏移等参数特征，用MATLAB软件对国产铁路移频信号进行仿真，确定了其参数特征。     

多信息驼峰移频机车信号分析

本文讨论了18信息驼峰推峰机车信号的时域及频域特性，分析了轨道移频信号的载频、低频调制频率及频率偏移等参数特征。     

基于DSP的信号高精度检测方法

在分析轨道电路FSK信号特点基础之上,提出了基于多相滤波器的频谱细化分析（ZOOM-FFT）技术接收并解调FSK信号的方法,结合数字信号处理技术,对FSK轨道电路信号进行频谱分析,可以有效地检测出轨道电路信号上下边频频率、中心频率和幅度,达到了实时性和精度高的要求。     

叠加数字信号载频选择的研究

轨道电路的频率特性是一项重要的研究课题,它对信号设备的维修和轨道电路设备的研制具有非常重要的意义。本文在轨道电路一、二次参数频率特性的基础上,对电容补偿式轨道电路和轨道电路四端网等效电路进行了进一步的研究,总结出它们随信号频率变化的规律。在此基础上对钢轨线路上有、无补偿电容的两种情况,分别计算出了发送功率的频率的关系,为在国内现有轨道电路上叠加的数字信号的载频选择提供了相应的理论依据。     

高速铁路轨道电路动态检测综合质量评价研究

国内外尚无对于轨道电路综合质量评价方法的研究,为有效地利用轨旁信号动态检测数据评判轨道电路运行状态,针对轨道电路动态检测数据提取可表征轨道电路工作状态的特征参数,提出基于层次分析法的高速铁路轨道电路动态检测综合质量评价模型。首先结合轨道电路动态检测数据特性,将影响轨道电路的因素分为干扰信号幅值、感应信号幅值、感应信号频率和感应信号传输4个特性,并分别提取不同的特征参数进行描述;然后根据对应的标准规范通过对每个特征参数进行评价并结合数据进行验证;最后通过比较矩阵计算权重的方法得到轨道电路动态检测综合质量评价。该模型的提出弥补了轨道电路缺乏综合质量评价的问题,为后续轨道电路趋势性研究和现场养护维修提供支持。以实际线路检测数据结合现场情况对该评价方法进行验证,结果表明该方法可行、有效。     

基于HHT算法的轨道信号解调研究

目前常用的FFT解调算法,虽然可以较为容易地得到调制频率和载频,却不容易得到精确的上下边频.本文采用HHT算法,克服了FFT算法的缺点,对ZPW2000轨道信号解调.通过把EMD分解和瞬时频率相结合,并采用归一化算法,解调出轨道信号的调制频率、载频和上下边频.通过仿真验证,用HHT算法完全可以得到轨道信号的高精度解调.     

基于DSP的音频轨道电路接收解调算法的研究

提出了采用基于数字信号处理（ＤＳＰ）中的细化频谱分析（ＺｏｏｍＦＦＴ）技术接收并解调ＡＳＫ信号的方法，详细推导了载频与低频的解调算法，利用该方法解调音频轨道电路中的传输的列车检测信息和速度信息，计算机模拟实验证明满足接收的指标。     

ZFFT算法在铁路移频信号分析中的应用及其DSP实现

UM71系列(包括ZPW-2000A)无绝缘轨道电路已成为我国铁路的主流制式,其调制方式均为FSK(移频键控),频率选择基本一致.轨道电路接收器、机车信号和智能检测仪表的分析软件中已广泛采用数字滤波和FFT算法,本文提出的ZFFT算法可在满足实时性要求的情况下提高频谱分辨率.     

基于小波脊的轨道电路FSK瞬时特征提取

小波脊线技术能对信号特征进行有效的提取.利用连续Morlet小波变换后的相位进行迭代计算,对轨道电路移频信号的脊进行提取;利用该变换算法,对实际FSK信号的瞬时特征进行提取,验证了该算法能有效地提取瞬时频率和低频控制信号.文中同时给出了算法详细的计算步骤,提供了一种有效、简单的分析和判断轨道电路移频信号的方法.     

在调幅干扰下的UM71轨道电路信号的频域识别

目前随着频谱分析技术在铁路中的应用，人们发现当调制系数较小时的频移键控（FSK）信号（如UM71轨道电路信号）与调幅（AM）信号的频谱图非常相似，很难区分，本文从理论上分析了这两种信号的频谱特点、指出它们的在频域内的本质区别，提出一种能从根本上消除AM信号对FSK信号干扰的解决方案。     

基于SA算法的无绝缘轨道电路故障综合检测方法

针对遗传算法对无绝缘轨道电路进行故障综合检测时,存在检测结果精度低、耗时长以及实用性差等缺点,提出基于模拟退火算法的无绝缘轨道电路故障检测方法。建立以补偿电容为分界点,分段划分道砟区段的分路状态模型,运用该模型分析道砟电阻、补偿电容与分段分路电流幅值包络之间的关系,在上述分析的基础上,从发送端到接收端,依次对每一段电流幅值包络利用模拟退火算法求得与之相对应的道砟电阻值和补偿电容值,实现轨道电路故障的综合检测。实验表明,本文所提出的故障检测方法能够准确检测多个电容故障,并反映出道砟电阻分段波动的情况。与遗传算法相比,该方法检测精度高、耗时短、实用性强,更加适合于无绝缘轨道电路故障综合检测。     

OFDM在轨道电路中应用的仿真研究

基于轨道电路的列控车载信息传输是目前铁路信号系统信息传输的主要方式,其中具有代表性的法国的UM2000轨道电路已经应用在我国新建的第一条铁路客运专线秦沈线上。本文针对在轨道电路带宽有限的情况下,如何提高传输速率并实现可靠传输信息这一铁路信号研究课题进行了仿真分析。提出利用正交频分复用(OFDM)多载波调制方式代替单载波调制方式对信息进行处理。在不改变带宽、符号周期和载频的情况下,将OFDM与FM(UM2000系统中所采用的调试方式)进行了分析比较,并对所传信息以OFDM调制方式进行了仿真分析。仿真结果证明,在相同的条件下,采用OFDM调制解调方式,可以大幅度地提高频带的利用效率,从而增加了传输的信息量。     

相邻闭塞分区轨道电路信号相同载频问题的研究

研究相邻闭塞分区轨道电路信号相同载频对列控系统车载设备的影响。车载设备根据列车的当前速度和所接收的地面信息计算列车最高允许速度,并以应答器组位置校正为主、绝缘节位置校正为辅进行列车位置校正。当相邻闭塞分区轨道电路信号载频相同时,车载设备可能给出缩短的行车许可,甚至非安全的行车许可,影响列控系统的可用性和安全性。因此,在工程设计中,相邻闭塞分区轨道电路信号应采用不同的载频;对于已经存在的相同载频区段,可采取在载频相同的绝缘节分界处增加应答器组的解决方案。     

无绝缘轨道电路补偿电容多故障的快速诊断方法

针对一段轨道电路中存在多个补偿电容故障的情况,基于机车信号感应电压幅值包络的数学模型,以TCR接收信号的幅值趋势为特征,提出轨道电路补偿电容多故障的快速诊断方法。按补偿电容位置对TCR感应电压幅值包络曲线进行分段处理并计算每一段的特征,将每一段特征排列形成的特征序列从发送端向接收端查找其中的特定值,以实现故障的初步诊断和检测。针对特定的故障模式,采用一阶导数为约束条件进行二次判别,以实现准确的故障识别。试验表明,本文算法可以快速识别多个电容故障的情况,具有准确率高、实时性强等特点。目前已集成到TCR远程监测平台,可以实现对补偿电容的实时监测。     

UM71补偿电容测试仪

UM71区间自动闭塞设备，目前在京沪、京广、京哈、陇海四大干线都已上道使用。这种无绝缘轨道电路利用谐振原理，把低频调制的FSK信号(4种载频，18种低频)通过钢轨进行传输。由于平行的钢轨具有等效感抗特性，严重影响信号传送的距离，因此在每一闭塞分区，每间隔100m便安装1个33μF的谐振电容，与钢轨的等效电感组成串联谐振电路来提高信号传送距离。     

逆变电源谐波分析中频谱泄漏等问题的解决

介绍了在逆变电源的PWM调制信号分析中存在的频率混叠，栅栏效应，频谱泄漏等问题，阐述了开发ZPM系列交流传动测试系统时为进行准确的信号分析采用的频率预取技术及零相移数字滤波器软件，用此方法对多种机车进行测试，结果与分析数据完全吻合。     

高精度移频轨道信号参数检测仪的设计

分析无绝缘移频轨道电路信号特征,针对其窄带且频谱能量集中的特点,将欠采样技术和频谱细化技术用于基带低频信号检测,使基频检测精度达到0．02Hz。同时为了解决移频信号上下边频频差小且相位连续,不易判断边界的困难,提出加窗FFT变换后主瓣与旁瓣幅值之此作为样点边界判断的依据,并把能量重心频谱校正技术用于短时纯净单频信号的检测,使上下边频的检测精度达到0．2Hz。该方案算法简单且计算复杂度低,并利用DSP技术使之成为一种便携的在线检测设备。