轨道电路的建模与仿真

均匀传输线理论是分析分布参数电路的一种有效方法。运用该理论讨论了数字编码式音频无绝缘轨道电路在调整、分路2种状态下的数学建模与仿真算法的实现。     

轨道电路电气特性仿真方法研究

在介绍轨道电路的基础上,利用多线模型对轨道电路进行建模.将轨道电路元件分为传输线和点状元素两类.根据两类元件的不同特性分别建立其数学模型,并给出了传输线多线模型和点状元素多线模型参数的计算方法.在检验传输线多线模型的模拟效果后,结合二线模型的相关参数,提出钢轨多线模型的改进方案.根据建立的数学模型进行仿真计算,可以得出...     

钢轨传输特性分析及其参数测量实现

利用传输线基本理论对无绝缘轨道电路信号的传输特性进行了阐述,分析了各个传输参数的意义以及它们之间的关系,并重点介绍了无绝缘轨道电路钢轨参数测量的实现方法--双短路法.     

25Hz相敏轨道电路的计算和仿真

以25 Hz相敏轨道电路为例,运用均匀传输线理论分析轨道电路的传输通道,并建立轨道电路系统各传输环节的四端网模型,通过Matlab软件平台对轨道电路进行计算和仿真。     

加装屏蔽板后应答器传输模块天线性能的研究

为了保护应答器传输模块(BTM)天线不被线路上扬起的道砟损伤,以及尽量减少车底复杂电磁环境对BTM天线的干扰,在BTM天线四周加装钢材质的屏蔽板。通过仿真计算,分析屏蔽板取不同高度、距BTM天线不同水平距离时BTM天线的回波损耗以及与频率的关系,确定屏蔽板的高度为150mm,距BTM天线的水平距离为100mm。基于毕奥-萨伐定理计算BTM天线的磁场强度,并仿真BTM天线磁场强度的分布以及对干扰信号的衰减。结果表明:加装屏蔽板后,不仅没有影响BTM天线的信号传输性能,还在一定程度上增加了天线的有效通信范围和对干扰信号的衰减,提高了接收信号的信干噪比,从而降低了误码率。对BTM天线加装屏蔽板的实车试运行结果也表明:所设计加装的屏蔽板,既能保护BTM天线,又能保证BTM天线正常的信号传输。     

基于遗传算法的无绝缘轨道电路故障综合诊断方法

基于传输线理论提出机车信号感应电压幅值包络仿真模型,利用机车信号感应电压与轨道电路信号电流的线性映射关系,分析补偿电容故障对机车信号感应电压幅值包络的影响规律,给出基于遗传算法的轨道电路故障综合诊断方法。以补偿电容和道砟电阻为决策变量,以实际的和仿真的机车信号感应电压幅值包络间差值的最小化为目标,构造适应度函数,通过对种群个体进行选择、交叉和变异等遗传操作,得到当前状态下各决策变量的最优值,从而实现轨道电路故障的综合诊断。实验表明,将遗传算法引入到轨道电路的故障诊断领域,利用机车信号的实际记录数据,能够对无绝缘轨道电路中多个补偿电容故障以及道砟电阻波动等情况作出正确的综合评判,从而弥补了目前检测方法的不足,为轨道电路的故障诊断提供了新的有效手段。     

电缆参数对ZPW-2000A轨道电路接收侧传输性能的影响研究

电缆参数对ZPW-2000A轨道电路信号传输性能具有显著的影响.在构建轨道电路传输模型的基础上,利用轨道电路计算的方法,系统地研究了电缆电阻、电感、电容及长度等参数对轨道电路接收侧传输性能的影响规律.研究结果表明,随着电缆线间电容的增加,接收侧电缆输入阻抗模值出现先增大后减小,输入阻抗相位角逐渐降低的趋势.该研究对基于...     

双信道应答器多天线间的互耦分析及降耦研究

双信道应答器内部4个不同频率的天线间的互耦,破坏天线的调谐状态,影响天线的正常工作。基于天线的串、并联等效电路,推导天线带宽的计算公式;建立双信道应答器多天线的三维仿真模型,对串联等效电路进行仿真分析。结果表明:多天线间的互耦使损耗电阻增加,等效电感和自谐振频率减小,同时使天线间产生转移阻抗,进而导致调谐频率偏移;4.234 MHz FSK发射天线至27.095 MHz接收天线、9.032 MHz PSK发射天线至27.095 MHz接收天线、9.032 MHz PSK发射天线至4.234 MHz FSK发射天线、4.234 MHz FSK发射天线至9.032 MHz PSK发射天线的传输系数均大于-10dB。在4.234 MHz FSK发射天线和9.032MHz PSK发射天线的信号输出端增加低通滤波器后,天线间的传输系数均降低到-10dB以下,表明加载低通滤波器可有效降低多天线间的传输系数,从而实现了多天线间的降耦。     

基于HHT及LCS的轨道电路传输变化识别探讨

在轨道电路的实际使用中,受设备工作性能、使用环境的影响,轨道电路传输特性可能发生变化,导致轨道电路传输曲线产生变形。本文以轨道电路区段为单位,先提取主轨道电路传输曲线,再利用希尔伯特变换(HHT)方法提取趋势分量,并利用最长公共子序列(LCS)算法进行趋势分量相似性对比,探测该区段轨道电路感应电压曲线是否存在变形,用来判断轨道电路传输特性是否发生变化。仿真结果表明,该方法能准确识别轨道电路传输特性变化现象,可为轨道电路的故障识别、故障预测、健康管理研究提供支持。     

移频键控信号测量系统误差分析与补偿

为了提高轨道电路移频键控信号(FSK)的测量精度,给出了一种基于FPGA+ARM处理器的移频键控信号测量与误差补偿方法.该方法在FPGA中利用量化时钟实时测量载波信号的周期,并将测量数据经过缓存后传输给ARM处理器.ARM处理器对测量的载波信号周期数据及产生测量误差的主要原因进行分析,并对载频信号上、下边频切换时产生的...     

基于MEEMD-HT的无绝缘轨道电路补偿电容故障特征分析

为研究无绝缘轨道电路补偿电容断线故障模式下的故障特征,采用一种改进的集合经验模态分解-Hilbert变换(MEEMD-HT)方法。为分析单一补偿电容断线故障对分路电流的影响,利用传输线理论建立ZPW-2000A轨道电路模型并仿真。采用MEEMD方法对发生补偿电容断线故障下的分路电流幅值曲线进行分解,并且通过HT生成Hilbert谱、时频能量谱、边际谱,对谱线的特征进行分析,实现对补偿电容的故障特征分析。仿真分析结果表明,采用的MEEMD-HT方法得出的Hilbert谱中的故障特征明显,该方法可以用作补偿电容故障特征分析。     

电气化铁路移频自动闭塞信号传输仿真的研究及应用

电气化铁路移频自动闭塞信号传输的仿真系统通过模拟轨道电路、牵引电流及其谐波干扰、邻线干扰、轨道电路故障等来检测移频自动闭塞系统的可靠性、安全性。本文采用面向对象的技术和仿真技术对该子系统进行了研究。文中详细地阐述了传输信道的仿真模型、传输仿真系统的结构设计和仿真算法,并举出一个仿真实例,实例的结果数据验证了模型的正确性和算法的合理性。此外,本文还提出建立可编辑的模型库的设计思想,使仿真系统具有良好的扩展性和维护性。     

采用基于独立分量分析的盲信号分离方法分离出FSK信号中的干扰信号

国产移频轨道电路FSK信号是采用周期方波调制的移频信号.为了消除FSK信号中的干扰信号,采用基于独立分量分析的盲信号分离方法,对获得的混合信号进行白化处理,去除混合信号间的相关性,然后确定1个线性变换矩阵,利用变换矩阵分离出混合信号中的各个独立信号.对FSK信号中混入调幅干扰信号、改变采样频率及采样时间、混入随机脉冲干扰信号3种情况分别进行模拟仿真.仿真结果表明:采用该方法能消除FSK信号中的干扰信号,并可获得FSK信号的上、下边频信号,有效地保存了原FSK信号.     

机车车地数据传输通道整合方案研究

针对铁路机车车地传输通道建设存在冗余的现状,提出了一种基于中国机车远程监测与诊断系统(CMD系统)的多系统车地数据传输通道整合方案,该方案对数据传输安全和传输效率进行了加强和优化,并结合实际需求,通过半实物仿真的方式对数据传输过程进行验证。该方案避免了车载设备重复投资、车载天线信号互相干扰的问题,可以减少通信资费与降低管理难度,并为机车数据统一应用提供了技术基础。     

轨道电路读取器测试平台的设计与实现

为了测试轨道电路读取器是否满足《轨道电路读取器(TCR)》(TB/T 3533—2018)标准要求,设计了一种轨道电路读取器(TCR)测试平台,可实现CTCS2-200C型列控车载设备TCR子系统的功能及性能测试.TCR测试平台包含上位机软件和发码板,上位机软件通过MFC编程设计,发码板基于DDS技术设计.该平台解决了...     

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。     

基于等效阻抗模型的应答器下行链路传输性能评估方法研究

为监测和分析应答器传输系统下行链路传输性能,提出一种适用于铁路现场的基于等效阻抗模型的性能评估新方法。对应答器传输系统下行链路传输过程进行建模分析,给出下行链路传输过程等效阻抗模型,提出评估下行链路传输性能的阻抗测量与误差校正方法,引入六项统计参数对阻抗测量结果进行分析。测试结果表明,静态测试时车载天线输入阻抗的模与下行链路信号磁感应强度为增函数关系,而动态测试由于误差校正方式的改变,使得两者变为减函数关系;仿真结果表明,六项统计参数能够用于分析不同列车运行条件和环境下应答器传输系统下行链路传输性能的变化,验证了本文所提方法的正确性与可行性。     

基于云理论的JTC可靠性实时评估方法

针对目前无绝缘轨道电路JTC可靠性分析方法无法实时反映指定JTC系统健康状况的不足,提出基于云理论的JTC可靠性实时评估方法。根据TCR远程监测系统获取的JTC实时状态信息,建立实时状态下JTC可靠性模型,并以实时状态下的平均故障前时间作为可靠性实时评估指标。基于云理论,建立周边环境数据与元件失效率之间的失效率适应云模型。通过建立系统可靠性评价集云,对实时外部环境和设备状态条件下的JTC可靠性进行评估,并得出评估结果。结果表明,基于云理论的JTC可靠性实时评估方法能够正确、客观地对JTC的可靠性进行实时评估,解决可变条件下JTC系统可靠性的实时评价问题。     

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。     

基于变分模态分解和能量谱的轨道电路分路不良故障监测

在传输线理论和四端口网络的基础上,建立ZPW-2000A型轨道电路机车感应信号电流模型,仿真得到正常和分路不良逐渐严重的5类信号,并对比分析正常和分路不良信号的曲线特征。为实现轨道电路分路不良故障监测,运用双指标法确定变分模态分解的模态数K;用变分模态分解算法将5类信号分解成K个固有模态,并提取能量谱特征和传统时域特征;将提取的故障信号特征输入到粒子群支持向量机(PSO-SVM)中,实现分路不良的故障监测,且使用能量谱特征的监测精度大于使用传统的时域特征。实验结果表明:使用变分模态分解算法能够有效分解轨道电路正常和分路不良的信号,便于分路不良故障特征的提取;能量谱特征集较于传统时域特征集,更利于故障分类。