（系统工程专业论文）无绝缘轨道系统的研究与实现.pdf

摘要 、3 1 3 8 3 y 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 t i nt h i st h e s i s ，i tp r o p o s e san e wm e t h o dt or e c o n s t r u c tt h e j 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 y c 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 f t r a i nl i n e sa n dt h ee f f e c t so ft r a i ns i g n a l ，w ed e s i g naj o i n t l e s s t 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 y w e d e s i g n j 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 d c h a p t e r , i ta n a l y z e s p e c t r u m c h a r a c t e r i s t i co ff s k s i g n a l ，w h i c h i sb a s i so f d e t e r m i n e dt h es y s t e m p 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 e p r i n c i p l eo f j 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 k c i r c u i tc 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 f p 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 e a n dh a r d w a r e i nt h e f i f t hc h a p t e r i ti n t r o d u c e e x p e r i m e n t a n d a n a l y s i s r e s u l t s t h em a i np a r to ft 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 g h 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 l c i r c u i t ，s a m p l i n g c i r c u i ta n da u x i l i a r yc i r c u i t 。t h e c o r eo f s y s t e m i st m s 3 2 0 f 2 0 6 c p u i t sf u n c t i o ni st h e m o d u l a t i n g d i g i t a ls i g n a lw h i c hi s s e n dt or a i la n dd e a l i n gw i t ht h es i g n a l c 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 o d i n g i 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 u v e r i f i c a t i o ni su s e di nt h er e c e i v e r w 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 m a c c o r dw i t ht h e r e q u i r e m e n tt h a t w a sd r a w nu pb yr a i l w a y m i n i s t r y k e y w o r d s ：j o i n t l e s sf f t d 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。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，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u f - 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 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 9 c 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 t c o o t 十g ( f ) 其中g ( f ) 一j # f ( t ) d t 。硝 当一手 歹 ； 。， 翻( 吾一r ) 当三4 r ； 莫波形舞下圈所示。它是一个愆赣为t 驰三鸯彤蕊糍函鼗 4 1 j r 一4 歹一4 “ k r 一4 一 歹一4 当 当 嚣绝缘鞔逢系统静辩究与实巍 譬( ) 啦饵 入麟w 、 v r i 博士3 | 4 且g ( f ) = g ( n t ) 。因此移频波的时间表示式为 s f ) = a o c o s s ( t ) = a o c o s c o o t + g ( r ) 】 ( 5 ) 英波澎露图瑟示。 jl 厂八八飞八5 。 vv i 为了埂于分耩起见，采熙复函数鹣安酃表示，即 复函数傣譬为 s ( f ) = r e s ( t ) s ( o = a o e “吣+ 8 。1 = 焉8 7 蚶# 8 。 p ) 由于g 是一个周期信号，故分。也是周霸信号。它可幂复数形式 的傅里叶级数表示，即 g 剧。= 0 。g 删 式中 国，是基频 ( 秘 2 疗 c o = 一 戈缎拣鞔遴系统耪群究与实瑶 酗傅里叶系数。它决定碱= 亭孽e 州础 ( 1 0 ) 现在将式( 4 ) 代入上式得 乙一= 7 1j 丢r e e 删+ 亍1 # 3 r e 口m 争”。十q 出 ( 11 ) 积分可得 i ：每等享 c 。= m ；，_ j ( 吲举叫m m 、；、 一! ：坐：!、 一j ( 磊o j + 。；) 一8 一6 “。j ：p 。； 一p 3 。1 i + 口+ 。3 4 1 、i 。，( a m ”t ) ；一。一j ( 6 ，；。一声* r ：【。( a - 一r 。一。一，e m ，；】 黟( 出一门甜1 )巧( + 门1 ) 县甲凼刀 t j ( a 国一聍甜，) ：z 西，歹( 丝摊) ：歹2 茚( m - f i ) n 舭刚吾刊等训，；= ，三( ) ( a 0 ；- n o 。) - - t 4 = 歹e 叫嗥；= j 三( 磁吲 e - n w t 7 = e - m r 2 万1 = 丽丽1 c o s ( n 石) s i n ( n r c ) 2 ( 一1 ) ” p 妒4+ ， 、。 一 s i n 鲁( 肌一”)s i n 妄( 十”) 托月。丐杀丁“_ r i 杀丁 式中理淹移籁指鼗，意义为牌：丝。竺 出1只 ( 1 2 ) 0 3 ) 坚。 酌秘 无绝缘轨道系统的研究与实现 现将式( 8 ) 代入( 7 ) 确= a 。乙产”删 ( 1 4 ) 现在将式( 1 2 ) 代入式( 1 4 ) m s l n i ( m 一”)s i n 三( 卅+ 九) o ) = a o 兰 蠹f “。y 靠p “= 喜壁孚堡小矿堕s i n m - - c o s n - - - 攀s i n n - - 堡c o s m - - 矽一。 5 ) 把式( 1 5 ) 代入( 6 ) 得方波调制的频谱表达式为 跚) 咆塞 万协训( s i n 等c 。s 等“n 了 7 c 。s 等) t ( _ l h 一懒n 等c o s 等“n 等c o s 等) ) s ( r ( 1 6 ) ( a ) 当n 2 0 时，因为c o s 0 。= l s i n 0 。= o ，( 一1 ) 。= 1 所以鱼( s i n 竺十s i n 坚) ：堡s i n m t ( 6 ) 当”= l 时，因为c o s 鲁= o ，s i n 鲁= l ，( 一1 ) 1 = 一l 所以南 ( m + 1 ) ( - c o s 等) - ( m - 1 ) c o s 等】_ 1 - ao 万2 m 币c o s m 坚 ( c ) 当，? = 一1 时，因为c o s ( 一昙) = 0 , s i n ( 一7 ”- ) = 一l ，( 一1 ) ：一l 所以志 ( m + 1 ) ( - c o s - - i - ) - ( 州) c o s 争等羔 ( d )当门= 2 时，因为c o s 7 9 = 一】，s i n7 ：0 ，f 一1 ) ：1 7 无绝缘轨道蒜统的研究与实现 瘊以丽一a o 弦 ( r a + 2 ) ( - s i n 等) + 洄固( 峨等】：1 - a m 2 忑m s i n _ m z ( e )当月= - 2 时，因为c o s ( 一硝) = 一1 ，s i n ( 一硝) = 0 ，( 一1 ) 一= 1 所以m - 2 ) ( - s i n m s r ) 趣z 釉m 2 g ：等m t t 当n = 3 时，围舳s 孚娟s i n 孚一“- 1 ) 3 一l 所以而a om 叫唧。丁 1 7 ) + ( m - 3 ) c o s m ：，r ，：篙 ( 劝n n = - 3 时，因s ( 一争巩献一莩) 一“= 一1 所以 m - 3 ) ( - c o s 2 ) - ( m + 3 ) c o s 警，：等箬 ( 矗)当月= 4 时，i n ；n c o s 2 , , r = l ，s i n2 r = o ，( 一1 ) 4 = 1 所以志渤岣囱n 争地 ( ，) 当月= 一4 时，i n ；# c o s ( - 2 s r ) = l ，s i n ( 一2 硝) = 0 ，( 一1 ) 一4 = l 掰以丽a o 一坝滟亨m t c + ( m + 4 ) ( s i nm 。z ) ，；等斋m t t - 当”= 2 k l ，即，2 为正奇数时，因为c 。s ( 2 k = - 一1 弦：o z s i n ( 呈娑弦：( - 1 ) t 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 f 一一t l 当一三 f 互 o 当三。三 一4r一4 0 碍 r一：f一4，一。 争 粤 当 无绝缘轨道系统的研究与实现 其波形图分别如图( a ) 和( b ) 所示 b 相位离散的移频波的时i 荀袋达式为 s ( o = 磊g ，( t ) c o s ( ( a l t 国+ 。g ：( 0 c o s ( c o ，_ t 牛p ( 2 式中a 一移频波的幅度； 不 a 帮频率为，程唑黼振荡器酶裙超旺，其波形圈如匿c ) 所 为了便于分析，将s ( t ) 采用懋函数的实部淡示，即 复函数为 s ( o = r e s ( t )2 - s ( o = a 。；8 ) g 州衅十磊夏g 弦7 愧h 。，( 2 2 ) 霞轰襁为露襄函数，可蘑复数影式觞薄立对缎数震并为 蠢蟪缭虢遂系蕺鼹辑究每窦疆 i ；( r ) = 虿；。觚q “：。 ( 1 3 ) 季! ( f ) = 孑：。扩。，| 式中c o o - 一爨 ! i i 。o = 2 r c t ( 2 4 ) 式中鳓为蘩颁。2 爷 一c ，。和石。为博立叶系数，它决定于 己= 每鼢一珏跨9 事菩，= 扭争e 虿：。= 趣学：( 咖”神= 亭( 庄e - ) n 。o t 曲+ 重e - , ，l ”c l t ) = 争等 。i f 坚 8 一p ”尊。： _ ”“j n ( - 0 0 = 一去s i n ( 争+ t 三- xs i 咖霈) = 一去s i n ( 等( 2 6 ) 己。= 三t 压新( 一，击= 摩拂= 手c ；十吾，= 吾 ( ：， 己= 言黪窜矽= ；c 枣争；= 亭卜三十詈+ 三一i t ，= 喜 ( ：s ) 将式露5 ) 、( 2 回、霉) 、( 2 8 ) 4 弋，久式2 3 ) 猩 无绝缘轨道系统的磷究与娄现 魂，= 圭+ 薹去s i n e 等- ) 护 翮= 孝一荟= 3 磊ls i n ( 争”f 将式( 2 9 ) 代入式( 2 2 ) 得 ( 2 9 ) 鳓= 鱼2 吣。n 手= v l 焉磊1s i n ( 等舻一吣 譬圳”十茎4 。忑1s i n ( 州m ) f ) 上述复函数的实现即为相位离散的移频信号的频谱表示式为 印) = 粤c 。s 刊+ 鲁c 。s ( 吲+ = 。s i n ( 军) 互4 。_ 。 c o s 【( q + 慨) s + 慨) 7 + 用 ( 3 1 ) 为了不嫠嚣个攘荡颧攀秘，耧蚤：之阂穗互子撬，褥翔最佳分路耱性，选 取o ，和o ：在个键控周期内具有正交特性，即 _ r 1 c o s ( c o t t 十口) c o s ( c 0 2 t 十) 出= 0( 3 2 ) 这裁要求掰个振荡器静频攀闻疆虚愚1 t 豹整数偿， & p f i 一p 1 1 t ( 3 3 ) 二、相位离散的移频波的频谱讨论 s ( o 豹黢渡分垂瓤各边频分量戆麴对蕊，萁频谱强如下所示。 l 哥 h fb酽 一 ； 一 ， 腿 戈绝缭鞔道系统的磷戴与实现 ( 1 ) 相位离散的键控移频信号悬两个不同载波频率调幅波( 振幅键 控) 豹迭加。所以，它的频谱是分别以：和f 9 ：为中心鲍两个对称频谱 的台成。 ( 2 ) 从式( 3 1 ) 可知，相位离散的商阶边频的幅度与n 成反比，而相 位连续款键控蓼频信譬瀚频谱，从式( 1 8 ) 可知，离阶边频的幅度与n ： 成反比。所以褶位离散的键控移频信号占用酶额带瞧比褶匣逐缕舔键 控移频信鼍要宽。 ( 3 ) 袋愆营通滤波器寐捡测时，频繁宽度最小为矗f = 匮一f 2 1 + 2 t 在考 虑到l 一l = ( 3 - 5 ) z 耜位离散的键控移颗信号所占攒的频带约为嚆移键 控信号频带宽度的三倍。 ( 为了节省频带秘提高系统的抗干扰能力，可果周动态滤波器 或焉微型计算祝进行f f i 变换来求出其频谱。两个载频。和o ，的配置 原则是使组信号频谱的最大点恰好为另一组信号频谱的第个零 点。在国，翻：熬这种醺嚣下，其频谶图如下圈所示，塑( 如为a ，1 3 = 0 。， 图( b ) 为a p 一1 8 0 。，图( c ) 为a - f = 9 0 “。它的频带宽度为仁f t 、i 一 + 2 t = 4 t 】7 芜绝绦轨道系装e e 磷建与实现 第三章无绝缘轨道电路的概遴 3 l 无绝缘鞔道电路的类垒 无绝缘轨道电路按原理可分为两大类。 第一炎：电气隔离式，又称谐掇式。它是在轨道电路的分辨处， 采薅电容和一部分锯轨l ； 孽电感构成谐强回路，曼外相邻轨道恕路采爰 不同频率的信号电流，使轨道电路电气隔离。 第二炎：自然衰糕式，又稼叠加式。它是利爆轨道电路的囊然衰 耗，裙邻鞔道电路采餍不离频率酶信号电流，翻藤在鞔面岁 避行滤渡 的原理使相邻轨道电路的工作互不影响。 3 2 无绝缘轨道电路的缀理 一、电气隔离式 ( 一) 电气分隔接头的构成原理 无绝缘轨道电路的魄气分疆接头，对相邻两轨道电路的蹋离簸理 是根据对镐驻瑾类似予有绝缘鞔邀电路的鞔端绝缘焉构成的。辩圈所 示。在相邻轨道电路交界出的电气参数为：阻抗z o 。，电流i = 0 。 它的对偶魄黯是导纳y 对应阻抗z ，电压v 对应电流i ，这薅学互换 所建立的怒完全稆丽的。其对偶电路如下图所示。它就是毫气黼离式 无绝缘轨道电路的构成原理。在图中，用短线代瞥机械绝缘接头，因 嚣两援邻软道电路交努处躯电气参数跫：y = 。，v = o 。 仅周掖短线来替代绝缘接头，这种无绝缘轨道电路是无法使用 的。因为v = o 是不能传输能量的。因此可用的电气分隔接头应具备下 列条l 孛。 l 、穰气分隔接头的黼离性要好，界限必须分明，隔离区段的长 蠢绣绻辕莲系统懿繇嚣毒实凌 魔应尽量短。 2 、电气分隔接头内不瞒足分路灵敏度要求的死区段应尽嫠短， 至少要，l 、予最短车辆嚣露轮睾蠹之闻静距褒。 3 、两相邻轨道电路间应无信号干扰，或虽存在干扰信号，但不 影响本轨道电路芷常工作。 4 、鞔道电路翡猿立连要强，强邻鞔遭电路分路，不熊影嗡本区 段正常工作。 5 、分路灵敏度要高。 6 、僖号传赣效率餮菇，应其有足够兹传赣长度。 7 、设备简单可靠。 二、自然旋耗式 无绝缘鞔瀵龟路除了聚麓；虽振隔离式舞，还青果瘸謇然衰耗、鞭率区 分、中央供电、两断接收方式的无绝缘轨道电路。这种方式的轨道电 路，在钢轨之间无需装设与小段钢轨电感产生谐振的电容器。按它的 接收方式，霹分为毫压接i 殳帮电流接收式两释。 ( 一) 电压接收式 电压接受式无绝缘轨道电路原瑷豳如下图所示。发送装置f s 通 过变压器囱辕蟊发送簌窭为f ，( 葳f ：) 翡信号，谈收装置j s 经过交 压器连接谯钢轨上，接收两轨间的电压。这种无绝缘轨道电路在列车 分路方蔼熬有下列特点。当列车接近轨道电路的接收端和离开接收端 一定距离辩，鞔遭接枝荧备藏霰分鼯，分路静隧靛出钢鞔隧抗帮列车 分路电阻组成，即z ，非，十z k ，因此，电压接收式无绝缘轨道电路就具 有两种不嘲的长度：轨道电路结构长度b 和列车分路长度l 。两部分 组成。k 懋指发送设蚤帮接瘦设备安装建点之淘豹长度；歹l 车分路长 辩篼绦孰遵系统翦婿鹰毒实程 度l f 悬使接收器不工作和接收器爨新工作这两个列车分路点之间的 长度。逶过多次实验涯实：轨道电鼹长度是受邋碴电盟豹变化薅变化 懿，容易密魂瑟匿段。 ( 二) 电流接收式 与电压壤嫂不同，它是靠电流感应来接收信惑，也就是说接收器 工作是蒜流经锈辊中黪逄渡，焉不是霪两孰闯瓣邀压。露暴两钢辘孛 的电流大小相等方向相反，其电压为零。当钢轨线路的不平衡系数 为零时，出于电化牵引电流在两钢轨中豹漉向嘏阉，大小相譬，所以 两荩篷线圈中瓣总干拣瞧压为零。当嚣稷锈鞔书蕊信号毫漉大小糟等 方向相反时，则两感应线圈中的总电压为单个线圈电压的两倍。所以 信号电滤淡过钢轨时，遗过两感应线圈可使接收器收到两倍予攀令线 甏静毫蕊，使接蔽器王俸。 3 3国外无绝缘轨道电路介绍 基魏露岁 粟曩韵无缀缘轨道电路秘类繁多，肖港振式、非谐羰式、 感应式、模撂式、数字式、混合式；菊高鬃、裔藏：有势寰元件式、 集成电路、单片计算机垮。 ( 一) 荧鲻遣爆公司 g 曳s ) 的双鹈麓颧轨道电路 该嘏鼹稻子毫力牵弓l 区段，萁鏊本源理韵鬣耩示。主要辞箨鸯疆 抗联结器、集成化的艘送器接收器以及轨道继电器。该电路中除阻抗 联结器必须置于孰遭中阅外，其他部传均可集中予控剿室内，瞧可敖 在辕遘舅静继奄器箱内。 其特点是： 、貔予捷戆力强。电路设计熊避免变流器引越爨干找翻虢辩骜 龟瀛麓予撬。为镬挺邻孰遭窀路不教校互甏魂，每条线鼹果耀鼹秘装 嚣缝缘辘道系统秘鹾毙与实现 频，上下行共用了八种载频。 2 、便于安装维修。采用集成元件，插入式印刷扳，盒式结构 可以集中融可以分散， 3 、多功能。除监督列车占用外，还可满足机车信号、速度控制、 自动列车驾驶( a t o ) 等需要，在域两设备和机车之闻双向交换信息； 功能块采朦积木式畜镶大簸灵活性。 用于监督列车的八个载频是；线路1 为2 9 7 0 、3 5 1 0 、3 8 7 0 、4 4 1 0 ： 线路2 为3 3 3 0 、3 6 9 0 、4 2 3 0 、4 9 5 0 h z ：用于机车信号的载频为2 3 4 0 h z ， 可与备零申遴度相对应。鹰调频对载频的振滔遂 亍遴断谲制。鞔道电路 的长度为5 0 0 m 左右。 阻抗联结器和辅勋的调谐单元完成轨道和地短设备间信号的耦 含，最多达5 个谐振礴路，保汪了只兜诲一定额率静电流通过，丽禁 止其他频率通过。 信息传递方向与列车运行方向蝴反。用不同速率调制好的信号从 出口端遴入轨道，被霞于视车第一轨道电路酌笈送藕台器接收。隘抗 联接器也按时轨道电路的分界点。每个阻抗联接器既是前一轨道电路 的发送藕合器，又是蜃一孰道电路魏接收藕合器。当然，网软道电 路的发送器帮接收嚣采粥相同的颧帮。为了避免箍后车辆遵过阻抗联 结器时轨道继电器错谈励磁，相邻轨道电路采用不同的载频。同一再 见品要搬蕊靼个轨道电鼹才重复出觋，这个极力保i 芷了轨道媳鼹对信 号静自然袭耗，从而不致引起锚误动作。为了避免霞随机嗓声繇挣、 干扰信号，或因电路不正常，致使发送器或接受起持续震荡，而引起 的轨道继魄器错误动作，孰道电路葶嚣载波被调制成每秒运娅几次。连 续的接收信号被判为曦路失效，体为列车占餍处理。高频鞔道电路郎 秃绝缘鞔道系统鲶掰辩号实现 做为列车自动防护系统( a t p ) 速度命令的传输通道，还兼佟列车向 地面设备传输信息系统( t w c ) 的遴道，即可以双向传输信息。a t p 发送器程强摇下 ( - - ) 鑫本数字式无绝缘辘遘毫路 日本的无绝缘轨道电路属于非谐振式，其主霾特点是：送受电端 都数字化；用单片微处理机构成系缝，将原来的列车检出及向后方轨 道毫路戆蠢渡影建撂等逻辑楚理款传诧；嚣乏竣患元 譬来控割信号点 灯。数字式无绝缘轨道电路是在奈良线非谐振式无绝缘轨道电路的基 础上进行数字化而研制出来的。它保持了原由电路的抗干扰性强、列 车裣密毽艉好等霞点，又增蕊了小黧纯、徐穆低、可靠洼等优点。 数字式无绝缘轨道电路采用正弦波政府调制方式：躐频为 3 7 0 0 h z ：调制波为1 3 h z ( 绿) 、1 6 h z ( 黄) ；输出功率1 0 w ：轨道 毫路长度8 0 0 m ；发送方式为电压发送，接毂方式为电压，羲滚接l 芟； 无绝缘轨道系统的研究与实现 无接点控制输出信号机点灯；采用m p u 故障安全总线比较方式。 此轨道电路用数字处理的方式来检出列车占用与否的信息，并完 成对信号灯的控制，对后方轨道电路发码的控制及a t s ( 列车自动停 车) 地面设备的控制等。它由输入、信号处理、输出、发送及电源五 部分组成。 ( 三) 法国无绝缘轨道电路 法国高速铁路( t g v ) 采用了电气与信号公司( c s e e ) 生产的u m 7 1 型无绝缘轨道电路及t v m 3 0 0 型带有速度控制的机车信号取消地面色 灯信号机：机车内设指示机车限制速度的数字显示信号，按照列车间 隔的闭塞分区数显示三种限制时速，每小时2 7 0 、2 2 0 、1 6 0 公里及停 车( 2 4 公里设一个闭塞分区) 。 高速线上地面与机车间用连续式信息传输方式。采用的四个基频 为1 7 0 0 、2 0 0 0 、2 3 0 0 、2 6 0 0 h z ，每条线路用两个基频，频偏为- + l o h z 。 无绝缘轨道系统的研究与实现 调频为1 03 2 9 h z ，间隔为l1 ，共1 8 种信息，目前使用l o 种。在某些 特定地点，例如高速线与普通线衔接处，使用点式信息传输方式，最 多可传输8 个信曼二蔫慧煮乎息传输系统的原弓器j 黯i 鑫表： c 轨越【u 略发送器：! 兰号；! f 屿“4 一。阡j 团1 厂乇慰5 凇哪 。蛐蠡旧叠 一轨越洲。， 望睹亭7 鬓p ：赢菇蕊i 磊坼，il 篮掣土 信息意义 显示控制 汪最高允许速度在绿底上显示字无 一 2 6 0注意告示在绿底上显示数无 2 2 0a预告下一个速度无 1 6 0a标指示的最高允白底黑色数字v = 2 3 5 k i n 8 0a 许速度 v = 1 7 0 k i n h ol a ( 预告) 红底黑色数字v = 1 7 0 k i n 1 1 o2v = 9 0 k i n h 2 2 0e最高允许速度v = 2 3 5 k a n h 1 6 0ee ( 执行)黑底白色数字v 蹬谦藩鞫。嘧稀结稳避不露予蕊蠛瀑鸿一诺至鎏稔憋并霉 体系结构，起主要特点是将程序和数据存储在不同的存储空间中，即 疆旁存德器察鼗撂存髓器是两个嘏要独立兹存储器，每个存糖嚣独立 缡蛙，融立访惩，取涟嚣巍嚣琵竞垒霆叠运露。受了逮一多辘离运嚣 速度和昶活性，t m s 3 2 0d s p 芯片在基本哈佛结构的基础上做改进， 是龛莒竽数爨赛教在援厣存耱器孛，弗搜算术运簿指令直接使月，增 强可蕊冀瓣灵话往；二是捂夸存髓在麓速缓漳器审，撬牙髭撩令蘸， 不需要礴从存储器中潦取指令，节约了一个指令周期的时间。 ( 2 )漉承裴。乓蹬鹅结掬榴荧，d s p 芯片广泛采用漉零线鞋 滚多搭令拽行对海，献褥蹭强了鲶漾嚣兹处理黥穷。t m s 3 2 0 蓑襄跫 理器的流水线深度从二割四级不等。其第一代产黼采用二级流水线， 筵二代产箍袋爱三级淡求线，第三代产品剿曩耀耧缀浚承线结襁。 ( 3 )专薅酌硬律乘法器。程懑蘑静黉蕊熬嚣串，黍法臻令是壹 一系列加法来实现的，故需许多个指令周期来完成。而d s p 芯片的特 莲鼗是宥一个专矮豹避髀蒸法器，慕法i ： 在一个攒令羯期枣完姨。 ( 4 )特霖熊d s p 指令。t m s 3 2 0 系烈於d s p 芯冀煮一些特臻 的指令如d m o v 、l t d 等。d m o v 用来完成数据的移位，实现延迟 接孬；甜秘爨是在个撂令霆襄密竞袋l t 、d m o v 、a p a c 三条豢 令。奁蕊第二带产s 中，又堰蕊了黛条筵特殊翁搔令，k l a c d 释魁唾。 ( 5 )快速的搬令周期。哈佛结构、流水线、专用的硬件黎法器、 替爨懿d s p 接令霉鹦上巢褒毫臻秘键纯谩嚣胃捷d s p 芯嚣麓措令曩 鬏在2 0 0 r t s 以下。现在酶t m s 3 2 0 累辫芯片 鬻令髑瀚在4 0 n s 淤下。 潞戆撬赣适暴蕊瓣酶巍与实溪 2 t m $ 3 2 0 f 2 0 6 的特点 t m s 3 2 0 f 2 0 6 是t l 公司推出黝秽錾型鲍数字僖号处理器。_ 片内 鲎3 2 k 字零等巷f l a s hm e m e r y ，霹，5 k 字麓遮s i l 趣m 。捺令篱瑟 在2 5 n s 5 0 n s 之间。支持间步和异步邋信。 3t c u ? 及其控制 冕上戮： 为了增强系统的蜜杂- 陡，本方黼泉甩双机梭验的方式，鹪中，标 号为a 蚋跫生c p u ，拣号彗羲是糖c p u 。双枫阀对接收输