摘要：铁路是我们的国家交通运输的主要基础设施，在社会经济飞速成长的过程中，铁路扮演着特别主要的角色。轨道电路作为控制列车运行、保证行车安全的基础设备，它的可靠性同铁路的行车安全密切相关。目前， ZPW-2000无绝缘移频轨道电路作为客运专线的主要轨道电路制式，该轨道电路通过频率作为参数用来传递相关行车信息。本课题针对ZPW-2000移频轨道电路的组成，进行仿真建模。通过对发送器、接收器、电气绝缘节及钢轨等器件的电气特性分析，建立了四端口电路模型，实现了低频数据的调制和解调。并采用频域分析方法，对调制信号进行载频和低频信息提取。该系统能够为轨道电路检测设备提供依据。

关键词: 轨道电路；移频原理；传输特性；FFT；解调算法

Design of Signal Analysis System for Frequency-Shift Track Circuit

Abstract：Railway is the main infrastructure of our country's transportation, and it plays a special role in the process of the rapid development of social economy. As the basic equipment to control the train operation and ensure the safety of the train, the reliability of the track circuit is closely related to the safety of the railway. At present, the ZPW-2000 uninsulated frequency shift track circuit is used as the main track circuit of passenger dedicated line. The track circuit is used as a parameter to transmit the relevant traffic information through frequency. This subject aims at the composition of ZPW-2000 frequency shift track circuit, carries on the simulation modeling. Through the transfer of transmitters, receivers, electrical insulation joints and steel Based on the analysis of the electrical characteristics of rail and other devices, a four-port circuit model is established to realize the modulation and demodulation of low frequency data. Frequency domain analysis method is used to extract carrier frequency and low frequency information of modulation signal. The system can provide basis for track circuit detection equipment.

Key Words:  track circuit;  frequency shift principle;  transmission characteristics;  FFT；demodulation algorithm

目录

1 绪论 1

1.1 课题研究背景 1

1.2 轨道移频信号检测技术现状 1

1.3 本课题研究内容 2

2 移频轨道电路 4

2.1 无绝缘轨道电路概述 4

2.1.1 无绝缘轨道电路的基本概念 4

2.1.2 ZPW-2000无绝缘轨道电路系统组成 4

2.1.3 ZPW-2000无绝缘轨道电路工作原理 5

2.1.4 轨道电路的用途 6

2.2 移频原理概述 6

2.2.1 轨道移频信号的生成过程 6

2.2.2 轨道移频信号相关检测方法 7

3 轨道电路传输特性分析 10

3.1 影响轨道电路传输特性的因素 10

3.2 轨道电路传输特性分析 10

3.3 有补偿电容的轨道电路 13

3.3.1 理想状态均匀补偿电容数值的确定 13

3.3.2 轨道电路补偿电容间距的确定 13

3.3.3 轨道电路补偿电容大小的确定 14

3.3.4 对无补偿轨道电路和有补偿电容轨道电路特性进行比较分析 15

3.4 小结 16

4 参数提取程序设计 17

4.1 参数提取系统功能介绍 17

4.2 Matlab中FFT实现 17

4.2.1信号调制过程 17

4.2.2 FFT的程序实现 18

5 基于Simulink的系统建模 20

5.1 ZPW-2000 移频轨道电路系统建模 20

5.2 发送器Simulink建模 21

5.3 匹配变压器Simulink建模 22

5.4 调谐单元Simulink建模 22

5.5 钢轨线路建模 22

5.6 接收器建模 23

5.3 小结 24

6 仿真结果及分析 25

6.1 参数提取程序仿真 25

6.2 传输特性仿真 27

6.2.1 Simulink中移频信号产生 27

6.2.2 模拟电缆模块仿真 28

6.2.3 匹配单元模块仿真 29

7 结论及展望 30

7.1 结论 30

7.2 展望 30

致谢 31

参考文献 32