1 绪论

1.1 课题研究背景

铁路系统使用的信号、联锁、闭塞等设备的总体称其为铁路信号。于铁路信号体系来讲，由钢轨线路和钢轨绝缘共同组成的电路称之为轨道电路，轨道电路作为铁路信号的重要基础设施，其起到了采集列车运行实时状况的作用，可以实时检测显示轨道占用状况，同期向信号显示设备报备列车运行等消息。同时，通过机车的轮对向运行中的机车监测装置也可以向轨道电路传递信号消息，让前端信号机的显示在机车上呈现复显的状态，让机车司机得以在瞭望情况不明朗的状态下仍可以得知信号机显示情况，进而做出较为及时的反应、以确保行车安全。若它可以被利用移频自动闭塞用来传递不同的载频和低频信息，使已经被通过的信号机显示既定的状态并可以预判前方列车实时所处的区段和位置，决定后方列车是否停止运行或以具体多少的目标速度前行。因此可知，铁路的行车安全和运输效率同轨道电路性能的优劣有密切关系。

我国的轨道电路主要有:相敏轨道电路、交直流轨道电路以及移频轨道电路三种制式。由于我国轨道电路多置于野外，因此温度、湿度、天气等自然条件对轨道电路的影响非常大，故其工作环境十分恶劣。同时，列车在运行时对轨道电路也会产生较强的干扰，因此铁路部门只有对轨道电路的各基本参数进行定期检查和维护，才能使轨道电路工作在最合适的状态，确保信号设备的正常工作，从而消除故障隐患，确保列车的行车安全[1]。因为移频轨道电路可以适应的条件多样例如：地上和地下、电化与非电化区段均可通用的自动闭塞制式，因此移频自动闭塞被铁道部决定作为一种自动闭塞制式用以推广使用。当前，我国的移频轨道电路的参数测量存在着许多问题，其中最普遍的问题是：因为存在干扰信号，电气化区段的电力机车牵引电流谐波的干扰尤为明显，而且缺乏专用的在线测试仪在实际测量中，故对轨道电路信号综合参数展开正常的测试工作无法进展。虽然我国现在使用的轨道电路信号检测设备研制极大程度上依赖于传统的相干解调检测方法，但由于轨道移频信号具有相对固定特征的电压及频率信号，故若使用通用设备会影响检测结果且对实时反映列车运行中各轨道参数大小及相互关系反映不准确。但在当今世界，各发达国家皆已将现代化铁路信号系统应用于干线铁路，并能根据本国情况研发适用本国情况的专用检测仪器。为使我国铁路的现代化程度高，在不影响高效运输条件同时保证列车运行安全，我国急切的需要研制出适应本国国情的移频信号检测仪器及算法。

1.2 轨道移频信号检测技术现状

1.3 本课题研究内容

通过查阅国内与国外的诸多文章内容，本课题介绍了移频轨道电路信号在钢轨上的传输特性以及频率参数的提取的现状。ZPW-2000A 移频轨道电路信号作为中国铁路上应用最广泛的轨道信号，对其频率参数的提取存在一定的难度，而且也存在一定的改良空间。所以本课题以 ZPW-2000A 移频轨道电路信号为研究对象，对它的特征频率参数进行提取。

本课题分成了两个部分来设计，一方面是用程序实现理想状态下的移频信号特征参数的提取，另一方面要用Simulink模块库中的元件来模拟移频信号的传输路径和涉及到的轨道电路单元模块，以此来验证该参数提取程序的设计效果。

首先对 ZPW-2000A 移频轨道电路信号的时域和频域特征进行了深入的分析，并将它与相似的信号作了比较，得出了相同点和不同点，从而指出了对移频信号特征频率提取的重点方向与内容，即上边频与下边频的分离和提取精度的有效准确度，并借助MATLAB 做了仿真测试。在实际的工程应用中，因为没有办法实时地产生本地的载波信号，所以就没有办法采用相干解调的方法来还原 ZPW-2000A 移频轨道电路信号的低频调制信号。针对于 ZPW-2000A 移频轨道电路信号的低频的提取，本课题将一种相似信号的解调方法运用到移频轨道电路信号的解调中，即 FSK 信号，采用一种接近于相干解调的方法，将延时后的原始待测信号与延时前的原始待测信号进行相乘，经低通滤波器滤波后，就可以得出低频调制信号的相关频率信息。本课题借助仿真软件 MATLAB 对这种相干解调的算法做出仿真，并在理论基础上证明了这种算法是可行的。