轨道电路特征信号的相位调制方法、解调算法及用途技术

本发明专利技术公开了一种轨道电路特征信号的相位调制方法、解调算法及用途，所述相位调制方法包括以下步骤：将电源信号传输部分设置为单一轨道侧传输信道，通过单一轨道侧传输信道传输轨道电源信号；采用相位调整的方式对轨道电源信号进行调制：轨道电源信号在一定时间后相位进行跳变，通过改变不同的相位跳变值，产生出多种特征信号。本发明专利技术将电源信号传输部分设置为单一轨道侧传输信道，通过单一轨道侧传输信道传输调制信号，信号特征受信道影响相对固定，传输的信息不变，因此免除了集中调相等措施。本发明专利技术只保留轨道侧单一传输信道并且无需调整理想相位角，进一步提高抗不平衡牵引电流能力，避免了相位调整、极性交叉、阻抗失配等难题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
轨道电路特征信号的相位调制方法、解调算法及用途


[0001]本专利技术涉及轨道交通信号控制
，更具体涉及一种轨道电路特征信号的相位调制方法、解调算法及用途。

技术介绍

[0002]目前，我国电气化电路站内大量使用了25Hz相敏轨道电路，25Hz相敏轨道电路作为铁路信号自动控制的基础设备，可以检测列车占用轨道的情况，从而控制信号机的显示，将地面信号传递给机车车辆，实现列车的运行控制。25Hz相敏轨道电路自从引入国内以来，依靠结构简单、反应灵敏、投资成本低等优点在站内大量中使用，并且不断地改进优化，先后有97型25Hz相敏轨道电路、加适配器型25Hz相敏轨道电路、3V化相敏轨道电路等，并发展了微电子接收器。
[0003]但在长期的使用过程中也发现了一些不足，由于既有25Hz相敏的轨道电路采用二元方式，局部信号和轨道信号的幅度、相位共同作用驱动二元二位继电器，可以防止相邻区段信号串扰误动轨道继电器，另一方面也防止通道内25Hz单频信号干扰误动轨道继电器。
[0004]电源信号分两部分传输，一部分是轨道电源信号轨道220V，在钢轨上传输，另一部分是局部电源信号110V，在线缆中传输。传输过程中，在钢轨传输过程中会发生相位偏移，无法保证发送时两者之间固定的相位差90
°
。信号在发送时有固定相位差；信号在接收时，由于钢轨环境复杂，相位差发生变化大，误差大。因其局部和轨道两者需一定的相位差，采用相位集中调整机制，个别区段调整困难，尤其是增加电码化隔离设备后更加严重。
[0005]另外随着大功率机车的不断上线使用，既有25Hz相敏轨道电路对不平衡牵引电流的冲击干扰越发敏感，已经不能完全适应铁路运力不断增长发展的要求。

技术实现思路

[0006]本专利技术需要解决的技术问题是提供一种轨道电路特征信号的相位调制方法、解调算法及用途，以解决
技术介绍
中的问题，去除了局部信号的传输，只保留轨道侧单一传输信道并且无需调整理想相位角，进一步提高抗不平衡牵引电流能力，避免了相位调整、极性交叉、阻抗失配等难题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案如下。
[0008]轨道电路特征信号的相位调制方法，包括以下步骤：
[0009]将电源信号传输部分设置为单一轨道侧传输信道，通过单一轨道侧传输信道传输轨道电源信号；
[0010]采用相位调整的方式对轨道电源信号进行调制：轨道电源信号在一定时间后相位进行跳变，通过改变不同的相位跳变值，产生出多种特征信号。
[0011]进一步优化技术方案，所述轨道电源信号的公式为：
[0012]g(t)＝A
×
cos(2
×
π
×
f
×
t+θ)
ꢀꢀꢀ
(1)
[0013]式中：A为信号幅度；f为信号频率；t为时间；θ为相位；
[0014]所述相位的公式为：
[0015][0016]式中：θ'为跳变前相位值；为相位跳变值；t为时间；k为周期个数；T为周期，是f的倒数。
[0017]轨道电路特征信号的解调算法，所述解调算法用于使得受电端正确解调所述的特征信号的特征，来判决轨道是否有列车占用。
[0018]进一步优化技术方案，所述解调算法是利用傅立叶变换计算出幅度谱和相位谱，包括以下步骤：
[0019]对于一定采样时间信号做傅立叶变换，公式如下：
[0020][0021]欧拉公式：
[0022]e
‑
jωt
＝cos(ωt)
‑
jsin(ωt)
ꢀꢀꢀ
(4)
[0023]将公式(4)带入公式(3)得：
[0024][0025][0026][0027]令：
[0028][0029][0030]将公式(6)、(7)带入公式(5)得：
[0031]F(ω)＝a
‑
b
·
j
ꢀꢀꢀ
(8)
[0032]幅度值为：
[0033][0034]相位值：
[0035][0036]不同时刻之间的相位差：
[0037]θ
dif
＝θ
t2
‑
θ
t1
ꢀꢀꢀ
(11)。
[0038]进一步优化技术方案，将cos(ωt)和sin(ωt)变成方波信号，对整体算法结构进行优化。
[0039]轨道电路特征信号的用途，将所述的轨道电路特征信号的相位调制方法中的特征信号在相邻区段分别排布，针对不同区段采用不同的调制相位，在轨道电路系统绝缘破损
检查中使用。
[0040]进一步优化技术方案，包括以下步骤：
[0041]将调相信号设计为4种信息特征，分别为+28
°
、
‑
28
°
、+56
°
、
‑
56
°
，将4种信息特征两两相邻；
[0042]相邻两个区段扼流中心点连接，单线破损后，邻区段信号混入本区段；
[0043]通过检测是否有驻波，判断相邻轨道是否发生短路。
[0044]由于采用了以上技术方案，本专利技术所取得技术进步如下。
[0045]本专利技术利用轨道侧传输信道属于“线性非时变系统”这一特性，将电源信号传输部分设置为单一轨道侧传输信道，通过单一轨道侧传输信道传输调制信号，信号特征受信道影响相对固定，传输的信息不变，因此免除了集中调相等措施。
[0046]本专利技术采用相位调制技术产生4种相位信息特征的信号，该调制方法去除了局部信号的传输，只保留轨道侧单一传输信道并且无需调整理想相位角，进一步提高抗不平衡牵引电流能力，避免了相位调整、极性交叉、阻抗失配等难题。
[0047]本专利技术将特征信号在相邻区段分别排布，针对不同区段采用不同的调制相位，在轨道电路系统绝缘破损检查中使用，实现绝缘破损防护功能。
[0048]本专利技术的解调算法有以下优点：
[0049]采用方波代替正弦波进行解调，计算速度快。
[0050]相位曲线呈现单向阶梯状，与轨道信号的调制相位相符。
[0051]相位差曲线平稳，与轨道信号的调制相位在固定时间间隔的差相符，判定简单。
附图说明
[0052]图1为本专利技术轨道电路特征信号的相位调制方法的流程图；
[0053]图2为本专利技术信号相位跳变示意图；
[0054]图3为本专利技术轨道电路特征信号的解调算法的结构图；
[0055]图4为本专利技术轨道电路特征信号的解调算法优化后的结构图；
[0056]图5为本专利技术轨道电路特征信号的解调算法实际解调结果图；
[0057]图6为本专利技术轨道电路系统绝缘破损示意图；
[0058]图7为本专利技术在进行绝缘破损检查时低频振荡波形图；
[0059]图8为本专利技术受随机噪声本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.轨道电路特征信号的相位调制方法，其特征在于，包括以下步骤：将电源信号传输部分设置为单一轨道侧传输信道，通过单一轨道侧传输信道传输轨道电源信号；采用相位调整的方式对轨道电源信号进行调制：轨道电源信号在一定时间后相位进行跳变，通过改变不同的相位跳变值，产生出多种特征信号。2.根据权利要求1所述的轨道电路特征信号的相位调制方法，其特征在于，所述轨道电源信号的公式为：g(t)＝A
×
cos(2
×
π
×
f
×
t+θ)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)式中：A为信号幅度；f为信号频率；t为时间；θ为相位；所述相位的公式为：式中：θ'为跳变前相位值；为相位跳变值；t为时间；k为周期个数；T为周期，是f的倒数。3.轨道电路特征信号的解调算法，其特征在于，所述解调算法用于使得受电端正确解调如权利要求1或2所述的特征信号的特征，来判决轨道是否有列车占用。4.根据权利要求3所述的轨道电路特征信号的解调算法，其特征在于，所述解调算法是利用傅立叶变换计算出幅度谱和相位谱，包括以下步骤：对于一定采样时间信号做傅立叶变换，公式如下：欧拉公式：e
‑
jωt
＝cos(ωt)
‑
jsin(ωt)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)将公式(4)带入公式(3)得：将公...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宝全，谢永昌，陈淼，李宁，许岩岩，夏楠，吴国生，王辉，
申请(专利权)人：固安信通信号技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：