轨道电路读取器信号载频动态偏移的实时修正方法技术

本发明专利技术涉及一种轨道电路读取器信号载频动态偏移的实时修正方法，属于铁路领域，用于解决轨道电路读取器信号载频发生动态偏移的问题。所述方法包括：获得轨道电路信号载频标准值fc；计算轨道电路中的补偿电容阻抗；获得列车等效分路电阻Rf；计算载频偏移因子β；获得列车运行速度vs；计算在该运行速度下的轨道电路读取器信号载频的动态偏移Δfc；轨道电路读取器计算其接收信号的频谱，并根据动态偏移Δfc的计算结果，将频谱整体向零频方向搬移Δfc，即将频谱中的载频频率f＇c减去动态偏移Δfc，从而实现相应的修正过程。该修正方法所需信息都直接来自铁路现场设备，可直接集成至轨道电路读取器设备，以提高列车高速运行过程中，对列车目标速度信息提取的可靠性和准确性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于铁路领域，涉及的是一种修正方法，特别是指一种。
技术介绍
列车运行控制系统(简称列控系统)作为保障行车安全的重要设备，在铁路，尤其是高速铁路的列车速度控制方面发挥着至关重要的作用。轨道电路读取器作为该系统的关键设备之一，通过与地面轨道电路进行电磁感应形成相应的轨道电路读取器信号，再利用相应算法提取该信号中所包含的列车运行前方的目标速度信息，并进一步将其作为控制列车运行速度的依据传送给列控系统主机。由此可见，轨道电路读取器信号的生成质量和变化规律对于保障列控系统的正常工作以及列车的安全运行是十分重要的。 轨道电路读取器信号是一种相位连续的频移键控信号，其信号特征主要包括载频、调制低频、初始相位和振幅等。其中，尽管只要求调制低频与列车运行前方目标速度信息相对应，但载频和振幅等特征信息也是信息提取过程的必要信息。申请人在其研究工作中发现，由于轨道电路读取器信号的采样频率固定不变，使得各采样点数据所对应的列车在轨道上的位移增量，会随列车速度的变化而改变，而这一变化最终会造成轨道电路读取器信号载频产生定量偏移，且速度越快，该动态偏移量越大。因此，在列车高速运行的过程中，有可能会造成相应的载频频率偏移出其正常的指标范围，而最终影响对列车运行前方目标速度信息的提取。由此可知，需要对列车运行过程中轨道电路读取器信号载频所发生的动态偏移进行实时修正，而目前还没有相应的研究成果或解决办法。因此，为保证轨道电路读取器对列车运行目标速度信息的准确提取，迫切需要一种能够直接计算获得轨道电路读取器信号的载频偏移，并对该信号载频做出相应实时修正的方法。这对于保障铁路，尤其是高速铁路的行车安全具有非常重要的现实意义。
技术实现思路
为解决上述轨道电路读取器信号载频发生动态偏移问题，提高列车高速运行过程中，对列车目标速度信息提取的可靠性和准确性，本专利技术提供一种。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案—种，获得轨道电路信号载频标准值fc ;计算轨道电路中的补偿电容阻抗4 ;获得列车等效分路电阻Rf ；计算载频偏移因子β ;获得列车运行速度vs;计算在该运行速度下的轨道电路读取器信号载频的动态偏移Λ fc ；轨道电路读取器计算其接收信号的频谱，并根据动态偏移Af。的计算结果，将频谱整体向零频方向搬移Λ f。，即将频谱中的载频频率f丨。减去动态偏移Λ f。，从而实现相应的修正过程。本专利技术具有如下有益效果I.该修正方法所需信息都直接来自铁路现场设备，如速度传感器(列车速度)、轨道电路读取器(轨道电路信号载频的标准值)，以及相应规定的系统使用条件(补偿电容容值、单位长度的钢轨阻抗和道砟电阻、列车等效分路电阻)。因此，无需进行现场实地测量即可实现对轨道电路读取器信号载频动态偏移的实时修正；2.该修正方法充分考虑到列车运行速度、线路参数和机车参数等多因素对轨道电路读取器信号载频的影响，准确度较高。 具体实施例方式下面将对本专利技术所述的做进一步说明第I步根据列车运行方向和轨道电路读取器对所接收信号载频的初步估计，可以确定信号载频的标准值f。；第2步根据列车运行线路的轨道电路设计文件，获得单位长度的钢轨阻抗之、道石乍电阻rd,以及补偿电容容值c,并计算补偿电容阻抗I = HQnfc)；第3步根据轨道电路所规定的机车最大等效分路电阻条件，确定列车等效分路电阻Rf ；第4步计算载频偏移因子= InK ln(Z, +、 ΣΣ'))。其中，= ch(f 丨+丨{22 、 Z2 =Zdsh(rlt) + (Zd)2sh2(r{t/2)/Zcp 、Zi=Shiyl,)IZd+ClrifllI2)IZcp,卜厂，Zd=^ZJrd，It 为轨道上两补偿电容的间距，Im(D)为对复数取虚部操作，AO和i(q>分别代表双曲余弦和双曲正弦操作；第5步由列车速度传感器实时获得列车当前运行速度Vs ;第6步根据公式Λ ；=βν8/2π计算出列车以速度Vs运动情况下的轨道电路读取器信号载频的动态偏移Af。；第7步将频谱整体向零频方向搬移Λ f。，即将频谱中的载频频率f丨。减去动态偏移Λ f。，从而实现相应的修正过程。具体地，下文将结合本专利技术的优选实施例对本专利技术的实施步骤进行详细说明。需要明白，下文的描述仅仅是实例性质的，而非对本专利技术的限制性描述。在以下描述中可能会涉及具体数字，然而也需要明白的是，这些数字也仅仅是实例性质的，本领域技术人员可参照本
技术实现思路
，针对不同铁路线路上的轨道电路选取适当的数字进行计算。以列车在京-津城际高速铁路某段轨道电路上运行时实际所获得的轨道电路读取器信号为例，该信号经相应分析得知，其载频频率为2601. 55Hz。接下来，以此轨道电路和列车运行情况为条件，按本专利技术对轨道电路读取器信号载频的偏移进行修正，其过程如下第I步由轨道电路读取器的载频估计功能，获得该信号的载频为2600-1型，即轨道电路信号载频标准值fe=2601. 40Hz ；第2步根据京-津城际轨道电路的线路设计文件，取单位长度的钢轨阻抗和道砟电阻分别为之=(丨.67() + 2丨.2丨60*1(> ' /1<ιη>Γ(1=6. 15 Ω km,以及补偿电容容值c=25 μ f，并计算补偿电容阻抗1=(2^/>) = -2.4471 ；第3步根据轨道电路所规定的机车最大分路电阻条件，这里取列车等效分路电阻 Rf=O. 25 Ω ；第4步讲算载频偏移因子/^丨如丨叫之+乂^^)) = .^ ；第5步由列车速度传感器测定运行速度vs=340km/h,折合为Vs= (340/3. 6) m/s ； 第6步根据公式Λ fc=^vs/2 π，计算得到当时轨道电路读取器信号载频偏移Δ fc=0. 01*340/3. 6/2 π =0. 15Hz ；第7步根据计算所得的轨道电路读取器信号载频偏移Λ fc=0. 15Hz，对轨道电路读取器信号的频谱整体做出修正，即向零频方向搬移O. 15Hz。信号载频也由搬移前的实测频率2601. 55Hz，变为修正后的标准载频2601. 55Hz_0. 15Hz=2601. 4Hz。以上所述仅为本专利技术的优选实施例，并不用于限制本专利技术，显然，本领域的技术人员可以对本专利技术进行各种改动和变形而不脱离本专利技术的精神和范围。这样，倘若本专利技术的这些修改和变形属于本专利技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本专利技术也意图包含这些改动和变形在内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轨道电路读取器信号载频动态偏移的实时修正方法，其特征在于，所述方法包括：获得轨道电路信号载频标准值fc；计算轨道电路中的补偿电容阻抗；获得列车等效分路电阻Rf；计算载频偏移因子β；获得列车运行速度vs；计算在该运行速度下的轨道电路读取器信号载频的动态偏移Δfc；？轨道电路读取器计算其接收信号的频谱，并根据动态偏移Δfc的计算结果，将频谱整体向零频方向搬移Δfc，即将频谱中的载频频率f＇c减去动态偏移Δfc，从而实现相应的修正过程。FDA0000185419731.jpg

【技术特征摘要】
1.一种轨道电路读取器信号载频动态偏移的实时修正方法，其特征在于，所述方法包括: 获得轨道电路信号载频标准值f。; 计算轨道电路中的补偿电容阻抗^; 获得列车等效分路电阻Rf ； 计算载频偏移因子β ； 获得列车运行速度Vs ; 计算在该运行速度下的轨道电路读取器信号载频的动态偏移Af。； 轨道电路读取器计算其接收信号的频谱，并根据动态偏移Λ ；的计算结果，将频谱整体向零频方向搬移Λ f。，即将频谱中的载频频率f丨。减去动态偏移Λ f。，从而实现相应的修正过程。2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述计算轨道电路中的补偿电容阻抗的方法具体为 获得补偿电容容值c ; 根据轨道电路信号载频标准值f。与补偿电容容值C，按照公式计算补偿电容...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵林海，许俊杰，张才林，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：