[最新版]铁道通信信号设计毕业设计论文(2)

Rd *Ω\\Km 载频（HZ） 1700 2000 2300 2600

1.0 1500 1500 1500 1460

0.6 824 824 824 774

0.5 674 674 624 624

0.4 574 574 524 524

0.3 424 424 424 424

第3章 系统组成及原理

ZPW-2000A型无绝缘轨道电路分为主轨道电路和调谐区小轨道电路两部分，小轨道电路视为列车运行前方主轨道电路的所属“延续段”。主轨道电路的发送器由编码条件控制产生表示不同含义的低频调制的移频信号，该信号经电缆通道(实际电缆和模拟电缆）传给匹配变压器及调谐单元，因为钢轨是无绝缘的，该信号既向主轨道传送，也向调谐区小轨道传送，主轨道信号经钢轨送到轨道电路受电端，然后经室外设备调谐单元、匹配变压器、电缆通道，进入室内设备将信号传至本区段接收器。调谐区小轨道信号由运行前方相邻轨道电路接收器处理，并将处理结果形成小轨道电路继电器执行条件(XGJ XGJH)送至本区段接收器，本区段接收器同时接收道主轨道移频信号及小轨道电路继电器执行条件，判决无误后驱动轨道电路继电器GJ吸起，并由此来判断区段的空闲与占用情况。该系统“电气—电气”和“电气—机械”两种绝缘节结构电气性能相同[7]。

3.1 发送器

3.1.1 发送器的作用

ZPW-2000 A 型无绝缘轨道电路发送器，在区间适用于非电化和电化区段的多信息无绝缘轨道电路区段，在车站适用于非电化和电化区段站内移频电码化发送。ZPW-2000 A 型无绝缘轨道电路发送器在使用中产生18 种低频信号8种载频(上下行各四种) 的高精度、高稳定的移频信号；供自动闭塞、机车信号和超速防护使用。有足够的输出功率，且能根据需要调节发送电平；能对移频信号特征实现自检，故障时给出报警“N+1”冗余运用的转换条件。

3.1.2 发送器的原理框图及电路原理简要说明

同一载频编码条件，低频编码条件源，以反码形式分别送入两套微处理器CPU中，其中CPU1产生包括低频控制信号Fc的移频信号。移频键控信号FSK分别送至CPU1、CPU2进行频率检测。检测结果符合规定后，即产生控制输出信号，经“控制与门”使“FSK”信号送至滤波环节，实现方波——正弦波变换。功放输出的FSK信号送至两CPU进行功出电压检测。两CPU对FSK信号的低频、载频和幅度特征检测符合要求后发送报警继电器励磁，并使经过功放的FSK信号输出。当发送输出

端短路时，经检测使“控制与门”有10S的关闭(装死或休眠保护)。

图3-1通用型发送器原理框图

3.1.3 微处理器、可编程逻辑器件及作用

采用双CPU、双软件、双套检测电路、闭环检查；CPU采用80C196，由它构成移频发生器，控制产生移频信号，它还担负着输出信号检测等功能；FPGA可编程逻辑器件，由它构成移频发生器，并行IO扩展接口频率计数器等[8]。

3.1.4 低频和载频编码条件的读取

低频和载频编码条件读取时，为了消除配线干扰采用“功率型”电路,考虑到“故障一安全” 原则，应将24 V 直流电源变换成交流，呈动态检测方式，并将外部编码控制电路与处理器等数字电路有效隔离，如图3-3。

图3-2低频编码条件的读取

依“编码继电器接点” 接入“编码条件电源”(+24 V)，为消除配线干扰，采用+24 V电源及电阻R 构成“功率型电路。考虑故障一安全，电路中设置了读取光耦、控制光耦。由B 点送入方波信号，当+24 V编码条件电源构通时，即可从“读取光耦” 受光器一点获得与B 点相位相同的方波信号，送至处理器，实现编码条件的读取。“控制光耦”与“读取光耦”的设置，实现了对电路元件故障的动态检查。任一光耦的发光源，受光器发生短线或击穿等故障时，“读取光耦” 一点都得不到动态的交流信号。以此实现故障-安全，电路详细分析略。另外，采用光电耦合2 S 也实现了外部编码控制电路与处理器数字电路的隔离。对于18 路低频选择电路，该电路分别设置，共18个。对于载频电路则接四种频率及1 、2 型设置，共6个。

3.1.5 移频信号产生

低频、载频编码条件通过并行输入输出接口分别送到两个处理器后，首先判断该条件是否有，仅有一路。满足条件后，CPU1 通过查表得到该编码条件所对应的上下边频数值，控制移频发生器，产生相应FSK 信号。并由CPU1 进行自检，由CPU2 进行互检，条件不满足，将由两个处理器构成故障报警[9]。为保证“故障一安全” ，CPUl,CPU2 及用于“移频发生器” 的“可编程逻辑器件” 分别采用各自独立的时钟源。经检测后，两处理器各产生一个控制信号，经过“控制与门” ，将FSK 信号送至方波正弦变换器。

3.2 接收器

3.2.1 接收器作用

接收器接收端及输出端均按双机并联运用设计，与另一台接收器构成相互热机并联运用系统(或称0.5+0.5)，保证接收系统的高可靠运用。

用于对主轨道电路移频信号的解调，并配合与送电端相连接调谐区短小轨道电路的检查条件，动作轨道继电器。

实现对与受电端相连接调谐区短小轨道电路移频信号的解调，给出短小轨道电路执行条件送至相邻轨道电路接收器。

检查轨道电路完好，减少分路死区长度，还用接收门限控制实现对BA断线的检查。

3.2.2 接收器工作原理

接收器由本接收“主机”及另一接收“并机”两部分构成。

接收器工作原理如图3-3其中主轨道AD、小轨道AD为模数转换器，并机输入的模拟信号转换成计算机能处理的数字信号。

CPUl 、CPU2：是微机系统，完成主机，并机载频判决，信号采样,信息判决和输出驱动等功能[10]。

安全与门：将两路处理器输出的动态信号变成驱动继电器(或执行条件)的直流输出。

载频选择电路：根据要求，利用外部的接点，设定主机,并机载频信号，由处理器进行判决，确定接收盒的接收频率。

接收盒根据外部所确定载频条件，送至两处理器，通过各自识别，比较确认—致，视为正常，不—致时，视为故障并报警。外部送进来的信号，分别经过主机、并机两路模数转换器转换成数字信号。两套处理器对外部四路信号进行单独的运算，判决处理。表明接收信号符合幅度、载频、低频要求时，就输出3 kHz 的方波，驱动安全与门。安全与门收到两路方波后，就转换成直流电压带动继电器。

如果双处理器的结果不一致，安全与门输出不能构成，且同时报警。电路中增加了安全与门的反馈检查，如果处理器有动态输出，那么安全与门就应该有直流输出，否则就认为安全与门故障，接收盒也报警。如果接收盒收到的信号电压过低，就认为是列车分路。

图3-3 接收器工作原理图

3.2.3 载频读取

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