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全电子高压脉冲轨道电路接收器的软件算法研究与实现

作　者: 何文娟
导　师: 魏宗寿
学　校: 兰州交通大学
专　业: 交通信息工程及控制
关键词: 高压脉冲轨道电路 FFT算法 Mallat算法接收器发送器
分类号: U284.232
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 5次
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内容摘要

在电气化轨道电路区段，轨道电路用来保证区间或车站内是否有列车占用，反映轨道电路的空闲状态，是关系着铁路运输行车安全的重要设施之一，也是车站内铁路通信信号系统的重要联锁设备。高压脉冲轨道电路相对于既有线的轨道电路，其稳定性，抗干扰能力，分路灵敏度更好，提高了轨道电路的可靠性和安全性。高压脉冲轨道电路主要广泛应用在区段上行车数量少，钢轨表面腐蚀严重，道碴电阻较高等导致分路不良的电气化区段，虽然它有许多优点，但是必然存在着不可忽视的一些缺陷，主要问题是发送端空载时，高压会使元器件损坏从而影响发送端的正常发码，接收器的二元二位差动继电器也是机械化的，这样其可靠性和安全性将会相对的降低，所以已经不能满足现在轨道电路的需求。论文针对如上所述的一些缺陷和不足，对轨道电路接收器的结构进行了一些改进，将轨道电路发送端与接收端通过传感器连接，形成一个闭环系统，这样可以提高可靠性，同时对轨道电路接收器进行电子化，取代机械化的一些模块，改善了工作性能，使用软件快速算法对轨道电路接收器进行仿真，运算速度快，精确度高，能正确的反映轨道区段的空闲或者占用情况，使其可靠性和安全性更高，这也顺应了现代铁路通信信号发展的需要。论文通过软件算法的研究来实现轨道电路接收器，将原有的接收器从系统结构上进行了优化，在发送端与接收端之间连接一个传感器，该传感器接收到发送端发送的脉冲信号并送给接收端，接收端接收来自传感器的脉冲信号与来自轨道电路上的脉冲信号进行同样的运算，然后将此两种信号进行比较并输出。因此该论文的重点放在设计接收器的两套CPU，两套CPU分别采用两种不同的软件算法即FFT和Mallat算法，这样处理速度快、精确度高、实时性好、可靠性高。还需要对高压脉冲信号进行滤波，这是必不可少的环节，采用巴特沃斯低通滤波器和切比雪夫滤波器分别对50HZ谐波和一些杂波进行滤波，并对此算法进行了研究分析。论文提出的方法和理论完成了高压脉冲轨道电路接收器的电子化设计，并进行了抗干扰分析，结论证明该方案是可行的，自动化程度相对于原有设备更高，维修速度更快，将会有很好的应用前景。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-13
  1.1 课题研究的背景和意义  9-11
  1.2 课题研究的国内外现状  11-12
  1.3 论文的主要工作  12-13
2 高压脉冲轨道电路的系统结构原理  13-22
  2.1 轨道电路  13-14
  2.2 高压脉冲轨道电路功能模块原理  14-18
    2.2.1 轨道电路原理说明  14-15
    2.2.2 发码器（GM·F-25（50））  15-17
    2.2.3 译码器（GM·Y）  17-18
    2.2.4 二元差动继电器（JCRC）  18
  2.3 高压脉冲轨道电路的市场环境分析  18-20
  2.4 电子高压脉冲轨道电路的分路不良分析  20-22
3 电子高压脉冲轨道电路接收器需求分析  22-29
  3.1 系统结构需求分析  22-26
  3.2 系统软件需求分析  26-29
4 软件算法分析  29-41
  4.1 快速傅里叶算法分析  29-32
  4.2 快速小波变换算法分析  32-37
  4.3 巴特沃斯滤波器特性分析  37-40
  4.4 契比雪夫滤波器特性分析  40-41
5 接收器的软件算法研究与实现  41-54
  5.1 软件开发环境介绍  41-42
    5.1.1 MATLAB 开发环境  41-42
    5.1.2 AVR Studio 开发环境  42
  5.2 接收器的功能模块设计  42-51
    5.2.1 高压脉冲信号源的设计  42-43
    5.2.2 滤波器的实现  43-45
    5.2.3 主程序算法的设计  45-49
    5.2.4 接收器的仿真  49-51
  5.3 抗工频干扰设计  51-52
  5.4 串行通信的程序设计  52-54
结论  54-55
致谢  55-56
参考文献  56-58
附录 A 各功能模块程序  58-64
攻读学位期间的研究成果  64

全电子高压脉冲轨道电路接收器的软件算法研究与实现

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