【摘 要】
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ZPW-2000A型无绝缘轨道电路是目前我国普遍应用的高速铁路信号基础设备,主要用作列车的占用检查,地车通讯和断轨检查。其电路的稳定性对于高速铁路的行车安全与效率起着非常重要的作用。其结构由发送器、接收器、电缆等部件构成。由于轨道电路周围环境复杂多样,易受到自然条件以及人为因素的干扰,时常有故障发生,需要人为进行巡检。ZPW-2000A型无绝缘轨道电路依靠移频信号来实现信息的传输,因此对移频信号的
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ZPW-2000A型无绝缘轨道电路是目前我国普遍应用的高速铁路信号基础设备,主要用作列车的占用检查,地车通讯和断轨检查。其电路的稳定性对于高速铁路的行车安全与效率起着非常重要的作用。其结构由发送器、接收器、电缆等部件构成。由于轨道电路周围环境复杂多样,易受到自然条件以及人为因素的干扰,时常有故障发生,需要人为进行巡检。ZPW-2000A型无绝缘轨道电路依靠移频信号来实现信息的传输,因此对移频信号的信号特征的提取成为了对ZPW-2000A型无绝缘轨道电路实施故障诊断的重中之重。本文旨在开发一套检测ZPW-2000A型无绝缘轨道电路移频信号的巡检设备,能够便捷地测量移频信号的上下边频、低频、电压有效值。主要研究内容如下:（1）以ZPW-2000A型无绝缘轨道电路工作原理及其移频信号特点为理论基础,分析了轨道移频信号的产生及传播原理、信号特征。基于AD9833高精度可编程信号发生器,开发设计了一套能够模拟ZPW-2000A型无绝缘轨道电路产生多种不同移频信号的信号发生器,便于后续对ZPW-2000A型无绝缘轨道电路的信号进行采集与测量。（2）依据ZPW-2000A型无绝缘轨道电路巡检系统的功能和技术要求,针对FSK键控移频信号的特点,设计了基于MAX7490数字滤波器设计信号滤波电路,和基于MCP41100数字电位器的轨道信号幅值的自动控制电路,便于单片机对信号进行更精确的测量。（3）根据技术需求,针对频域测量法运算量大,时频域测量法尚不成熟的现状,基于STM32F407单片机开发了时域下提取ZPW-2000A型轨道电路移频信号特征的巡检系统,利用单片机定时器捕获信号边沿的方法,设计了适合ZPW-2000A型无绝缘轨道移频信号特点的新型解调算法,实现了对ZPW-2000A型无绝缘轨道电路所产生的多种移频信号的上下边频及低频信息的精确测量,测量精度可达0.01Hz,测量误差也满足需求。基于数值积分的梯形公式设计了移频信号幅度的计算方法,能够测量移频信号电压幅度的有效值。（4）巡检系统设有GPS模块和显示模块,并基于Visual Studio设计了上位机界面。可将测量信息、时间地点信息相关联,一并显示在LCD屏幕或上位机上。本文所开发的巡检设备能够模拟产生并精准测量中心频率为1700Hz、2000Hz、2300Hz、2600Hz的ZPW-2000A型无绝缘轨道的信号,能够直观地显示和记录频率、电压信息、时间地点信息,为铁路巡检人员提供故障诊断依据。相较于现在巡检人员普遍使用的传统手持万用表和移频表硬件成本更低,信号特征提取更完善,且具有记录功能。作为新式巡检设备在铁路工程部门具有较强的实际应用意义。
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