轨道电路MATLAB仿真及应用+源码(7)
3.3 轨道电路移频特性
3.3.1 移频特性理论
轨道电路除了可以用来检测线路空闲，还可以作为地—车信息传输通道，用来向列车传输信息，成为机车信号和列控车载设备工作的基础。移频轨道电路就是用不同的低频信号调制的方式，把代表地面信息的低频调制信号搬移到较高频率上，形成移频信号发送到钢轨上，机车通过轨道电路接受线圈接受移频信号，并进行信号解调，提取相关地面信息，实现机车信号显示和控制列车运行。
移频轨道电路选用频率参数作为控制信息，采用频率调制的方法，把低频信号（ ）搬移到较高频率（载频 ）上，以形成振幅不变、频率随低频信号的幅度作周期性变化的调制信号。将此信号发送到钢轨上，这个信号即可用来控制防护本闭塞分区通过信号机的显示，也可用来向列车发送行车信息。
移频信号的变化规律，是以载频 为中心，作上、下边频偏移。即当低频信号为低电位时，频率向下偏移，为 （称为下边频）；当低频信号为高电位时，载频向上偏移，为 （称为上边频）。移频信号受低频信号调制作上、下边频交替变化。两者在单位时间内的变化次数与低频调制信号频率相同。
我国现在大部分使用的是ZPW2000型无绝缘轨道电路。ZPW2000型无绝缘轨道电路采用相位连续的频移信号。上行线载频的中心频率f0是1700Hz、2300Hz，频偏Δf伪11Hz,低频调制频率f1从10.3Hz起，按1.1Hz等差级数递增至29Hz，共有18个低频信息。
由于抗干扰性能与频率参数有密切的关系，而频率参数有载频，偏频和调制频率三种。FSK移频信号在相位特征上存在两种波形。一种是两频率在过渡区的相位是连续的，另一种在过渡区相位是不连续的。为了充分发挥系统的抗干扰能力，ZPW-2000采用相位连续式移频信号。这种移频信号可用下式表示： 式中，m为移频系数，其值为： 。将公式展开可以看出，已调波S(t)包含着无穷多与中心频率对称分布的边频分量，两相邻边频的间隔是 ， 是调制角频率。各次边频分量的幅值与载频幅值 的比值成为相对幅值，可用通式表示如下：移频中心频率的相对幅值：
；齐次边频分量的相对幅值： ；偶次边频分量的相对幅值： ；
3.3.2移频特性仿真结果
图3.12移频特性仿真结果
这次移频特性MATLAB仿真选用的载频为1700Hz,频偏为11Hz,低频为10.3Hz。轨面移频信号上边频为1711Hz、下边频为1689Hz。轨面移频信号周期为0.097，上边频和下边频在0.097内完成一次交替。每秒共交替10.3次。但是为了能看清变化，将载频改为1700/50Hz。
3.4 轨道电路参数模型
3.4.1轨道电路参数模型仿真理论
轨道电路中的钢轨线路可看作传输线，具有分布性参数。所谓传输线（一般指长线），是当用来传输信号线路的电阻、电感、电容及漏导不能忽略时的信号传输线路。当线路的电阻、电感、电容及漏导沿线路均匀分布时，被称为均匀传输线。均匀传输线用单位长度的电阻R（Ω/km）电感L（H/km）、电容C（F/km）及漏导G（S/km）这四个分布参数来描述。通常用 表示每公里线路的串联阻抗，用 表示每公里的并联导纳。轨道电路沿线均匀分布着串联的阻抗，同时也分布着并列导纳，所以分析轨道电路参数是项复杂的工作。设轨道电路的全长为l，将其等分为n段，则每段长度为l/n，其中任一段的等效电路如图3.13所示。整个轨道电路可以看作由n个四端网络链接而成[7]。如图3.14所示。
图3.13 l/n等效电路
图3.14 轨道电路等效链接四段网络
在图3.14中左边的四端网络[A']代表轨道电路供电端，右边的四端网络[A'']代表轨路受电端，中间四端网络[A]等效钢轨线路，故称为轨道电路四端网络。它能够等效所有的基本工作状态（调整状态、分流状态及断轨状态）的钢轨线路。