[发明专利]轨道电路读取器信号载频动态偏移的实时修正方法

说明书

技术领域

本发明关于铁路领域，涉及的是一种修正方法，特别是指一种轨道电路读取器信号载频动态偏移的实时修正方法。

技术背景

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。

发明内容

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，本发明提供一种轨道电路读取器信号载频动态偏移的实时修正方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种轨道电路读取器信号载频动态偏移的实时修正方法，

获得轨道电路信号载频标准值f_c；

计算轨道电路中的补偿电容阻抗；

获得列车等效分路电阻R_f；

计算载频偏移因子β；

获得列车运行速度v_s；

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Δf_c； 

轨道电路读取器计算其接收信号的频谱，并根据动态偏移Δf_c的计算结果，将频谱整体向零频方向搬移Δf_c，即将频谱中的载频频率f＇_c减去动态偏移Δf_c，从而实现相应的修正过程。

本发明具有如下有益效果：

1.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。

具体实施方式

下面将对本发明所述的轨道电路读取器信号载频动态偏移的实时修正方法做进一步说明：

第1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_c；

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、道砟电阻r_d，以及补偿电容容值c，并计算补偿电容阻抗；

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R_f；

第4步：计算载频偏移因子。

其中，、、， ，，l_t为轨道上两补偿电容的间距，为对复数取虚部操作，和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v_s；