【正文】 鐵路移頻信號(hào)檢測(cè)儀的設(shè)計(jì) ——硬件設(shè)計(jì)摘要信號(hào)檢測(cè)是保證列車安全運(yùn)行的重要因素之一，鐵路段和機(jī)車聯(lián)系的方式之一是通過鐵軌作為介質(zhì)由發(fā)碼器發(fā)送移頻信息。為保證信息的正常發(fā)送維修人員須定期對(duì)移頻信息進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)前，鐵路提速的發(fā)展，多信息移頻自動(dòng)閉塞系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于鐵路區(qū)間行車自動(dòng)指揮系統(tǒng)中。我國鐵路機(jī)車信號(hào)主要采用相位連續(xù)的頻移鍵控FSK（Frequencyshift keying）調(diào)制方式。FSK是利用數(shù)字信號(hào)對(duì)載波頻率進(jìn)行鍵控調(diào)制的一種方式。移頻信號(hào)是一種頻率調(diào)制信號(hào)，通常選擇550至850HZ頻率為中心頻率，70至30HZ為信號(hào)頻率，不同的信號(hào)頻率值代表了一定速度控制信息，直接指揮列車的運(yùn)行速度。移頻信號(hào)的定時(shí)檢測(cè)并發(fā)現(xiàn)干擾源或故障，這樣對(duì)確保鐵路行車安全有重要意義。本課題研究?jī)?nèi)容：測(cè)量電化區(qū)段和非電化區(qū)段的移頻信號(hào)電壓值、電流值、調(diào)頻信號(hào)的上邊頻、下邊頻、單頻、低頻 、中心頻率、中心周期的至少八種信息的參數(shù)測(cè)量。在信號(hào)的采集上選用多路開關(guān)芯片并設(shè)置合適的量程范圍.。采用有源濾波電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚瑢⒔涣餍盘?hào)通過AD736轉(zhuǎn)化為直流信號(hào)并經(jīng)過AD7705將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，并用LM2907以及MAX7400對(duì)其解調(diào)，最后選用AT89C4051單片機(jī)以及LCD顯示以達(dá)到準(zhǔn)確測(cè)量各種參數(shù)的目的。關(guān)鍵詞 ：移頻信號(hào)；測(cè)寬法；參數(shù)測(cè)量The design of railway Frequencyshift detector— design of hardwareAbstract Signal detection is one of the important factors to ensure the safe operation of trains . The contact of the Railway and lootive with each other is by the tracks as a media and sending the shift frequency information by the coder. In order to ensure the success of sending information,the maintenance staff have to detect it regularly. Currently, with the improvement of the speed of trains ,the multifrenquecy shift automatic blocking system has been used in traffic automatic mand system 。In our country ,the railway lootive signal mainly uses the modulation of the continuous phase frequency shift keying。FSK is the way using the digital signal to modulate the frequency shift keying signal , usually choosing 55oHZ to 850HZ as the center frequency, 70HZ to 30HZ as the signal frequency ,the different signal frequency represents a certain speed with controlling information ,directly manding the speed of train .It has a great significance that detecting frequencyshift signal in timing ,finding the sources of interference and fault to ensure the safety of railway System.The content of this theme is as follows: measuring the parameters of frequencyshift signal in the electrical and no electrical block. These parameters include voltage and current of FSK signal, upper frequency, lower frequency, carrier frequency and low frequency 8 messages frequency. It usually chooses the multichannel switch of chip and sets appropriate range in the acquisition of the signal。Active filter circuit is the main method of signal processing, exchanges AC signal to DC signal by AD736,then exchanges analog signals into digital signals through AD7705 and demodulates it using LM2907 and MAX7400,at last ,selects AT89C4051 microcontroller and LCD to show the results in order to achive accurate measurement of various parameters .KeyWords：frequencyshift signal。 the measuring width。 parameter measurement目錄摘要 IAbstract II1 緒論 1 1 2 2 3 32 鐵路移頻信號(hào)檢測(cè)儀的實(shí)現(xiàn) 5 5 5 63 鐵路移頻信號(hào)檢測(cè)儀的硬件設(shè)計(jì) 7 7 8 10 10 13 17 18 19 19 224 鐵路移頻信號(hào)檢測(cè)儀的軟件設(shè)計(jì) 24 24 25 25 255 檢測(cè)儀的誤差分析 26 26 27 27致謝 28參考文獻(xiàn) 29附錄1 31附錄2 321 緒論鐵路是國民經(jīng)濟(jì)的大動(dòng)脈，它對(duì)于促進(jìn)城鄉(xiāng)物資交流，繁榮社會(huì)經(jīng)濟(jì)起著非常重要的作用。為了提高鐵路的運(yùn)輸能力，除增加新干線，積極改革動(dòng)力外，信號(hào)通信設(shè)施的技術(shù)改造以及新增干線通信設(shè)施的配套建設(shè)，大力發(fā)展鐵路自動(dòng)化，有著十分重要的意義。鐵路信號(hào)又稱鐵道信號(hào)，是鐵路上用的信號(hào)、連鎖、閉塞等設(shè)備的總稱。鐵路信號(hào)的主要功能是保障行車安全和提高運(yùn)輸能力。隨著鐵路信號(hào)技術(shù)的發(fā)展和先進(jìn)設(shè)備的廣泛應(yīng)用，鐵路信號(hào)已成為提高鐵路區(qū)間和車站通過能力，增加鐵路運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)效益、改善鐵路職工勞動(dòng)條件的一種現(xiàn)代化管理手段和發(fā)展前沿的科學(xué)技術(shù)。鐵路信號(hào)設(shè)備是鐵路運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)備之一。它猶如人的耳目和中樞神經(jīng)，擔(dān)負(fù)著網(wǎng)路上各種行車設(shè)備狀況的信息傳輸和調(diào)度指揮控制的作用。在信息社會(huì)的今天，信號(hào)已成為鐵路信息技術(shù)的三大支柱（即通信、信號(hào)、計(jì)算技術(shù)）之一。進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年代以來，鐵道部已把信號(hào)技術(shù)列入牽頭發(fā)展的領(lǐng)域，使其得到較快的發(fā)展，已經(jīng)取得明顯的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。安全是鐵路運(yùn)輸?shù)纳€，信號(hào)則是火車行車的千里眼。在鐵路運(yùn)輸過程中，為了使列車的運(yùn)輸管理直接與信號(hào)設(shè)備發(fā)生關(guān)系，通常是把鋼軌作為信號(hào)的傳輸導(dǎo)線，其間的軌縫用接續(xù)導(dǎo)線連接起來，在一定的軌道區(qū)段（1Km）兩端的接縫上要裝有絕緣，一端送電，另一端受電，構(gòu)成了這樣一段又一段的軌道電路。在我國軌道電路分為以下幾種制式：交流軌道電路；移頻軌道電路；相敏軌道電路；無絕緣軌道電路等。，電路道渣阻抗一般為 ～1，在移頻軌道電路中，最小電壓 50mV，最小電流 50mA。軌道電路因各地的地理?xiàng)l件，如地勢(shì)、土質(zhì)、溫度、濕度、氣候等差異，或呈感性或呈容性。鐵路部門只有定期檢測(cè)軌道電路的電壓、頻率等參數(shù)，才能確定軌道電路及其信號(hào)設(shè)備是否處于最佳狀態(tài)，及時(shí)消除故障隱患，確保鐵路安全行車移頻信號(hào)全稱為移鍵控信號(hào)，是一種頻率調(diào)制信號(hào)，利用高頻信號(hào)承載低頻信號(hào)，通常選擇（550－850）HZ頻率為中心頻率，（70－30）HZ頻率為低頻調(diào)制頻率。每種移頻信號(hào)代表了一定的速度信息，是現(xiàn)代鐵路機(jī)車行駛中的速度控制信號(hào)，它可以準(zhǔn)確確定列車的位置，與鐵路機(jī)車安全運(yùn)行有密切的關(guān)系。隨著鐵路信號(hào)技術(shù)的發(fā)展和先進(jìn)設(shè)備的廣泛應(yīng)用，鐵路信號(hào)已成為提高鐵路區(qū)間和車站通過能力，增加鐵路運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)效益、改善鐵路職工勞動(dòng)條件的一種現(xiàn)代化管理手段和發(fā)展前沿的科學(xué)技術(shù)。鐵路信號(hào)設(shè)備是鐵路運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)備之一。它猶如人的耳目和中樞神經(jīng)，擔(dān)負(fù)著路網(wǎng)上各種行車設(shè)備狀況的信息傳輸和調(diào)度指揮控制的作用。列車控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施之一是地面軌道電路和機(jī)車信號(hào)，為保證提速列車和高速列車的安全運(yùn)行，地面軌道電路和機(jī)車信號(hào)就要可靠、安全的工作， 因此定期檢測(cè)軌道電路的電壓、頻率等參數(shù)，以判斷軌道電路及其信號(hào)設(shè)備是否處于最佳工作狀態(tài)，可以及時(shí)消除隱患，確保鐵路安全行車，這就需要有可靠性高、準(zhǔn)確度高的測(cè)試系統(tǒng)完成鐵路信號(hào)的測(cè)試，這將有助于行車的安全。法國 UM71 無絕緣移頻軌道電路，上行線載頻的中心頻率f0 是 2000Hz、2600 Hz，下行線采用的中心頻率 是 1700Hz 和 2300Hz 兩種載頻頻率，頻偏為11Hz。低頻調(diào)制頻率 從 Hz 起，按 Hz 等差級(jí)數(shù)遞增至 29 Hz，共 18個(gè)低頻信息。法國 UM71 無絕緣移頻軌道電路采用 1700Hz 以上的載頻頻率，便于實(shí)現(xiàn)兩閉塞分區(qū)的電氣化絕緣，但頻率越高，在鋼軌中衰耗越大，給信號(hào)的傳輸帶來了極大的不利，因此每隔100m 就在軌間并聯(lián)一個(gè)補(bǔ)償電容，以延長(zhǎng)軌道電路的長(zhǎng)度。載頻及調(diào)制頻率由晶振經(jīng)分頻產(chǎn)生。英國西屋公司的 FS2500 軌道電路也是 FSK 制式，其載頻采用 1700、2000、2300、2600（Hz）4 種，調(diào)制頻率 4個(gè) 、1（Hz）。西屋公司新開發(fā)的應(yīng)用于地鐵的 FSK 制式軌道電路載頻為：4080、434560、4800、505280、556000（Hz）。調(diào)制頻率 14個(gè)，從 28 Hz 到 80Hz，間隔 4 Hz。日本 FSK 制式軌道電路載頻選用 1700、2300、2900、3500（Hz）。調(diào)制頻率采用兩種：一種是 10個(gè)信息，其頻率為 1112233341（Hz），此時(shí)頻偏采用177。40 Hz。另一種是 15個(gè)信息，其頻率除上面 10個(gè)外增加 456673（Hz），而頻偏為177。70 Hz。以上所列舉的幾種制式中頻率的配置各不相同，它們都從各自的具體情況來設(shè)置的。它們的共同特點(diǎn)是載頻頻率高，信號(hào)頻率準(zhǔn)確，這對(duì)信號(hào)的抗干擾很有利。另外除了英國西屋公司高載頻的制式外，其它制式的調(diào)制頻率之間都不存在倍數(shù)關(guān)系，這對(duì)信號(hào)的可靠接收是有利的。英國西屋公司高載頻制式