地面信息处理讲义2

一、概述 地面信息处理板是通过对轨道信号的处理，准确识别轨道绝缘节位置，为监控装置校 正距离提供依据。 二、轨道信息 1、 轨道电路 轨道电路是传输轨道信息的电气通路。发码装置，轨道，信号灯组成。 2、 轨道信号 轨道信号是轨道电路传输的包含色灯信息的电流信号 3、 轨道信号的种类 1） 机械式交流计数 用机械的方法以特定频率的交流信号的周期性断续发生为基本特征的发码方式。 按频率不同分为交流计数 50HZ，交流计数 25HZ，交流计数 75HZ。 2） 微电子交流计数 用电子的方法以特定频率的交流信号的周期性断续发生为基本特征的发码方式。 按频率不同又分为交流计数 50HZ，交流计数 25HZ。信号波形与机械式交流计数 基本相同，码形间隔不同且包含色灯信息多。 3） 4 信息移频 以特定的频率在两种上下边频来回切换的发码方式，中心频率分别为 550HZ，750HZ，650HZ，850HZ 上下边频为中心频率 Fc+/-55HZ。 4） 18 信息移频 与 4 信息移频基本相同，但色灯信息为 18 种。 5） UM71 与 4 信息移频基本相同，但频率更高，信息更多。中心频率分别为 1700HZ，2300HZ，2000HZ，2600HZ 上下边频为中心频率 Fc+/-11HZ。 6） 极频（哈局有） 以一定的时间间隔按不同极性放电的发码方式。 4、 信号区间 信号区间的划分有利于提高机车的通过率。每区间内只能被一台机车占用。半自闭方 式下两站之间仅划分为出站，预告，进站 3 区间，预告信号机与出站信号机之间无轨 道信号。自闭方式下两站之间划分为出站，通过，预告，进站多个区间，预告信号机 与出站信号机之间可以有多个通过信号机。 三、数字信号处理 数字信号处理是指将模拟信号经 A/D 转换后，用特定的数学运算方法处理实现信号的改良， 分析，识别，压缩等。 1、 数字信号处理的优越性 1） 误差小，精度高 除受运算器位长度影响外，不会再引入误差 2） 抗干扰性能好 全数字信息不受温度、器件的电气参数等因素的影响 3） 运用灵活，更改方便 不改变电路，只更新程序即可以实现不同的功能。 2、 数字信号处理的基本方法 1） 数字滤波 通过数字滤波可滤除干扰及其他无用信号，获取感兴趣的信号。 2） 傅立叶变换 傅立叶变换是实现时域、频域转换的重要方法，是频谱分析的基本手段。 四、信息处理板程序流程说明 1、 初始化后等待接受主机制式信息，若 1.5 秒内无制式信息则返回重新初始化。指示 灯上下闪烁。 初始化从 CAN 获得，包含制式信息，校正方式，是否允许校正等。 2、 判断信号制式，进入相应的处理模块。 3、 处理模块 1） UM71 模块： UM71 分上行中心频率 1700HZ，2300HZ。下行中心频率 2000HZ，2600HZ。 （1）算法参数初始化，包括数字滤波器参数及傅立叶系数。AD 初始化， A/D 采样频率为 6400。然后进入（2） 、 （3）循环。 注：（2） 、 （3）环节是并行处理。 （2）A/D 采样的数据暂存在一个桶形寄存器内，每 128 个数据为一组，满 128 点后，读取一组数据，先进行数字滤波，滤去噪声。然后用傅立 叶变换提取载频信号，分别提取 1700HZ，2300HZ 或 2000HZ，2600HZ 信号，暂存。 （3）比较高低频幅度，若在一段时间内 A 频大于 B 频 8 倍，而下一时段 B 频大于 A 频 8 倍，则认为过节。刷新指示灯，等待 4 秒后通过 CAN 发过节信息。 2） 移频模块： 移频分下行中心频率 550HZ，750HZ。上行中心频率 650HZ,850HZ。 （1）算法参数初始化，包括数字滤波器参数及傅立叶系数。AD 初始化， A/D 采样频率为 3200。然后进入（2） 、 （3）循环。 注：（2） 、 （3）环节是并行处理。 （2）A/D 采样的数据暂存在一个桶形寄存器内，每 128 个数据为一组，满 128 点后，读取一组数据，先进行数字滤波，滤去噪声。然后用傅立 叶变换提取载频信号，分别提取 550-55HZ/550+55HZ，750- 55HZ/750+55HZ，或 650-55HZ/650+55HZ，850-55HZ/850+55HZ 信 号，同时提取一个噪声参考信号。同一中心频率的信号相加暂存。 （3）自闭方式： 1 若频率有效： 比较高低频幅度，若在一段时间内 A 频大于 B 频 8 倍，而下一时段 B 频大于 A 频 8 倍，则认为过节。刷新指示灯，等待 4 秒后通过 CAN 发过节信息。 2 若频率无效，幅值有效： 若在一定时间内幅值跌落 25%并且大于噪声信号认为过节，刷新指 示灯，等待 4 秒后通过 CAN 发过节信息。 3 若频率无效，幅值无效： 无操作。 若半自闭方式： 1 若在一段时间内有信号，而下一段时间内无信号，认为过节。刷 新指示灯，等待 4 秒后通过 CAN 发过节信息。 2 若在一段时间内无信号，而下一段时间内有信号，认为过节。刷 新指示灯，等待 4 秒后通过 CAN 发过节信息。 注：有信号状态为信号能量大于噪声能量。 3） 极频模块： 极频分单极频和双极频。单极频每分钟发脉冲 130150 次，双极频每分钟发 脉冲 230270 次。 （1）算法参数初始化，包括数字滤波器参数和数字积分器参数。AD 初始 化，A/D 采样率为 1700。然后进入（2） 、 （3）循环。 注：（2） 、 （3）环节是并行处理。 （2）A/D 采样的数据暂存在一个桶形寄存器内，深度为 100 个数据，每采 样一次，先进行数字滤波，滤去噪声。在进行数字积分提取极频脉冲 的能量，暂存。 （按 25 个点提取） （3）若自闭：若在一定时间内幅值跌落 25%并且大于噪声信号认为过节， 刷新指示灯，等待 4 秒后通过 CAN 发过节信息。 若半自闭：1 若在一段时间内有信号，而下一段时间内无信号， 认为过节。刷新指示灯，等待 4 秒后通过 CAN 发过节 信息。 2 若在一段时间内无信号，而下一段时间内有信号， 认为过节。刷新指示灯，等待 4 秒后通过 CAN 发过节 信息。 4） 交流计数模块： 交流计数分上行 A 码，下行 B 码。周期为 1.6S,1.9S。 （1）参数初始化，包括数字滤波器参数及傅立叶系数。AD 初始化，A/D 采样频率为 3200。然后进入（2） 、 （3）循环。 注：（2） 、 （3）环节是并行处理。 （2）A/D 采样的数据暂存在一个桶形寄存器内，每 64 个数据为一组，满 64 点后，读取一组数据，先进行数字滤波，滤去噪声。然后用傅立 叶变换提取载频信号，分别提取 25HZ，50HZ，75HZ 信号，同时提 取一个噪声参考信号，暂存。 （3）若自闭： 1若频率有效： 若长短周期切换则确认过节，刷新指示灯，等待 4 秒后通过 CAN 发过节信息。 2若幅值有效： 若在一定时间内幅值跌落 25%并且大于噪声信号认为过节， 刷新指示灯，等待 4 秒后通过 CAN 发过节信息。 3若频率有效，幅值有效： 无操作。若长短周期切换并且幅值跌落 25%认为过节，刷新指示 灯，等待 4S 后通过 CAN 发过节信息。 若半自闭： 1 若在一段时间内有信号，而下一段时间内无信号，认为过节。刷 新指示灯，等待 4 秒后通过 CAN 发过节信息。 2 若在一段时间内无信号，而下一段时间内有信号，认为过节。 刷新指示灯，等待 4 秒后通过 CAN 发过节信息。 全/半自闭移频面板指示灯 1A：（闪）CANA 工作1B：（闪）CANB 工作 2A：（闪/灭）半自闭/全自闭2B：（闪）移频制式（10HZ） 3A：（闪）：（闪）A/D频率指示频率指示 4A：（亮：（亮/闪）码幅闪）码幅/频频 3B：检测频率指示 4B：检测频率指示 5B：检测频率指示 6B：无定义 7B：（亮）过机指示：（亮）过机指示 5A：主机数据制式指示：主机数据制式指示 6A：主机数据制式指示：主机数据制式指示 7A：主机数据制式指示：主机数据制式指示 8A：主机数据制式指示：主机数据制式指示 8B：（亮）发过机信息指示 5A6A7A8A数据制式3B4B5B检测频率 0111550HZ001550HZ 1000650HZ010650HZ 1001750HZ011750HZ 1010850HZ100850HZ 全/半自闭 UM71 面板指示灯 1A：（闪）CANA 工作1B：（闪）CANB 工作 2A：（闪/灭）半自闭/全自闭2B：（闪）UM71（25HZ） 3A：（闪）：（闪）A/D频率指示（频率指示（4HZ） 4A：（闪）码频：（闪）码频 3B：检测频率指示 4B：检测频率指示 5B：检测频率指示 6B：无定义 7B：（亮）过机指示：（亮）过机指示 5A：主机数据制式指示：主机数据制式指示 6A：主机数据制式指示：主机数据制式指示 7A：主机数据制式指示：主机数据制式指示 8A：主机数据制式指示：主机数据制式指示 8B：（亮）发过机信息指示 5A6A7A8A数据制式3B4B5B检测频率 00011700/2300HZ0011700HZ 00102000/2600HZ0102000HZ 0112300HZ 1002600HZ 全/半自闭交流记数面板指示灯 1A：（闪）CANA 工作1B：（闪）CANB 工作 2A：（闪/灭）半自闭/全自闭2B：（闪）交流记数制式 3A：（闪）：（闪）A/D频率指示（频率指示（2HZ）3B：FD 指示（1.9S） （亮） 4A：（亮：（亮/闪）码幅闪）码幅/频频4B：FD 指示（1.6S） （亮） 5B：电平跌落指示（亮） 6B：无定义 7B：无定义 5A：主机数据制式指示：主机数据制式指示 6A：主机数据制式指示：主机数据制式指示 7A：主机数据制式指示：主机数据制式指示 8A：主机数据制式指示：主机数据制式指示 8B：（亮）发过机信息指示 5A6A7A8A数据制式2B：（闪）交流记数制式 001125HZ2.5HZ 010050HZ5.0HZ 010175HZ7.5HZ 全/半自闭极频面板指示灯 1A：（闪）CANA 工作1B：（闪）CANB 工作 2A：（闪/灭）半自闭/全自闭2B：（闪）极频制式（：（闪）极频制式（1HZ） 3A：（闪）：（闪）A/D频率指示（频率指示（3HZ）3B：无定义 4A：（亮：（亮/闪）码幅闪）码幅/频频4B：有码指示（亮）：有码指示（亮） 5B：电平跌落指示（亮）：电平跌落指示（亮） 6B：无定义 7B：无定义 5A：主机数据制式指示：主机数据制式指示 6A：主机数据制式指示：主机数据制式指示 7A：主机数据制式指示：主机数据制式指示 8A：主机数据制式指示：主机数据制式指示 8B：（亮）发过机信息指示 5A6A7A8A数据制式 0110极频 注：1、若上 8 灯与下 9 灯交替闪烁说明 CAN 通信失败，不能收到监控主机发送的制式信 息。 2、黑斜体为与株洲所不兼容指示。 过节判别条件说明 自动闭塞信号制式 频幅校正码频校正码幅校正 半自闭 国产移频频率切换 过节 频率切换 过节 幅值跌落 25%过节 无码,有码 跳变过节 UM71频率切换过节无意义 交流计数周期切换 且幅值跌 落 2