轨道电路移频信号的检测与去噪处理Word格式文档下载.docx
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然而，噪声干扰在现场和采样时不可避免。
噪声可能来自数据获取过程或环境影响。
在信号检测与控制系统中，一些噪声信号经常会混合在一起，他们会导致测量结果出现较大误差。
这些误差将使后续工作无法进行，甚至可能导致控制程序混乱，从而导致控制系统中驱动器的操作不当。
它不仅关系到信号的形式和干扰的性质，而且关系到在干扰背景下对信号进行有效监测的信号处理方式。
轨道交通信号去噪已成为了一个势在必行的项目。
近年来，小波去噪的方法受到了越来越多的关注，其技术手段也通过一次又一次的研究得到了飞速的发展。
由于其时频特性，适合于大多数实际应用，而小波去噪的应用具有显著的效果。
因此，它受到了众多学者的青睐。
1.1国内外列控系统的发展状况
线路上列车的安全运行在很大程度上取决于列车控制系统，这是铁路智能化开发以及发展过程的重要组成部分。
从一开始的机车信号和自动停车装置到列车速度监控系统和自动列车控制系统，随着技术的进步，列车控制系统也在不断改进。
根据技术发展趋势来看，列车控制系统正朝着数字化、自动化、智能化以及网络化方向发展。
它的主要功能是保证列车的运行安全并提高运输效率。
国外列车控制系统在各种速度的铁路上都有运用，应用得比较普遍。
国外列车运行管理系统广泛用于各种类型的高铁系统中，特别是高速列车。
列车控制系统的应用可以证明其高水平和具有意义非凡的代表性。
目前，亚洲、欧洲等地高速铁路发展迅速。
十多条高速铁路正在建设中或开放使用，列车控制系统因国家而异。
其中，最著名和最具代表性的列车控制系统主要是日本的ATC和数字ATC系统以及法国的TVM300和TVM430系统、欧洲的ETCS系统以及德国的LZB80等系统。
1.日本ATC和数字ATC系统：
1964年日本开通了世界上第一条高速铁路，即东海道新干线，这条高速铁路具有跨时代意义。
当前的日本新干线ATC系统普遍选择采用的是目标距离单制动模式的曲线方式和基本速度监控，它的制动模式是最适合机器设备的模式，ATC设备用于新干线列车的初始阶段。
它主要控制功能是：
当列车速度高于信号速度时，列车就会自动制动直到完全停止，当列车速度等于信号速度时，制动就会自动释放，列车又将加速运行。
数字ATC采用的是目标距离单制动模式的方式，列车基于每个轨道电路传输来的信息和每个路段的长度，从而利用各方面的数据和制动性能来计算出安全的列车运行速度。
目标距离一次制动模式标志着了列控系统的新纪元，使列车与机车既安全又高效地为人们服务。
2.法国TVM300和TVM430系统：
TVM300系统是法国高速铁路的开山鼻祖，对法国高铁有着重要的意义。
TVM430是基于TVM300发展起来的，最新TGV线路上应用的系统，是列车超速防护系统。
这两种系统是法国高速铁路中应用的主要两种机车信号制式。
TVM430信号系统分为两部分：
车辆的地面，安装在车辆中的设备包括：
信号接收、处理、显示单元、数据记录单元、车速检测单元以及电源等。
其中，UM71型无绝缘数字式轨道电路用于地面传输机械和设备，并且从地面到行驶列车的信息单向传输是从里面到行驶列车的中间单向完成的。
TVM300系统允许列车以300km/h的最大速度行驶，最多可以生成18条连续消息或14个点消息，并且仅发送锁定区域的当前最高速度限制。
TVM430可传输更多信息，比如：
本闭塞区段的最高限制运行速度、下一闭塞区段的限速、距离、线路坡度等。
我国的秦沈客运专线也采用了TVM430信号系统。
该系统在国内外的运用非常广泛。
3.德国LZB系统：
德国LZB系统是是世界上第一个使用连续速度控制模式的列车控制系统，同时也是一种基于铁路电缆传输车辆和轨道信息的列车控制系统。
德国LZB系统是世界上第一个使用目标距离控制方式的系统，该方法使用轨道电路或轮轴计算设备作为确定列车占用率的方法，并通过轨道和列车控制信息在列车与地面之间实现双向通信，并将制动曲线数据和信息传送给列车上的各个控制设备。
LZB以地面控制中心为列车的主计算制动曲线，技术上是十分成熟的。
我国的自动化列车控制系统,即CTCS系统，具有两个主要的子系统，分别为地面子系统和连接到车辆的车载子系统，根据功能需求和配置，CTCS划分为5个应用等级，分别为CTCS0、CTCS1、CTCS2、CTCS3、CTCS4五个等级。
通过分级的形式，保证了列车在各个线路上的运行安全和运输需求。
我国的列车控制系统的应用较晚引入的，但发展很快，它经历了4信息移频自动闭塞，到后来的8信息移频自动闭塞再到其后的最多18信息移频自动闭塞。
我国的郑武、京郑线引进了UM71-TVM300型机车信号系统，通过引入先进的国外列车系统来加速我国列车控制系统技术的发展。
在1990年代初期，我国开始考虑从海外引进车载ATP系统软件和UM71型无绝缘轨道电路，法国高速铁路的UM71无绝缘轨道电路自动闭塞和TVM300自动阻止超速防护系统首先在我国京广线的郑武段正式引入，这是我国加快列车超速保护和轨道电路自动闭塞的主要驱动力，这个技术的引进不仅使我们学习到新的理念，而且使我们接触到国外的先进技术，20世纪90年代末，在充分吸收法国UM71轨道电路优点的基础上，并且经过了一系列技术的创新和改进，我国设计了具有国际先进水平的ZPW-2000轨道电路，从而实现了整套设备的国产化。
目前，我国铁路的总里程达到7万多公里，发展得十分迅速，其中由两万多公里的自动闭塞区段和四万多公里的半自动闭塞区段组成，位居亚洲第一，世界第三，我国铁路的运输特点是不同速度的列车共线运行，高密度，大量运输和地面信号制式混杂，运输强度与复杂度为世界之最，因此，要保证列车运行的安全和高效，必须要有适合中国国情的列车运行控制系统。
总的来讲，我国的列控系统面向高速、安全、高效、一体化迅速发展。
1.2轨道电路在铁路中的应用
轨道电路使用两条钢轨作为导电体来传输信息，机械设备绝缘部分和电气设备绝缘部分两侧相连，并且连接了由输电设备和受电设备组成的电源电路。
轨道电路在铁路中有着重要的作用，第一是传递行车信息，轨道电路可以传递不同的信息，使信号机根据所防护区段以及前方邻近区段被占用的情况的变化从而变换显示，例如，在移频自动闭塞区段，列车可以通过轨道电路中传来的不同频率的信息来确定出当前所在的地理位置，并根据自身的运行速度来确定通过各信号机的显示，为机车的运行提供了正确的运行指挥，轨道电路同时也传递控制机车运行所必须的数据以控制机车运行，例如：
线路的状况信息和机车运行前的信号机状态。
通过这些信息，它可以准确的确定机车运行的目标速度，并且控制机车是否需要以当前速度进行减速或者停车。
第二是检查和监督作用，检查和监督股道是否被占用，防止向被列车或机车车辆占用的线路进行接发车或调车，防止错误的办理进路。
同时检查并监督机车和车辆是否通过道岔区，并且锁闭占用道岔区段内的道岔，保证机车或者列车经过该道岔是道岔不能转动，目前最常见的一种方法是利用轨道电路检测机车是否在区间内占用或者调车列车是否在车站内占用，这就可以直接向列车反映出该区间线路是否处于空闲状态，也同时为开通信号机、建立进路以及形成闭塞提供了依据。
第三是检查和监督轨道上的钢轨是否完好，也是对断轨的检测，并与这一区段的有关信号机联锁。
当轨道充当导体正常时，轨道内的电流不受阻碍，继电器工作也正常，一旦前方的钢轨断裂或出现堵塞是，轨道电流就会被切断，此时继电器将释放衔铁，因电源不足而接通红色信号电路，此时的线路虽然处于空闲状态，信号机也仍然显示红色，从而防止列车因钢轨断裂而发车翻车或颠覆事故。
同时，当某一轨道电路区段的钢轨断裂时，防护这一区段的轨道信号机也就不能开放。
区间是站与站之间的铁路，该区段与众多车间相连，成为铁路，这是运输旅客和货物的国民经济大渠道。
区间信号闭塞设备是确保列车在区间内平稳、快速、安全运行的重要设备，轨道电路则是信号闭塞设备内的重要基础设备之一。
铁路信号是提高车站、区间通过能力以及列车解编能力，保证行车和调车的安全。
机车信号是一种安装在列车上的系统，随着列车速度地不断提高，司机很难根据地面信号机进行判断，例如司机发现红色的停车信号机时正以220km/h的速度高速前进时，即使立即紧急制动，由于列车的惯性，也会越过信号机。
同时，由于我国幅员辽阔，线路复杂，也会影响驾驶员对地面信号的区分。
机车信号可以在火车运行前自动重复显示地面信号，并直接向驾驶员反映火车的运行状况。
机车信号通过安装在机车上的接收线圈接收并处理地面信号。
通过安装在火车上的相应显示机构在火车前面显示接收到的交通信息，这样司机就可以在高速运行或者特殊情况下不依靠地面信号机通过机车信号来得到一系列的数据，进一步保证了列车的行车安全和运输效率，机车信号在铁路中具有重大的意义，在提高铁路运输安全效率以及司机的工作条件等方面做出了巨大的贡献。
2信号的特征以及分析
本章主要讨论分析电气化区段轨道电路中较为常用的两种信号，分别是25Hz交流计数信号和ZPW-2000A无绝缘移频轨道电路信号，对这两种信号进行分析研究，对这两种信号进行时域和频域上的分析，并分析干扰信号的噪声来源。
2.1交流计数信号
交流计数信号是在1960年代从前苏联引入中国的，是同交流计数电码自动闭塞一起配套的装备。
交流计数电码自动闭塞具有很多优点，比如：
分路灵敏度高、具有监督和检测断轨的功能、采用的频率比较低、传输过程中的损耗小以及轨道电路传输长，性能好，所以在现场轨道电路中具有重大的作用。
1990年代初，随着UM71型系统在中国的引入多信息移频系统的成功开发，主要的干线上逐渐采用了双向四显示自动闭塞，从而减少了对交流计数电码自动闭塞的使用程度。
交流计数信号是一个周期信号，一般一个周期是从1600ms至1920ms，特征值是1、0码持续的时间以及载频。
交流计数信号一个周期内0、1码是交替出现的，一个码型的不同含义便是根据0、1码持续的时间和排列的顺序来确定的。
交流计数电码就是将交流计数脉用作传输信息，将轨道电路用作信道，根据列车的地理位置识别相应区间的轨道电路信息，地面信号机和机车信号的显示便是由这些轨道电路信息控制的，这样，交流计数轨道电路就可以构成交流计数电码自动闭塞，从而确保列车在铁路上的安全高效运行。
交流计数信号的载频频率目前分为三种，分类根据是因为地面自动闭塞系统的供电周期不同，三种频率分别为25HZ、50HZ、75HZ。
三种频率的使用范围也有所不同，分别为：
（1）25HZ一般是在电气化区段使用，
（2）50HZ一般是在非电气化区段使用，（3）75HZ一般是在电气化区段使用。
2.1.1交流计数信号的时域分析
交流计数信号常用的有三种，分别为25HZ、50HZ、75HZ，本节主要讨论25HZ交流计数信号，分别对其时域和频域进行分析。
上面已经介绍过，交流计数信号是一个周期性信号，一般一个周期是在160
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