以ZPW-2000为例的轨道移频电路原理

以ZPW-2000为例的轨道移频电路原理

1.调制

调制（modulation)就是对信号源的信息进行处理加到载波上，使其变为适合于信道传输的形式的过程，就是使载波随信号而改变的技术。一般来说，信号源的信息（也称为信源）含有直流分量和频率较低的频率分量，称为基带信号。基带信号往往不能作为传输信号，因此必须把基带信号转变为一个相对基带频率而言频率非常高的信号以适合于信道传输。这个信号叫做已调信号，而基带信号叫做调制信号。调制是通过改变高频载波即消息的载体信号的幅度、相位或者频率，使其随着基带信号幅度的变化而变化来实现的。而解调则是将基带信号从载波中提取出来以便预定的接收者（也称为信宿）处理和理解的过程。

基带信号，由于能量有限，通常不能够远距离传送，或者通过无线传送到空中。因此，需要调制到载波中进行发送。好比靠人力很难将货箱运送到远方，可以将货箱放到车上，搬送到远方。

（1）货物即是信号。
（2）车是载波。是一系列连续的正弦波。
（3）调制，就是把想发送的信号，装载到载波中，并发送到目的地的形式。

1.1为什么要进行调制

• 让信号更容易适应信道进行传输
• 小知识:通常天线的尺寸应该为波长的十分之一及以上，这样信号才能更好传输。而我们又从公式：光速=波长*频率 ， 波长和频率成反比，因为光速不变。所以天线尺寸与频率成反比，与波长成正比。如果我们的基带信号不调制，那么可能我们的天线的尺寸需要几公里，但是我们调制之后将信号调到高频载波上，频率变高，波长减小，这样天线的尺寸就可以非常小。
• 可以通过调制将多路信号搬移到不同的频率范围内，实现频分复用等。
• 频率不是你想用哪段就用哪段的，国家有规定，需要调到可以传输的频率上。

2.移频自动闭塞概念

移频自动闭塞是以轨道移频电路为基础的自动闭塞。移频自动闭塞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上，从而形成振幅不变、频率随低频信号的幅度做周期变换的调频信号。将此信号利用钢轨作为传输通道来控制通过信号机的显示，达到自动指挥列车运行的目的。移频信号的波形如图所示：

从图2.3中可以看出，调频信号的变换规律，是以载频信号$f_0$为中心，作上、下频率偏移。当低频调制信号输出低电位时，载频$f_0$向下偏移$\Delta f$（$\Delta f$称为频偏），具体值为$f_0-\Delta f$，叫做低端载频（或称下边频）；当低频调制信号输出高电位时，载频$f_0$向上偏移$\Delta f$，具体值为$f_0+\Delta f$，叫做高端载频（或称上边频）。可见，调频信号是受低频信号的调制而作低端载频$f_0-\Delta f$和高端载频$f_0+\Delta f$的交替变化，两者在单位时间内变化的次数与低频调制信号的频率相同。
在轨道电路中传输的信息是低端载频$f_0-\Delta f$和高端载频$f_0+\Delta f$，载频$f_0$实际上是不存在的。由于低端载频和高端载频的交替变换接近于突变性，好似频率的移动，故称为移频信号。应用这种轨道移频电路的自动闭塞称为移频自动闭塞。

3.ZPW-2000

ZPW-2000无绝缘移频自动闭塞系统是在引进法国UM-71无绝缘移频自动闭塞基础上，结合我国国情的技术再开发。为了进一步减小电气化区段牵引电流对移频信号的干扰，与国产18信息移频自动闭塞系统相比，ZPW-2000无绝缘移频自动闭塞系统采用较高频率的载频，同时为了防止相邻轨道电路及上下行轨道电路间的相互干扰，其载频配置情况为：上行线按2000Hz和2600Hz交替配置，下行线按1700Hz和2300Hz交替配置，其频偏均为11Hz。为满足列车速度控制多信息需要，其调制低频共配置18种，其频率值为10.3Hz开始以公差1.1Hz递增至29.0Hz的等差数列。

为了防止相邻轨道电路及上下行轨道电路间的相互干扰，相邻轨道电路载频不同，上下行轨道电路载频不同

由于该系统的轨道电路中传输的是（1700~2600）±11Hz范围的较高频率移频信号，因此钢轨将会呈现出较高的感抗，使移频信号快速衰减，从而影响轨道电路的传输距离。为了确保轨道移频信号在钢轨中有足够长的传输距离，每隔一定距离（约100米）在两条钢轨之间并联一个电容器，称其为补偿电容。另外，该系统以无绝缘轨道电路作为连续信息的传输通道，以点式信息作为连续信息的补充，利用电磁感应将轨道中传输的移频信息感应到机车上，经过检测和显示装置的处理后，将前方信号机的显示状态在机车上予以复显，从而使司机在大雾等恶劣天气条件下，也可以及时获取前方信号机的显示状态，从而确保行车安全。

在移频自动闭塞区段，移频信息的传输，是按照运行列车占用闭塞分区的状态，迎着列车的运行方向，自动地向各闭塞分区传递信息的。