双重视角下单片机技术运用于铁路移频自动闭塞系统研究

陈志刚

摘 要 随着社会的不断发展，越来越多的新技术在铁路系统中得到了较好的应用。单片机技术是一项近些年发展较快并且备受关注的技术，在铁路信号系统中的应用也已经十分广泛。本文中笔者将对单片机技术在铁路信号一品自动闭塞系统中的解调移频信号的作用进行分析，从而对系统正确接收信号、提取低频脉冲、调制信号、有效抑制轨道电路干扰等果方面的功能进行罗列，并对其信噪比进行分析，以期能够更好的推进单片机技术在铁路移频自动闭塞系统中的运用，促进铁路系统的进一步发展。

【关键词】铁路 移频自动闭塞 单片机 应用

音频自动闭塞系统是由轨道电路、接收设备和发送设备共同组成的，发射设备主要是通过本信号点的信号产生低频信号方波，平调制相应的移频信号，接收设备则通过对接收到的移频信号进行处理，在解调后整理出低频信息，根据信号来控制本区段的信号灯状态。早期的移频信号自动闭塞系统一般采用器件分离的方法，不仅故障率较高，而且体积较大，对干扰的抵抗能力差。现如今，在集成电路的发展下，电路技术有了很大的改进，移频信号产生了多种多样的解调方法。单片机技术就是如今发展较广的一种移频自动闭塞发送设备系统的应用，对移频自动闭塞系统的组成环路进行了数字化和集成化的改进，在体积和成本方面有很大的改善，并且在可靠性方面有所提升。下面将对单片机技术进行进一步的介绍。

1 系统组成

在单片机参与的移频解调系统一般包含单独的输出和输入通道，在核心单片机的带动下，输入通道将电路接收的移频信号进行放大和损耗处理，将产生的正弦恒定信号送入锁相环路，并在环路中通过整形和滤波作用得到低频信号的方波脉冲，单片机在接到信号后对方波脉冲的频率进行测定并找到相应的控制信号并送出，在输出通道的传递下对信号灯的显示进行控制。

2 单片机及低频信息编码电路

单片机通过对低功耗集成电路的选用，与内部自带的RAM相结合，实现与集成电路的兼容，并且还具有保护和存储功能，能够有效的防止外来入侵对程序的非法拷贝。然后再对数据总线进行读入，并将结果放到内部的RAM单元中，产生低频控制编码。通过此低频控制编码产生输出控制字，从而控制低频信号通道产生信号。单片机在产生移频信号和对低频信号进行控制的同时还要测量低频信号的频率，并将其与低频控制编码进行比对，从而对输出低频频率进行验证。

3 单片机技术用于铁路移频自动闭塞系统

本文中研究的单片机移频自动闭塞系统主要有五部分构成，分别为：微处理器电路、发送电路、接收电路、电源、低频和移频信号形成通道。

3.1 微处理器电路

微处理器电路的组成比较复杂，包括了发送编码器、电隔离、自动复位、安全门等在内的重要零件。由单片机的主、副处理器所形成的双击冗余结构，可以很好的将发来的信号传送到主、副处理器，并且收集和编译。之后主处理器可以借组于发送编码器将编码好的指令发出，通过主、副处理器的校核来保障输入结果和状态的稳定，从而为之后输入脉冲信号做好充足的准备，以便最后安全门产生受控电源，传送到系统电路中执行相对应的电路特定任务。

3.2 发送电路

由丝防护电路、受控电源、正弦滤波器、信号编码以及移频电压放大器共同组成的发送电路，可以通过发送编码器的作用，将正弦滤波器快速的转化成所需的正弦波，同时在进入轨道之前进一步放大功率。另一方面，系统受控电源又将脉冲放大到足以产生系统特定电压电源，保障后期信号继电器以及放大器的供电需要。根据不同的信号继电器条件，可以将不同类型的编码信息传送到制定的处理器当中，完成阶段性任务。

3.3 接收电路

接收器电路跟发送电路类似，也是由几个部分构成。包括电器驱动电路、双门限整形器、谐振槽路以及重要的安全门。通过系统中谐振槽路的作用，可以快速的将移频信号推进到双门限整形器的两个输入端口。在整形之后便可以转变成为相位相反但是频率且保持不变的移频信号。接下来，当信号进入到安全门以后，形成移频脉冲，并且送到处理器中进行特殊的编译工作，继而输入脉冲信号到电气继电器以及驱动电路中。最后需要通过受控电源的供电，完成信号继电器的相关系统性工作。

3.4 电源

系统电源主要是由直流变换器、停振检测、触发式开关电源以及偏压发生器等构成，其中，电源构成部分中直流变换器的输出电压一般为12V或者是5V，可以保障处理器以及接受电路的供电能力。而系统电源可以为直流交换器以及其他电路提供高达24V的电压。此外，通过开关振荡信号的驱动，偏压发生器以及停振检测可以创造出动态性的电源，在直流变化器开关或者其他的非人为因素出现故障时，可以为系统提供一个短暂的供电，保障正常工作的开展。

3.5低频和移频信号形成通道

通过单片机的作用，不同类型的信号控制可以在低频以及移频信号共同作用下形成的通道完成。同时定时器在分频器的帮助下实现工作，配合低频信号完成各项任务。另外，技术初值以及控制字都是单片机需要的，可以通过技术总线送到到系统指定的位置。为了保障后期移频信号在上下边切换过程中的连续性和有效性，可以适当的将输出移频信号做改变。具体方法是将移频信号进过8分频和光耦隔离的方式后，将低频滤波器转换为同频率的正弦信号，最后再将功率放大，完成输出操作。

4 结论

单片机结合集成锁相环路能够有效的改善移频自动闭塞系统的接受设备，在成本和体积方面带来很大的改观，在安全性、可靠性以及故障检测方面表现出优越性。本文中，重点对单片机技术用于铁路移频自动闭塞系统的方式进行了阐述，对其的重要组成部分进行剖析，以期能够更好的促进其在这一领域的发展。相信在不断研究和探索下，单片机技术一定会在铁路信号系统和整个铁路系统中得到更大的发展空间。

参考文献

[1]向军.自动闭塞系统移频信号的锁相环解调[J].西南交通大学学报，2004（06）.

[2]高峰，樊文侠.基于测宽法的轨道移频信号检测的仿真分析[J].科技广场，2009（05）.

[3]叶平.铁路轨道电路的变革与将来——CTCS2和CTCS3级列车控制系统区间闭塞信号设备的变化[J].科技资讯，2010（23）.

[4]杜丽霞，侯斌，李积英.基于智能化的移频电码化接口装置的设计分析[J].自动化与仪器仪表，2009（02）.

[5]黄鹏翔.京九线18信息移频自动闭塞系统的分析研究[J].中国铁道科学，2001（04）.

作者单位

苏州高等职业技术学校 江苏省苏州市 215000endprint