高鐵沙盤列控系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及鐵路列控技術，特別是一種適用于高鐵沙盤中的信號發送與接收、機車信號機點燈與列車速度模擬控制的高鐵沙盤列控系統。
【背景技術】
[0002]隨著高鐵的飛速發展，高鐵信號技術作為高鐵列控的核心也越顯突出，而目前各大鐵路院校還沒有高鐵沙盤列控系統，這對于鐵路院校來說，不利于學生技能的提升，影響鐵路院校的實訓教學質量。為了使學生理論與實踐相結合，學生需要進行現場實習，但由于鐵路現場對實習生規定只能觀看，實習效果不能滿足教學的需要，因此，鐵道類學院必須建成同鐵路現場設備相適宜，能滿足實踐性教學需要的專業經驗、實習演練場所，但目前的大部分實習演練場所僅適用于運營與駕駛相關專業，而對于信號工來說，鐵路現場參數需要實際測量，因此，必須建設相關適用于高鐵的列控系統。對于現有的高鐵沙盤列控系統，大多是鐵路愛好者設計出的相關控車裝置，沒有鐵路現場的移頻參數，更沒有相應的高鐵列控技術。
【發明內容】
[0003]本發明要解決的技術問題是:提供一種高鐵沙盤列控系統，以克服已有技術所存在的上述不足，滿足鐵路院校高鐵實驗實訓教學需求。
[0004]本發明采取的技術方案是:一種高鐵沙盤列控系統，包括模擬軌道和模擬列車，所述模擬軌道包括至少兩個軌道區段，每個軌道區段內設列控裝置和地面信號機；所述列控裝置結構相同、包括分別安裝在軌道區段兩端的移頻信號發送器和移頻信號接收器；
所述移頻信號接收器的輸入端通過傳輸線與模擬軌道連接，移頻信號接收器的輸出端通過傳輸線與后一軌道區段的移頻信號發送器的輸入端連接，移頻信號接收器的控制端通過傳輸線與本軌道區段的地面信號機連接；所述移頻信號發送器的輸出端通過傳輸線與模擬軌道連接，移頻信號發送器的輸入端與前一軌道區段的移頻信號接收器的輸出端連接;
所述移頻信號接收器用于接收本軌道區段之移頻信號發送器傳來的軌道信息進行解調，根據調制信號的大小控制本軌道區段的地面信號機點燈，同時將解調出的調制信號傳送至后一軌道區段的移頻信號發送器；所述移頻信號發送器用于將從前一軌道區段的移頻信號接收器傳送來的軌道信息發送至本軌道區段的移頻信號接收器；
所述移頻信號接收器包括移頻信號解調器和輸出控制模塊；
所述模擬列車包括電感線圈、小信號放大電路、機車移頻信號解調器、機車信號機和機車牽引系統；
所述電感線圈、小信號放大電路和機車移頻信號解調器依次電路連接，機車移頻信號解調器的輸出端分別連接機車信號機和機車牽引系統；
所述電感線圈用于感應模擬軌道的短路信息，并將所產生的感應電動勢送入小信號放大電路；所述小信號放大電路用于放大處理感應信號，并將放大后的信號送入機車移頻信號解調器；所述機車移頻信號解調器用于計算調制信號大小，根據其頻率所代表的意義控制機車信號機點燈，同時產生PWM控制機車牽引系統調節運行速度。
[0005]所述小信號放大電路由電阻R1、電阻R2和運算放大器構成，
所述電感線圈一端連接運算放大器的正極輸入端，另一端通過電阻Rl與連接運算放大器的負極輸入端，電阻R2的一端連接運算放大器的輸出端，另一端連接運算放大器的負極輸入端。
[0006]所述移頻信號發送器包括載頻切換單元、信號制式切換單元、18信息切換條件、第一微處理器、晶體振蕩器、有源晶振、DDS芯片、功率放大器和隔離變壓器；
所述第一微處理器為移頻信號發送器的控制核心，包括中央處理器和定時器，其輸入端口分別與所述載頻切換單元、信號制式切換單元以及18信息切換條件連接、并接受由前一區段移頻信號接收器輸出控制模塊發送的載頻切換單元、信號制式切換單元以及18信息切換條件信息；
第一微處理器的輸出端口與DDS芯片連接并向其輸送控制信號、上、下邊頻數據控制字及低頻調制電平信號，第一微處理器內置的振蕩電路與所述晶體振蕩器連接構成微處理器的工作時鐘；所述定時器通過分頻產生低頻調制電平信號，經所述中央處理器送DDS芯片；
所述信號制式切換單元用于控制鐵路信號三種制式、即國產移頻、UM71和ZPW2000A的切換；所述載頻切換單元用于控制對應鐵路信號三種制式的4種或8種載頻切換；所述18信息切換條件為前方閉塞分區接收器送來的編碼條件；所述有源晶振與DDS芯片連接用于為DDS芯片提供工作振蕩頻率；所述DDS芯片在第一微處理器控制下輸出相位連續的鐵路移頻信號；所述功率放大器用于對DDS芯片輸出的信號進行功率放大，以便有效地向模擬軌道傳輸；所述隔離變壓器用于對模擬軌道上的信號進行隔離；所述DDS芯片采用AD9832，內置“寄存器O”和“寄存器I” ；所述功率放大器采用LM1875或TDA2030或LA4425。
[0007]所述移頻信號解調器和機車移頻信號解調器結構相同，包括第二整形電路、第二微處理器、第二晶體振蕩器、程控濾波器、檢波器和低通濾波器；
所述第二整形電路的輸入端與模擬軌道連接，輸出端與第二微處理器的輸入端連接，用于將從模擬軌道輸入的鐵路移頻FSK信號由正弦波轉成方波，輸送給第二微處理器識別；所述第二晶體振蕩器與第二微處理器連接，用于與第二微處理器內置的振蕩電路一起產生方波，作為第二微處理器的系統工作時鐘；所述第二微處理器的輸出端與程控濾波器連接，其作用是:一是完成分頻并將其輸送給程控濾波器、作為程控濾波器內部采樣時鐘，二是測頻，判斷出載頻、包括:國產移頻、UM71移頻或ZPW2000移頻的大小，三是確定程控濾波器的濾波參數，控制程控濾波器設置中心頻率F0、品質因數Q和濾波器的工作方式；所述程控濾波器其作用是:對輸入的鐵路移頻信號進行濾波，使送來的調頻信號變成調幅-調頻信號，即信號幅度隨載頻頻率變化而變化的信號；所述檢波器與程控濾波器的輸出端連接，其作用是:對經程控濾波器濾波后的調幅-調頻信號進行檢波處理，將調幅-調頻信號變為調制信號，即低頻信號；所述低通濾波器與檢波器的輸出端連接，其作用是:對檢波后的信號進行低通濾波，使該信號波形更平滑，并將取得的調制信號進行幅度放大，供輸出控制豐吳塊電路識別調制頻率的大小。
[0008]所述輸出控制模塊包括第三整形電路、第三微處理器和第三晶體振蕩器；
所述第三整形電路的輸入端與所述移頻信號解調器連接，輸出端與第三微處理器的輸入端連接，其作用是:將低頻調制信號由正弦波轉成方波，輸送給第三微處理器識別。
[0009]所述第三晶體振蕩器與第三微處理器連接，其作用是:為微處理器內部定時器提供時鐘。
[0010]所述第三微處理器的一輸出端與本軌道區段的地面信號機連接，其作用是:根據本區段的列車占用情況或低頻調制信號的大小控制地面信號機點對應的燈光。
[0011]第三微處理器的另一輸出端與后一軌道區段的移頻信號發送器連接，其作用是:根據本區段的列車占用情況或低頻調制信號大小向后一軌道區段的移頻信號發送器傳輸控制信息。
[0012]所述移頻信號發送器之第一微處理器、移頻信號解調器之第二微處理器以及輸出控制模塊之第三微處理器采用STC12C5A系列；
所述移頻信號解調器之程控濾波器采用MAX系列，包括第一濾波器和第二濾波器，程控濾波器的16、15、13和10腳分別與微處理器的4、12、13和14腳連接，用于選擇程第一濾波器和第二濾波器的地址，程控濾波器的6腳和20腳分別與微處理器的16腳和17腳連接，用于向程控濾波器對應地址存入已選擇的濾波參數；
所述檢波器由二極管D1、第三電阻R3及第三電容C3組成，二極管Dl的輸入端接程控濾波器的21腳，輸出端接低通濾波，第三電阻R3與第三電容C3并聯連接，其一端接低通濾波，另一端接地；
所述低通濾波由運算放大器LM358、第四電阻R4、第四電容C