信号领域范文（精选3篇）
信号领域 第1篇
关键词：轨道交通,信号领域,计轴设备,应用
随着轨道交通的飞速发展, 地铁、高铁等轨道交通不断建设, 轨道交通列车控制系统的基础设备也在不断发展。在轨道交通中, 信号系统有着举足轻重的地位, 因此对信号设备运用质量的要求也越来越高。而计轴设备在轨道交通信号系统中的广泛应用, 也使得其重要性日益凸显, 需要对其使用情况进行深入研究, 切实把握其应用情况和特点。
1 轨道交通信号系统概述
在城市轨道交通中, 信号系统的作用是十分巨大的, 是保证列车运行安全, 实现调度指挥现代化, 运营组织高效化的关键系统设备。一般来说, 城市轨道交通信号系统是由列车自动控制系统 (ATC) 组成的, 而ATC系统又包含三个子系统, 分别为:列车自动监控系统 (ATS) 、列车自动防护子系统 (ATP) 以及列车自动运行系统 (ATO) 。这三个子系统可以通过信息交换网络的连接, 构成一个闭环系统, 从而实现地面控制与列车控制的相互结合、现地控制与中央控制的结合, 形成一个以安全设备为基础, 集运行调整、行车指挥、列车自动化驾驶等功能于一体的列车自动控制系统。
目前, 广泛应用于国内外城市轨道交通领域的基于通信的列车控制系统 (CBTC) 就是一个安全、可靠和先进的列车自动控制系统。该系统包括连续式基于通信的移动闭塞 (CBTC) 模式, 以达到最小的行车间隔, 其联锁子系统还可提供站间闭塞功能作为后备模式。这种站间闭塞功能主要就是依靠计轴设备来实现的。
2 计轴设备的应用
2.1 应用
计轴设备在轨道交通信号领域的应用过程中, 先后经历了多个发展阶段。从机械式、电子管, 到晶体管和集成电路, 其计数模式也由传统的机械计数、电子计数发展到了现有的微处理器计数, 不仅工作效率大大提升, 系统的可靠性和安全性也有了大幅度的提高。这里以JZ型微机计轴设备为例, 对其在轨道交通信号领域的应用进行分析和探讨。
(1) 闭塞分区占用检查。主要是针对信号系统单线自动闭塞方式而言。为了提升轨道单线区段的运输能力, 可以在现有的JZ容错型微机计轴设备的基础上, 采用硬件叠加、区段处理的方式, 实现对于区间闭塞分区的占用检查, 尤其是对于大区段的占用检查, 从而有效提升信号系统的安全性和稳定性、可靠性。
(2) 区间占用检查。区间占用检查主要是针对自动站间闭塞方式而言。在城市轨道交通中, 单线区段的站间闭塞多是沿用64D继电半自动闭塞, 通过计轴设备对于区段空闲的检查, 与闭塞设备共同组成自动站间闭塞。这种模式主要是通过人工方式, 对区间空闲进行确认, 因此必然会存在一定的安全隐患。以JZ型微机计轴设备作为区间检查设备, 通过与64D继电半自动闭塞的叠加, 取代传统对于区间空闲的人工确认, 对半自动闭塞中存在的安全隐患进行排除, 从而提升设备的安全性和可用性, 保证单线站间闭塞的安全和可靠。
(3) 轨道区段占用检查。一方面, 在长大轨道等低道床电阻区段, 在原有的轨道电路中叠加计轴轨道电路, 可以有效解决区段内存在的电阻过低、道床漏泄过大等问题, 提升区间闭塞设备的可靠性, 从而保证轨道交通运输的安全高效运行。另一方面, 在车辆段或者停车场, 可以利用计轴设备与道床条件、环境条件的无关性, 使用计轴设备或者计轴叠加轨道电路, 有效解决因道床潮湿的环境以及钢轨锈蚀造成的“白光带”、“红光带”等问题, 在保证行车安全的基础上, 提升行车效率。
2.2 关键问题
在对计轴设备进行实际应用的过程中, 需要注意以下几个方面的问题。
首先, 传输线缆的特性。计轴设备包括室内设备和室外设备两种, 要实现两者之间的信息交换, 必须重视传输线缆的质量, 避免因线缆质量问题而导致信息传输错误。在实际工程中, 必须选择计轴设备专用电缆, 同时严格按照相关的工程建设规范等进行验收, 保证传输线缆的施工质量。对于比较繁忙的干线, 为了进一步提升信号传输线路的抗干扰能力, 需要采用质量更好的铝护套内屏蔽铁路数字信号电缆。
其次, 做好计轴设备的使用管理。计轴设备作用的发挥在一定程度上会受到管理办法的影响。因此, 健全和完善计轴设备的使用管理办法, 是保证轨道交通信号系统安全和稳定的重要因素。相关管理人员在对使用管理办法进行制定和完善的过程中, 需要结合交通运输部门的意见和建议, 以便计轴设备能在轨道交通工程中长期运用。
最后, 避免人为干扰。实行计轴设备的施工标准化和维修规范化, 建立完善的施工及维护管理办法, 加强设备维护过程中各专业各部门之间的沟通, 避免人为因素对于设备使用的干扰, 如工务施工损坏、信号维修不规范等。切实加强计轴设备的监测和自诊断功能, 确保设备的正常运行。
3 结语
在轨道交通不断发展的情况下, 计轴设备因其自身独有的优势, 具有广泛的运用前景。从目前的发展情况看, 计轴设备不仅能够在特定区域以及工程条件下, 完成对于轨道区段的占用检测, 还可以为更多信号工程的应用提供良好的解决方案, 推动我国轨道交通行业的健康发展。
参考文献
[1]吴笔.计轴自动站间闭塞实现方式的研究与探讨[J].铁道通信信号, 2011, 47 (4) :18-20.
[2]吴宏松, 张燕.JZ型微机计轴在轨道交通信号领域的应用前景[J].铁路通信信号工程技术, 2011, 8 (3) :66-68.
信号领域 第2篇
关键词：轨道交通信号；计轴设备；应用
1 引言
近年来，我国的轨道交通事业获得了较大程度的发展。而在这个过程中，轨道交通所涉及到的各类设备专业逐步为人们所熟知，其中信号系统作为轨道交通列车安全卫士得到了高度重视。近年来，无论是国外还是国内对于信号设备都具有越来越高的要求，通过对信号系统相关技术的提升，不仅降低了现场设备应用的故障，也大大提高了行车运营效率，而计轴作为区分区段占用/空闲的检测系统也得到了广泛应用。
2 计轴设备工作原理
计轴按照一定的间隔（几百米甚至几公里）在线路上安装，主要用于来检测无通信列车的位置以及处理正确的联锁进路。如图1为室外计轴磁头的安装情况。
如图2、图3所示详细描述了计轴工作的原理，当车轮跨越DSS，两个相互独立、电路分离的传感器单元分别感应出车轮脉冲信号。两路脉冲信号必须满足有先后有重叠的特征，这样车轮传感器会计入或计出一轴，从而判断列车的位置。两路脉冲信号的相位关系代表车轮的运动方向，系统以此来识别车轮运行方向。
车轮从轨道区段一端的DSS进入区段，然后从区段另一端的DSS离开区段。在这个过程中计轴设备完成了一个完整计轴过程，其表现结果即为轨道区段从空闲到占用，又从占用到空闲。
3 计轴设备的应用
3.1 应用
对于计轴设备来说，其在轨道交通信号方面的应用已经经历了很多个阶段，从机械式、电子管到集成电路，其技术方式也从最开始的机械、电子技术方式逐渐演变成了目前的微处理器技术方式，不仅使得其所具有的技术效率得到了很大的提升，对于系统所具有的安全性以及可靠性也是一种非常大的进步。其中，JZ型计轴设备是我国目前最为主流，也是应用最多的一种计轴设备类型，应用在各大城市轨道交通中。
3.1.1 闭塞分区检查
对于该功能，其主要是根据信号系统所具有的单线自动闭塞方式来说的，为了提升单线区段所具备的运输能力，我们以计轴设备作为基础进行区段处理，对区间闭塞分区的占用情况进行检查，从而以此来帮助我们大幅度的提升信號系统所具有的稳定性以及安全性。
3.1.2 轨道区段占用检查
在该功能中，对于长大轨道等具有道床电阻的区段来说，可以在原有轨道电路中增加计轴检测设备进行叠加，以此来解决轨道区段中电阻情况过低、道床泄漏情况过大的问题，可以提高整个区间闭塞设备的运用可靠性、安全性，提高列车运行通过能力。另外，在停车场或者车辆段中，越来越多的地铁也安装计轴设备来实现区段的占用/空闲检测。通过计轴设备的应用，使得列车的占用不再受道床条件等环境因素的影响，并通过计轴叠加以及计轴设备的应用来对因为道床环境潮湿以及钢轨锈蚀等情况而造成的“红光带”、“白光带”等问题进行解决，从而保障其设备检测的安全性、稳定性，使得轨道的行车效率也能够得到进一步的提升。
3.2 计轴应用存在的问题
在我们对轨道交通计轴设备实际应用的过程中，仍有一些问题是我们必须要引起关注的：
第一，传输线缆所具有的特性问题。计轴设备，主要分为室外设备以及室内设备，室内外设备相连的电缆是保证计轴可靠工作、信息可靠传输的途径，选择合适的适应当地空气环境的计轴专用电缆比不可少，并对计轴的布线规范进行严格把控，按照安装要求进行施工验收，以此对线缆的施工质量进行保障。而对于部分较为繁忙的干线来说，为了能够进一步的提升线路所具有的抗干扰能力，我们则可以在搭设线路的同时通过铝护套的应用实现对数字信号电缆进行更好的屏蔽，避免出现信号干扰。
第二，是计轴的安装问题。因为室外计轴磁头是安装在钢轨上，而室内设备对于计轴磁头的检测要求较高，其安装精度要求也较高，所在安装时必须严格按照安装规范、安装手册进行安装。
第三，是应用环境问题。每个城市的环境温度、湿度、空气中所包含的杂质等物质不同，造成计轴在实际使用过程中会因为环境的变化而受到一定的影响，特别是化学物质的影响，虽然说设备都是防水的，但是空气却是无处不在，而设备在密封的同时也要考虑到自身所能承受的耐热能力问题，对于附近有化工厂的地区要在设备生产时做特殊处理，以保证设备的可靠运用。
最后，是外界干扰问题。外界干扰不会造成设备的损坏，但是会对计轴设备的正常应用产生较大的影响。对此，就需要我们能够将计轴设备的施工以及维修等工作不断的进行规范，并通过完善施工、管理办法的建立来更好的提升我们在轨道交通设备维护工程中不同部门之间的良好沟通协作，不仅仅是负责维护计轴的部门，还包括其他相关轨行区的专业作业，并以此来避免因为外界的原因对于设备所产生的干扰，如信号维修不规范、施工损坏、划轴造成的区段占用等等。另外，也需要我们能够进一步的加强计轴设备所具有自诊断功能以及监测功能的应用，以此来使设备得以更为稳定的运行。
4 结束语
在本文中，我们对于轨道交通信号领域计轴设备的应用进行了一定的研究与分析，并将实际工作的过程中所发现的一些实际应用的问题进行了分析阐述，并提出了见解，后续仍然需要我们在对该产品在设计及实际使用中逐步完善，从而更好的将其运用到实际工作中。
参考文献：
[1]黄忠礼，胡树宣.借鉴国外技术研发国产计轴设备[J].铁路通信信号工程技术.2010（01）：73-74.
[2]周长义，周萍，康胜.计轴轨道箱温度自动测试系统的设计与实现[J].哈尔滨铁道科技.2009（02）：101-102.
信号领域 第3篇
在检测安静型潜艇的工作中, 被动声纳和主动声纳所采用的频率都是在向低端移动的, 通常情况下, 中频声纳就是指传统舰艇上孔径在1-5m量级范围内的基阵所有的1000Hz的声纳, 而低频声纳就是指频率在100-1000Hz范围内的声纳, 至于频率小于100Hz的声纳, 我们就管其叫做甚低频声纳。现阶段, 主动声纳和被动声纳所使用的频率都在向着低频和甚低频的方向发展, 其中有几个典型的代表, 它们分别为Surtass和LFA。其中, 以Surtass为例, 其主动声纳的工作频率已经被控制在100-500Hz的范围内, 而被动声纳的频率则是小于100Hz的。要想准确的检测低频信号, 那么首要的工作就是要解决其在海洋中的传播问题, 全面的掌握其传播特性, 才能做好对低频信号的检测工作。
在上个世纪的九十年代, 一批俄罗斯的科学家曾经对低频信号的传播进行了一系列的试验, 他们有两个重要的发现, 一是低频信号的传播具有非常好的稳定性, 二是低频信号的幅度存在着明显的衰落现象。美国科学家也指出单频信号的传输效果是比较令人满意的, 并且带宽在1-2Hz范围内的滤波器所提取的信息也是可以应用在目标识别工作中的。可见, 检测甚低频信号的工作还是有着乐观的前景的。
2 水下目标辐射的噪声特性
美国的专家V.C.Anderson对水生信号处理工作曾经进行了深入的研究, 他认为作为一门独立的学科, 在上个世纪的五十年代开始对声学中的信号处理进行研究, 而对目标噪声特性的最佳接收方法的讨论就是其重要的研究标志。在ROSS的经典型著作中, 我们就可以找到对水下目标辐射噪声机理的相关研究。近些年来, 俄罗斯专家Miasnikov的著作中则提到了安静型潜艇水下辐射噪声的相关信息, 其认为现代潜艇的水下辐射噪声应分为非常安静的、安静的和嘈杂的三级, 并且它们在30Hz出的谱级是有着明显区别的, 分别为100d B、120d B和140d B。
现阶段, 对安静型潜艇辐射噪声中低频线谱分量的真实数据并不多, 只有在Miasnikov的文章提到了较多的信息, 他认为检测工作的重点应是带宽为0.1Hz的线谱, 并且对潜艇水下辐射噪声的表达还建立的相应的模型, 具体为s (t) =m (t) +[1+um (t) ]p (t) , 其中m (t) 为辐射噪声中的低频线谱分量, p (t) 则代表由潜艇结构振动而引入的一个调制宽带信号, 其实际上就是一个宽带随机噪声, 而这一宽带随机噪声通常都是要大于100Hz的, u是一个调制系统, 其是大于0小于1的。
从上个世纪的八十年代开始, 美国就开始重点研究Surtass LFA这一低频主动和被动的拖线阵声纳, 其主要是用于探测低噪声潜艇的, 其工作的频率最低可以小于100Hz, 主动发射的功率是大于230d B, 作用距离超过100km, 被动检测时所采用的两条声阵可达1500m, 广泛的应用在远程警戒低噪声潜艇的声纳工作中。
3 新型水声传感器及其信号处理技术
在最近20年中, 得到最为广泛关注和重点研究的问题就是水声场中的质点振速信息问题。在二十世纪的九十年代, 美国专家Nehorai率先发布了与矢量水听器相关的一系列文章, 借助于这一设备便可以测得除了声压之外的水声场中的质点振速信息, 并且也逐步的形成了波束的成形技术。而与此同时, 我国的部分学科在国内也开始逐步的引入矢量水听器的相关技术了, 并且也非常关注这种非声传感器和相关的信号处理技术, 大量的信息都发布在了国内的期刊和学术会议上。举例来说, 在我国2004年的水声会议上, 与矢量水听器和信号处理技术的相关文章共有12篇, 并且在之后举办的水中军用目标特性学术会议上也有4篇文章与之相关。从信号检测的角度来看, 只要非声学传感器或是声学传感器的自噪声是小于海洋噪声的, 那么就可以感知到微弱的信号。光纤水听器和矢量水听器不仅仅在灵敏度上具有优势, 同时其还具有一些特性, 如众多周知的波束光信号不受电干扰以及单水听器具有指向性等。
现阶段在声纳的应用工作中, 占据主导地位仍是声学传感器, 而在拖曳线列阵声纳的应用工作中, 相关的研究人员主要在寻求一种加速度和灵敏度较低、电压灵敏度较高, 并且频率较低的宽带水听器, 并且欧洲的一些国家已经专门建立了测试拖线阵流噪声的水池, 这样就可以更加准确地测量不同拖曳速度和不同缆径下的拖线阵流噪声了。通常都认为研究声信道数据的最好方法就是主动声纳, 其信号形式都经过仔细选择, 并且是有目的的发送的, 其可以有效地提取信道的频率选择、频率扩展以及空变和时变等主要特性, 而各个参量也是可以实现相互分离的, 这样就可以得到声场匹配和信道解耦的相关知识了。如果水深小于10m, 那么信号的延迟扩散约为10ms, 而如果其深度达到100m, 扩散值就会达到100ms, 在深海的环境下, 通常都会达到300ms。
在深入的研究了声纳平台的运动特性后, 便可以知道基阵的孔径, 而近些年来, 在我国水声领域中被广泛关注的就是主动合成的孔径声纳技术。作为水声信号处理领域中的一个重要应用, 水声通信技术与网络中心站的相关理论也是有着密切的关系的, 作为近100年来世界军事领域中的一次最重要革命, 网络中心站的概念已经不仅仅是停留在理论上了, 其已经扩大到了整个军事领域中, 网络中心站的概念极大地改变了海军的战争模式, 而这也对声纳技术提出了更高的要求, 各种水下通讯网络在海军大国中也将发挥更重要的作用。
以往, 海军要想与潜艇实现通信, 都是要通过长波无线电台并且要事先约好时间, 而随着美军研制出的一种被叫做“深海传呼机”的设备, 海军指挥员就可以实时的与潜艇进行通信了, 其机理就是利用卫星-无线传输-水生通信潜标, 这种通信系统现阶段已得到了广泛的应用。我国已经独立自主的研发成功了蛟龙号7000m载人潜器, 在这一潜器上安有测速、水声通信、前视声纳、图像信号传输以及导航等具有多种功能的声纳。
4 结束语
通过以上的论述, 我们对低频和甚低频水声信道的传输特性、水下目标辐射的噪声特性以及新型水声传感器及其信号处理技术三个方面的内容进行了详细的分析和探讨。在我国各行各业不断深化改革的进程中, 我国的水声领域的工作者与国外的同行也进行了深层次的交流和合作, 在不断地吸收国外先进研究经验的同时, 我国的科技人员在水声信号处理领域也取得了一定的研究成果, 并与国际上一些先进单位也建立了一些合作项目, 大大地促进了我国水声学的快速发展, 也为水下作战武器装备的创新和研发注入了新的活力。
参考文献
[1]孙超.水声信号处理技术的研究现状与展望[J].声学技术胡, 2012.
[2]李启虎.水声信号处理领域若干专题研究进展[J].应用声学, 2001.