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应答器控制接口通信信道建模与仿真研究
| 论文题名： | 应答器控制接口通信信道建模与仿真研究 |
| 关键词： | 列车运行控制系统;应答器;C接口信号;传输线理论;均衡优化 |
| 摘要： | 列车运行控制系统是保障列车安全、高效运行的核心。其中，应答器传输系统是列车运行控制系统中重要的组成部分，设置于轨道中间用于向运行中的列车发送线路基本参数信息、线路速度信息、临时限速信息以及定位信息等，因此应答器在保障列车安全运行工作中发挥着举足轻重的作用。有源应答器与轨旁电子单元依靠专用数据传输线缆进行通信，为提高应答器控制接口的信号传输质量，保障列控安全信息的可靠传输，本文通过分析线缆的传输特性，对应答器控制接口通信信道进行建模与仿真，提出了该传输系统的优化方案并进行了实验验证。 (1)首先根据应答器传输系统的组成结构，分析有源应答器、轨旁电子单元的工作原理和控制接口线缆的物理组成，搭建应答器控制接口通信信道模型。考虑线缆邻近效应和趋肤效应的影响，根据线缆填充层厚度和介质信息建立涡流场仿真模型，获得单位线缆的电阻和电感值。根据传输线开路阻抗计算方程结合阻抗测量值，获得单位线缆的电容和电导值。基于传输线理论搭建线缆传输模型，并通过实际测试对仿真结果进行了验证。 (2)C接口信号传输处理。轨旁电子单元向应答器传输的信号由两部分组成，即C1信号和C6信号。根据C1信号的特性，本文提出了一种C1信号分段传输处理方法，将C接口信号视为两个周期信号的组合，分段传输至应答器接收端，实现控制接口输出信号时间点的确定，并提高了信号频率分辨率。 (3)采用《SUBSET-085》标准规定的回波损耗网络测试对所搭建的应答器控制接口信道模型进行验证，通过对比网络输出信号的计算值与测量值的一致性，验证了信道模型的正确性。传输系统数字信号质量评估采用眼图分析方法，由于眼图包含的大量数据信息，通过K-means聚类算法提取眼图的眼高和抖动时间，并计算输出信号误码率。对比不同传输长度线缆信号传输质量，分析不同传输条件对信号质量的影响。 (4)针对信道对信号传输质量造成的影响，提出改进收敛常数的LMS自适应均衡算法，通过正则化模型拟合收敛常数与误差值之间的函数关系。根据输出信号与期望信号之间的误差值及时对均衡器权值进行调整，从而补偿信道传输对信号的影响，提高信号的传输质量，为应答器信号传输优化设计提供依据。 |
| 作者： | 张美艳 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 徐清;孙亮 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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