无绝缘轨道电路系统的图形建模

第３０卷第１５期计算机工程２００４年８月ＶｏＬ３０３ｂ１５ＣｏｍｐｕｔｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＡｕｇｕｓｔ

２００４?工程应用技术与实现?文章－号ｔｌｏｏｍ＿３４２８（２００４）１５—０１４６枷３文－标识码ｔＡ，ｉｌｌｌ爿１．１ｌ＃ｔＵ２８４无绝缘轨道电路系统的图形建模

毛广智，解学书

（清华大学自动化系，北京１０００８４）

摘要：介绍了一个基于Ｓｉｍｕｌｉｎｋ环境下的无绝缘轨道电路模块库，叙述了电气绝缘节和匹配变压器的数学模型，简要介绍了模块库中其它设备的建模。讨论了模块的封装和图形建模的方法。并应用模块库中的模型模拟了ｓ型无绝缘轨道电路。该系统对实际电路的分析、设计人员具有良好的参考价值。

关ｔ词：无绝缘轨道电路；图形建模；模块库

ＧｒａｐｈｉｃＭｏｄｅｌｉｎｇ０ｆＪｏｉｎｔｌｅｓｓＴｒａｃｋＣｉｒｃｕｉｔ

ＭＡＯＧｕａｎｇｚｈｉ．ＸＩＥＸｕｅｓｈｕ

（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４）

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随着我国经济的快速增长，城市人口的迅速增加，发展速度快、运量大的地铁、轻轨系统很自然地成了许多城市解决公共交通客运问题的首选方案。轨道电路作为城市轨道交通信号系统的核心，对保障列车的运行安全、提高列车运行效率起着非常重要的作用。本文针对目前广泛采用的无绝缘轨道电路提出了一套完整的图形建模、仿真方案，它不但可以为已有轨道电路的优化、改进提供重要的参考依据，而且还可以作为一种辅助开发平台应用到新型轨道电路产品的开发、研制过程中。

１轨道电路的组成

一个区段的轨道电路系统主要由９个部分组成，如图ｌ所示。其中，需要对传输电缆、匹配变压器、电气绝缘节、轨道四端网进行建模。

霸Ｉ孰道电鼻曩统盼组成

图形建模需要解决两个关键问题：图形建模支撑环境和通用模型库。考虑到图形建模支撑环境既要稳定、可靠，又要灵活、方便，同时兼有良好的可移植性、可扩展性，因此在本课题中选择Ｍａｔｌａｂ中的Ｓｉｍｕｌｉｎｋ软件包作为系统的开发平台。

轨道电路模型库大约包含２０个模块，系统中的每个物理设备在模型库中均有一个模块与之对应。各个模块之间相互一１４６一独立，对某一个模块进行修改时，不会影响其它模块，模块间的连接仅需要考虑系统的拓扑结构。此外，模型库还对其中的一些主要设备提供了采用不同算法建立起的数学模型。２系统主要设备的数学模型

２．１轨道四靖冈

轨道四端网是具有分布参数的电路。由于钢轨的电阻、电感，轨间泄漏电容、泄漏电导是沿线均匀分布的，因此可以利用均匀传输线理论进行分析。在实际的轨道电路中，信号的暂态分量衰减得很快，因而可以只研究其稳态解，此时描述轨道电路的二阶偏微分方程可简化成一阶微分方程。由传输线理论可得描述轨道四端网的数学模型为：

圭ｃｅ瓜仃瓜虹，＋三层ｃｅ瓜可瓜峨

圭店ｃｅ佩“慨炽＋吉ｃｅ而＋ｅ一厮江，

式中，Ｚ＝Ｒ＋／Ⅵ吐，Ｇ＝１／＆＋一ｅ，Ｒ。，￡。为单位长度的钢轨电阻、电感；Ｒ。，ｃｏ为单位长度的钢轨泄漏电阻、泄漏电容；Ｕｏ，，。为轨道四端网负载两端的电压、电流。

轨道四端网分为调整、分路、断轨３种工作状态。当钢轨上无列车通过时，轨道四端网处于调整状态；反之，有列车通过时，钢轨被车轮短路，此时四端网处于分路状态；在分路状态下，由于车轮对钢轨的冲击可能造成钢轨被折断，此时四端网处于断轨状态。此外，在大铁线路上为了延长信号的传输距离，通常每隔一定长度在钢轨两端并联电容。针

基金项目：国家计委计高技（１９９９【１２８６］）；铁计函（１９９９１３２８］）

作者筲介：毛广智（１９７２一），男，硕士生，研究方向为城市轨道交通列车自动防护（ＡＴＰ）仿真系统；解学书，教授

收誓日捆：２００３—０７－０３Ｅ－ｍａｉｈ

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