探研鐵路信號激光器驅動電源集中監(jiān)控

付賓德

[中圖分類號] U284

[文獻標志碼]A

[文章編號]2095-6487 （2021） 02-0108-02 Exploring the Centralized Monitoring of the Driving Power of the Railway Signal Laser

Fu Bin-de

[ Abstract] Focusing on the centralized monitoring of railway signals as the research object， using the laser drht'ing power supply as theresearch equipment， the centralized monitoring methods are explored and analyzed. The article discusses the laser driving power signal acquisitionmethod， and proposes the centralized monitoring optimization ideas through simulation experiments.， Verified the feasibility of the optimizedscheme， and reflected the superior performance ofthe centralized monitormg system ofthe signal laser drht'e power supply

[ Keywords] railway signal; laser dru'e power; centralized monitoring

隨著高速鐵路發(fā)展，鐵路信號設備由傳統(tǒng)人工監(jiān)控模式向智能監(jiān)控、人數(shù)據(jù)分析的方向發(fā)展，鐵路信號設備信息采集傳輸、分析判斷、指令下達、預防研判等均需精準監(jiān)控、快速處置、安全穩(wěn)定，對信息的傳遞速度、采集頻率提出了更高要求。目前，智能化科技高速發(fā)展，激光器驅動電源監(jiān)控技術已在各領域普及應用，可快速傳遞信息、提高信息采集頻率，從而實現(xiàn)對鐵路信號安全隱患的排查、處置、預防，在鐵路信號集中監(jiān)控領域有較人應用空間。

1 研究背景

隨著與高速鐵路有關的一系列新技術、新設備、新工藝、新產(chǎn)品的研究取得突破和發(fā)展，世界鐵路已進入了一個高速鐵路人發(fā)展的新時期。高速鐵路信號系統(tǒng)是保障高速動車組運行安全，提高鐵路運輸效率的關鍵技術裝備，是高速鐵路的“中樞神經(jīng)”。高速鐵路信號系統(tǒng)中，列車運行控制、調度集中、計算機聯(lián)鎖、信號集中監(jiān)測、數(shù)據(jù)網(wǎng)及傳輸?shù)刃盘栂到y(tǒng)，由傳統(tǒng)的模擬信號處理技術向數(shù)字化、網(wǎng)絡化的技術轉變，實現(xiàn)信息化，從而實現(xiàn)集中、智能管理，鐵路信號傳輸是否存在延遲直接影響調度集中監(jiān)控的質量和結果。同時，集中監(jiān)控對鐵路信號設備的保養(yǎng)和維護同樣具有積極作用，可以方便維修人員確定故障信號源的位置。因此鐵路信號集中監(jiān)控的安全必須得到保障，在此背景下對鐵路信號激光器驅動電源集中監(jiān)控系統(tǒng)進行研究。

2 理論依據(jù)

2.1 鐵路信號激光驅動電源監(jiān)控采集

鐵路信號激光器驅動電源集中監(jiān)控通過傳感器設備完成數(shù)據(jù)信息采集工作，然后采用空間陣列分布式設計方法，對信號源進行空間建模，得到陣列信號采集結果，最后監(jiān)控激光器驅動電源集中監(jiān)控中的信號檢測系統(tǒng)，即可根據(jù)監(jiān)控到的激光驅動電源脈沖信號，構建均勻線空間陣列模型。鐵路信號激光驅動電源集中監(jiān)控，可以按照空間陣列模型分成不同陣元，然后根據(jù)監(jiān)控到的特征信息做好信號調制，最后得到空間陣列模型中輸出的各個監(jiān)控陣元信號。

如果鐵路信號激光驅動電源集中監(jiān)控頻率人于相對閾值，則可以采用射線檢測法進行電脈沖檢測，即可從得到的頻譜特征中提取脈沖包絡幅值，最后通過波束形成器約束鐵路信號的輸出結果。鐵路信號激光器驅動電源集中監(jiān)控信號采集模型可以分為兩個部分，前半部分鐵路信號激光器驅動電源在各個驅動電源監(jiān)測位置上可以進行信號}監(jiān)測，然后使用傳感器提出監(jiān)控輸出的信號特征，最后經(jīng)過后半部分的微光信號波束進行信號頻譜分析，得到鐵路信號電源的激光器驅動電源集中監(jiān)控結果，最后通過SSM解碼構建鐵路信號激光器驅動電源監(jiān)控信號采集模型。因為鐵路信號激光器驅動電源集中監(jiān)控信號的相鄰陣列具有關聯(lián)性，所以可以根據(jù)信號調制方法和監(jiān)控信號的特征量對鐵路信號進行調幅。

鐵路信號激光器驅動電源集中監(jiān)控信號，需要進行干擾抑制，而常用的方法為匹配濾波法，該方法需要先得到集中監(jiān)控輸出的信號信思，通過瞬時幅度和頻譜幅值的計算即可輸入集中監(jiān)控的參量形式，鐵路信號激光器驅動電源集中峪控信號所得到的一切參量都是為了信號采集做準備。

2.2 激光器驅動電源監(jiān)控信號調制和濾波

鐵路信號激光器驅動電源監(jiān)控信號調制和濾波，先分析輸出的i監(jiān)控電流脈沖信號，再對脈沖信號進行調節(jié)，得到監(jiān)控信號濾波模型，然后對鐵路信號激光器驅動電源集中監(jiān)控濾波參數(shù)進行分解，可以得到濾波參數(shù)的時頻，再計算出其分解時頻和瞬時頻率，可以構建出鐵路信號激光器驅動電源集中監(jiān)控信號的矩陣，信號矩陣是信號調制和濾波是基礎。

鐵路信號激光器驅動電源集中監(jiān)控信號調制和濾波，還需要脈沖信號的平均測度參數(shù)，而該參數(shù)可以利用輸出信號的瞬時頻率進行計算，然后再將瞬時頻率的特征參量代入到矩陣公式中，此時可以根據(jù)多階矩陣方程計算鐵路信號的瞬時頻譜產(chǎn)量。鐵路信號激光器驅動電源集中監(jiān)控信號濾波檢測，可以根據(jù)以上參數(shù)進行計算，但是濾波檢測的前提是信號源峰度非零，當信號源峰度為零時并不能使用濾波檢測法進行處理，否則得到的濾波處理結果沒有實際意義。該方法能夠讓鐵路信號激光信號器驅動電源集中監(jiān)控結果更加準確。

3 鐵路信號激光器驅動電源集中監(jiān)控優(yōu)化

3.1 空間信號源模型構建

鐵路信號激光器驅動電源集中監(jiān)控優(yōu)化首先需要對空間信號源模型進行建模，控制信號輸出的延時值。空間信號源建模數(shù)據(jù)采集和濾波，是提高集中監(jiān)控效率的基礎，可以提高對信號源分布位置判斷的準確性，是能夠保障鐵路安全運行的智能化集中監(jiān)控系統(tǒng)。需要鐵路信號激光器驅動電源集中監(jiān)控信號的瞬時頻率值、空間陣列的非零特征值、特征向量空間等參數(shù)以及相關波束形成，可以使用傳感器采集激光器驅動電源數(shù)據(jù)，并通過濾波可以過濾掉一些雜量數(shù)據(jù)。

鐵路信號激光器驅動電源集中監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)化必須改變原有的落后監(jiān)控方法，而參量約束進化監(jiān)控方法就是其中一種。該方法可以通過整合信號參量數(shù)據(jù)，運用多個參量數(shù)據(jù)進行聯(lián)合分析，提高鐵路信號集中監(jiān)控的精度、降低信號延遲。鐵路信號激光器驅動電源集中監(jiān)控需要在準備階段得到信號輸出頻譜、信號功率譜、功率譜密度特征、信號檢測的包絡幅值、基帶帶寬、空間信號源分布情況，根據(jù)鐵路信號激光器驅動電源集中監(jiān)控與各參量之間的關系，得到濾波檢測，信號源載頻輸出帶寬與鐵路信號密度結合，使用空間波束形成法，可得到鐵路信號的包絡幅值。包絡幅位與基帶帶寬、空間信號源分布情況、采樣間隔時間等參數(shù)相結合，可以檢測濾波信號。

鐵路信號激光器驅動電源集中監(jiān)控，優(yōu)化運用空間信號源模型構建使用了相反檢測法，得到了鐵路信號的功率譜密度特征，該特征可以用于調制處理鐵路信號激光器驅動電源集中監(jiān)控的輸出值。

3.2 鐵路激光器驅動電源監(jiān)控信號的自動檢測和集中監(jiān)控輸出

鐵路信號激光器驅動電源集中監(jiān)控信號使用濾波器可以對輸出信號進行濾波處理，根據(jù)每一層的濾波信號所對應的濾波輸入信號長度是固定的關系，經(jīng)過信號調解后，得到信號的長度調解值。根據(jù)信號的放電檢測結果，可以得到其自相關函數(shù)，然后將電源放電檢測的自相關函數(shù)與信號調解輸出信號結合，得到信號的脈沖檢測包絡幅值。包絡幅值能夠與激光器驅動電源監(jiān)控的輸出信號重新排列組合，采用更具有優(yōu)勢的多元尺度方法得到集中監(jiān)控的短時能量的輸出結果。根據(jù)鐵路信號激光器驅動電源信號自動檢測結果可以確定電源監(jiān)控的閾值，輸出能量結果自動匹配功率譜密度，這樣才能通過優(yōu)化集中監(jiān)控信號的功率譜密度對鐵路信號集中監(jiān)控系統(tǒng)，提高鐵路安全運行的保障。

4 可行性研究試驗

4.1 電路設計

鐵路信號的激光器驅動電源集中監(jiān)控電路設計主要分為恒流驅動電路和溫度拉制電路，其中恒流驅動的電路需要采用數(shù)模轉換器、負反饋積分電路、限流電路和高精度采樣電阻，數(shù)模轉換器可以將電壓信號轉換成模擬電壓輸出，反饋電路可以即時峪控激光器的驅動電流，限流電路可以保持電壓輸出值與設定電流值相互對應。溫度控制電路主要采用溫度控制芯片、負溫度系數(shù)熱敏電阻、反饋電壓、設定溫度電壓值和制冷片，溫度控制芯片內部由基準電壓源、脈沖寬度調制、場效應管等設備構成，外部溫度的變化會導致內部溫度對應變化，直到電流達到設定值。

鐵路信號的激光器驅動電源集中峪控防護電路設計生要分為縱橫方向防護設計與傳輸線防雷設計兩個方面。縱橫方面防護設計中，橫向防護電路中激光驅動器信號設備需要在外線測與防雷保安器單元進行橫向連接。縱向防護電路中激光驅動器信號設備需要在外線側與防雷保安器單元進行縱向鏈接，同時該原件還需要與接地_.集線連接。傳輸線防雷設計室外同樣則需要從縱橫兩個方向采用防雷電路設計，室內則需要采用低電壓防雷電路設計。

4.2 仿真實驗

信號激光器驅動電源集中峪控的效果，可以通仿真實驗進行驗證。仿真實驗需要檢測和提取集中監(jiān)控的輸出特征量，再根據(jù)特征量提取結果進行信號調制，最后根據(jù)蒙特卡歲仿真實驗對信號集中監(jiān)控系統(tǒng)判斷設備運行安全等情況的保障能力，從而設置環(huán)境和參數(shù)等信息提高信號激光器驅動電源集中控制的性能。

實驗中信號調制使用的是BPSK信號（二進制相移鍵控）、信號調制頻率設置成12 kHz、原始信號頻率設置成25 kHz，原始監(jiān)控信號的信噪比為10 dB、快拍數(shù)為1200，蒙特卡羅實驗頻率為每采集一次信號進行200次仿真！實驗。仿真實驗結果提取出信號的功率譜密度特征值表示通過集中控制有效減少了干擾信號，信號激光器驅動電源集中監(jiān)控的誤碼率及其收斂控制效果表明無單頻干擾情況下誤碼率比較低。其中當輸入信噪比發(fā)生變化時，集中監(jiān)控的誤碼率也會不斷變化，信噪比越高則誤碼率越低，信號傳輸延遲越低。因此信號激光器驅動電源集中峪控通過自主檢測起到了優(yōu)化效果，對信號設備運行安全來說更有保障。

4.3 鐵路信號的激光器驅動電源集中監(jiān)控優(yōu)點：

（1）鐵路信號激光器驅動電源集中監(jiān)控可以提升信號采集的準確性、有效性，提高鐵路信號傳輸質量。

（2）可視化效果得到提升。該系統(tǒng)對互聯(lián)網(wǎng)信息技術的應用更加深入，可視化效果能夠從二維甲而向三維空間畫而發(fā)展，工作人員可通過顯示屏更清晰地觀察到設備運行情況，判斷有無異常。

（3）通信覆蓋盲區(qū)人幅減少。5鐵路信號激光器驅動電源集中監(jiān)控應用前景

鐵路信號激光器驅動電源集中監(jiān)控對鐵路信號集中控制系統(tǒng)來說至關重要，未來鐵路信號監(jiān)控系統(tǒng)還會采用BIM技術、人數(shù)據(jù)技術、人工智能技術、云計算技術等高新科技繼續(xù)進行優(yōu)化，在保證鐵路信號集中}監(jiān)控的效果之外還需要提高鐵路調度系統(tǒng)的智能化和自動化水下。鐵路信號集中監(jiān)控會通過信號一體化下臺來實現(xiàn)，最后聯(lián)鎖設計系統(tǒng)、列控設計系統(tǒng)、閉塞設計系統(tǒng)、列控數(shù)據(jù)管理平臺、專線設計助手會相互結合，成為一個可視化效果極高的智慧化協(xié)同工作平臺，據(jù)此可以實現(xiàn)對鐵路信號激光器驅動電源集中監(jiān)控。

6 結束語

綜上所述，鐵路信號激光器驅動電源集中l(wèi)監(jiān)控可以提高信號采集的準確性、有效性，保證鐵路信號傳輸質量，能夠盡早發(fā)現(xiàn)故障，有效保證鐵路行車安全，在高速鐵路通信信號設備集中監(jiān)控領域有較人應用發(fā)展空間，能夠促進鐵路通信信號領域技術水平提升。

參考文獻

[1]顧衛(wèi)杰，樓競鐵路信號激光器驅動電源集中監(jiān)控[J]激光雜志，2020， 41 （2）：155-159[2]肖杏子大功率半導體激光器電源單體的分析與設計[D]武漢：華中科技大學，2019 （10）：155-156（上接第112頁）案后，借助計算機進行實時性系統(tǒng)的仿真模擬，逐步優(yōu)化，確保整個倉庫物流模式的最優(yōu)化。