專利名稱：基于準(zhǔn)對(duì)角線矩陣的音頻軌道電路有限元仿真方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于準(zhǔn)對(duì)角線矩陣的音頻軌道電路有限元仿真方法，將音頻軌道電路通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬，對(duì)音頻軌道電路在各種實(shí)際使用條件下的狀態(tài)進(jìn)行仿真，用于工程設(shè)計(jì)、設(shè)備研制、日常維修等工作中。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，音頻無(wú)絕緣軌道電路在信號(hào)系統(tǒng)中已占有重要地位。音頻無(wú)絕緣軌道電路有效克服了傳統(tǒng)軌道電路采用機(jī)械隔離、可傳輸信息量少等缺陷，故而無(wú)論是國(guó)家鐵路普遍采用的UM71及ZPW-2000型軌道電路，還是城市軌道交通中普遍采用的數(shù)字編碼式軌道電路，都已成為構(gòu)成自動(dòng)閉塞或列車控制系統(tǒng)的主要基石。
對(duì)于工程設(shè)計(jì)、設(shè)備研制、日常維修等工作而言，音頻軌道電路的仿真具有較大的意義。通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬，可以對(duì)音頻軌道電路在各種實(shí)際使用條件下的狀態(tài)調(diào)整狀態(tài)、分路狀態(tài)、斷軌狀態(tài)做出判斷，對(duì)軌道區(qū)段的劃分、工作狀態(tài)的調(diào)整等方面都具有積極的意義。
到目前為止，國(guó)外普遍采用的“四端網(wǎng)絡(luò)鏈接方法”，因極其繁復(fù)且精度不高而不利于推廣使用。例如，德國(guó)IPW公司采用的“四端網(wǎng)的鏈接”方法，每分段長(zhǎng)度為30米，精度很低。國(guó)內(nèi)至今尚無(wú)合適的音頻軌道電路仿真算法，傳統(tǒng)的雙曲函數(shù)方法，由于音頻軌道電路已不再符合“均勻分布參數(shù)”條件而被淘汰，因此需要研究新的仿真算法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是研究一種特別適宜在現(xiàn)代廣泛應(yīng)用的實(shí)時(shí)處理器或PC機(jī)上迅速方便地對(duì)音頻軌道電路的各種實(shí)際情況進(jìn)行仿真分析，具有較好的準(zhǔn)確性和有效性成功的“基于準(zhǔn)對(duì)角線矩陣的有限元仿真方法”。
本發(fā)明的技術(shù)方案基于準(zhǔn)對(duì)角線矩陣的音頻軌道電路有限元仿真方法，是將一段L長(zhǎng)的軌道電路分為N個(gè)單元，每個(gè)單元的長(zhǎng)度為L(zhǎng)/N，組成網(wǎng)絡(luò)的鏈接，在鏈型電路中，每個(gè)單元串臂阻抗為Zi，i＝1，3，5...2n-1，并臂導(dǎo)納為Yj，j＝2，4，6...2n，將上述模型的電路列出準(zhǔn)對(duì)角線矩陣方程式如下
U000···00=Z110···00-1Y21···000-1Z3···00··················000···Z2n-11000···-1Y2nI1U2I3···I2n-1U2n······(1.1)]]>然后，將音頻軌道電路的仿真計(jì)算歸結(jié)為準(zhǔn)對(duì)角線行列式的計(jì)算，進(jìn)而得到輸出電壓U2n＝D2n/D＝U0/|Z1...Y2n|(1.2)輸入端輸入阻抗Zi1＝U0/I1＝|Z1...Y2n|/|Y2...Y2n| ......(1.3)輸入端輸入功率Pi=U02Zi1····(1.4)]]>分路狀態(tài)下的輸出電壓U2n=U0·1|Z1,Y2,...,Z2n-1,1/Rf|····(1.5)]]>式中U0輸入電壓；U2n輸出電壓；Z1....Z2n-1各段阻抗；Y2....Y2n各段導(dǎo)納；I2n-1每個(gè)單元串臂電流；將輸出電壓計(jì)算、輸入阻抗計(jì)算子程序存入計(jì)算機(jī)，利用計(jì)算機(jī)對(duì)軌道電路進(jìn)行仿真計(jì)算，其步驟是(1)輸入仿真電路所需的參數(shù)；(2)判斷電路類型；(3)均勻電路參數(shù)，計(jì)算單元電路參數(shù)；(4)選擇計(jì)算子程序；(5)由子程序計(jì)算并保存所需結(jié)果數(shù)據(jù)。
所述的基于準(zhǔn)對(duì)角線矩陣的音頻軌道電路有限元仿真方法，其輸出電壓計(jì)算步驟是(1)接收計(jì)算所需要的參數(shù)輸入電壓U0；(2)計(jì)算行列式|Z1...Y2n|值；(3)根據(jù)公式(1.2)計(jì)算輸出電壓U2n并顯示。
所述的基于準(zhǔn)對(duì)角線矩陣的音頻軌道電路有限元仿真方法，其輸入阻抗計(jì)算步驟是(1)準(zhǔn)對(duì)角線行列式的值|Y2，Z3，...Z2n-1，Y2n|；(2)算準(zhǔn)對(duì)角線行列式的值|Z1...Y2n|；(3)根據(jù)公式(1.3)，計(jì)算輸入端輸入阻抗Zi1=|Z1,Y2,...,Z2n-1,Y2n||Y2,Z3,...,Z2n-1,Y2n|.]]>所述的基于準(zhǔn)對(duì)角線矩陣的音頻軌道電路有限元仿真方法，其輸入功率計(jì)算步驟是(1)接收計(jì)算所需要的參數(shù)輸入電壓U0；(2)調(diào)用輸入阻抗計(jì)算子程序來(lái)計(jì)算輸入阻抗Zi1；(3)根據(jù)根據(jù)公式(1.4)計(jì)算 所述的基于準(zhǔn)對(duì)角線矩陣的音頻軌道電路有限元仿真方法，其分路狀態(tài)下的輸出電壓計(jì)算步驟是(1)接收計(jì)算所需要的參數(shù)輸入電壓U0、輪軸分路電阻Rf；(2)將Y2n的值由g2n+jwc2n替換成1/Rf，Z1、Y2、Z3、...、Z2n-1的值不變；(3)計(jì)算準(zhǔn)對(duì)角線行列式的值|Z1，Y2，Z3，...Z2n-1，1/Rf|；(4)根據(jù)公式(1.5)，計(jì)算分路狀態(tài)下的輸出電壓。
所述的基于準(zhǔn)對(duì)角線矩陣的音頻軌道電路有限元仿真方法，其軌道電路最大長(zhǎng)度計(jì)算步驟是(1)接收計(jì)算所需要的參數(shù)需要輸入的參數(shù)輸入電壓U0，每個(gè)單元節(jié)的長(zhǎng)度dL，最小輸出電壓Uomin；(2)計(jì)算輸出電壓剛好小于Uomin時(shí)，軌道電路有多少個(gè)單元k；程序中計(jì)算得到的k為輸出電壓剛好小于最小輸出電壓Uomin時(shí)的軌道電路單元數(shù)，即，k個(gè)單元節(jié)處的輸出電壓Uo小于最小輸出電壓Uomin，而k-1個(gè)單元節(jié)處的輸出電壓Uo大于最小輸出電壓Uomin，因此對(duì)應(yīng)于最大長(zhǎng)度的單元節(jié)數(shù)應(yīng)該為n＝k-1；(3)軌道電路的最大單元數(shù)n＝k-1；(4)計(jì)算軌道電路極限長(zhǎng)度lmax由lmax＝n*dL，可以計(jì)算得到軌道電路的最大長(zhǎng)度。
所述的基于準(zhǔn)對(duì)角線矩陣的音頻軌道電路有限元仿真方法，其中行列式的值是根據(jù)遞推公式rn＝αn·rn-1+rn-2計(jì)算的，
設(shè)rn=|a1···an|=a1100···000-1a210···0000-1a31···00000-1.a4···000························0000···an-2100000···-1an-110000···0-1an]]>可以推出rn＝αn·rn-1+rn-2(1.6)，由此可以計(jì)算各行列式的值。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)對(duì)于不同類型的軌道電路，行列式中對(duì)角線上的元素有不同的取值，正因?yàn)槿绱耍跍?zhǔn)對(duì)角線矩陣的有限元仿真算法具有廣泛的應(yīng)用前景。如UM71或ZPW-2000型軌道電路需要每隔一定距離添加補(bǔ)償電容，進(jìn)行仿真時(shí)只需要在補(bǔ)償電容所在單元將此電容加入Y值；又如采用四端網(wǎng)絡(luò)鏈接方法對(duì)軌道電路進(jìn)行仿真時(shí)，不可能對(duì)列車分路狀態(tài)進(jìn)行有效的動(dòng)態(tài)仿真計(jì)算，而采用準(zhǔn)對(duì)角線有限元仿真算法則可以對(duì)列車分路狀態(tài)進(jìn)行精確的動(dòng)態(tài)仿真，甚至可以對(duì)軌道電路進(jìn)行列車駛過(guò)該區(qū)間時(shí)接收端電平變化的動(dòng)態(tài)仿真。對(duì)于軌道電路的一次參數(shù)為非均勻參數(shù)的情況，只要獲得可靠的參數(shù)數(shù)據(jù)，并將它們輸入到計(jì)算模型中去即可。
因此，本發(fā)明的“基于準(zhǔn)對(duì)角線矩陣的有限元仿真算法”簡(jiǎn)單實(shí)用，特別適用在現(xiàn)代廣泛應(yīng)用的實(shí)時(shí)處理器或PC機(jī)上迅速方便地對(duì)音頻軌道電路的各種實(shí)際情況進(jìn)行仿真分析，具有較好的準(zhǔn)確性和有效性。


圖1是軌道電路的微分模型；圖2是一段L長(zhǎng)的軌道電路視為N段的網(wǎng)絡(luò)鏈接的軌道電路有限元算法模型；圖3是均勻參數(shù)仿真計(jì)算流程圖；圖4是輸出電壓計(jì)算流程圖；圖5是輸入阻抗計(jì)算流程圖；圖6是輸入功率計(jì)算流程圖；圖7是分路狀態(tài)下的輸出電壓計(jì)算流程圖；圖8是軌道電路最大長(zhǎng)度計(jì)算流程圖；圖9是實(shí)例一仿真模型電路；
圖10是實(shí)例一接收端電平U2隨漏泄電導(dǎo)G的變化曲線；圖11是實(shí)例一實(shí)測(cè)接收端的電壓變化曲線。
具體實(shí)施例方式
下面介紹“基于準(zhǔn)對(duì)角線矩陣的音頻軌道電路有限元仿真方法”的基本原理。
圖1是軌道電路的微分模型圖2是N個(gè)網(wǎng)絡(luò)鏈接的軌道電路的有限元算法模型在調(diào)整狀態(tài)下，一段L長(zhǎng)的軌道電路可視為N個(gè)下列網(wǎng)絡(luò)的鏈接共N個(gè)單元(軌道電路全長(zhǎng)為L(zhǎng)，每個(gè)單元的長(zhǎng)度為L(zhǎng)/N)。
在圖2所示的鏈型電路中，串臂阻抗為Zi(i＝1，3，5...2n-1)，并臂導(dǎo)納為Yj(j＝2，4，6...2n)，I2n-1是每個(gè)單元串臂電流。根據(jù)KVL、KCL及VCB定律，2n維網(wǎng)絡(luò)方程為 公式(1.1)中的系數(shù)矩陣具有特殊的形式準(zhǔn)對(duì)角線矩陣。為方便起見(jiàn)，記為[Z1...Y2n]，用克萊姆法則解上述矩陣方程xj＝Dj/D其中D＝|Z1...Y2n|即對(duì)應(yīng)于準(zhǔn)對(duì)角線矩陣的行列式，Dj為D的第j列用[U00...0 0]7取代所得的行列式；D1=U010···000Y21···000-1Z3···00··················000···Z2n-11000···-1Y2n=|Y2···Y2n|·U0]]>..................
D2n=Z110···0U0-1Y21···000-1Z2···00··················000···Z2n-10000···-10=-U0·(-1)2n-1=U0]]>輸出電壓U2n＝D2n/D＝U0/Z1...Y2n|............(1.2)輸入端輸入阻抗Zn＝U0/I1＝|Z1...Y2n|/|Y2...Y2n| (1.3)輸入端輸入功率Pi=U02Zi1····(1.4)]]>分路狀態(tài)下，列車將鋼軌兩端分路，因此將Y2n的值由g2n+jwc2n替換成1/Rf，分路狀態(tài)下的輸出電壓U2n=U0·1|Z1,Y2,...,Z2n-1,1/Rf|····(1.5)]]>顯然，從公式(1.1)-公式(1.5)式可知，音頻軌道電路的仿真計(jì)算可以歸結(jié)為準(zhǔn)對(duì)角線行列式的計(jì)算。
利用準(zhǔn)對(duì)角線行列式的遞推公式可以十分方便地利用計(jì)算機(jī)對(duì)準(zhǔn)對(duì)角線行列式進(jìn)行計(jì)算。設(shè)rn=|a1···an|=a1100···000-1a210···0000-1a31···00000-1a4···000························0000···an-2100000···-1an-110000···0-1an]]>⇒rn=an·rn-1+rn-2····(1.6)]]>公式(1.6)即為準(zhǔn)對(duì)角線行列式的遞推公式，由該遞推公式可以非常方便的計(jì)算準(zhǔn)對(duì)角線行列式的值。
如果將軌道電路分為N節(jié)，由上述遞推公式就可以得到r2n即|Z1...Y2n|，進(jìn)而得到所需參數(shù)。由此可以對(duì)分路狀態(tài)下和調(diào)整狀態(tài)下的軌道電路進(jìn)行仿真，還可以根據(jù)不同現(xiàn)場(chǎng)需要計(jì)算得到所需數(shù)據(jù)，如軌道電路分路靈敏度、軌道電路極限長(zhǎng)度等。
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明其步驟1.圖3是均勻參數(shù)仿真計(jì)算流程圖，其步驟是(1)輸入仿真電路參數(shù)輸入軌道電路的總長(zhǎng)度L(米)、軌道電路的節(jié)點(diǎn)數(shù)N，輸入鋼軌的電阻R0(歐姆/公里)、鋼軌的電感L0(毫亨/公里)、道渣漏泄電導(dǎo)G0(1/歐姆·公里)、道渣漏泄電容C0(微法/公里)。
(2)判斷電路類型選擇軌道電路電氣絕緣類型，這里提供兩種選擇S型、諧振型(即，UM71型)；(3)均勻電路參數(shù)計(jì)算(S型)首節(jié)電路參數(shù)加入電源內(nèi)阻；(UM71型)每100米單元節(jié)電路參數(shù)增加33μf電容；(4)計(jì)算并保存單元電路參數(shù)計(jì)算電路圖2(軌道電路的有限元算法模型)中的各個(gè)參數(shù)，如，Z1、Y2、Z3、Y4…Z2n-1、Y2n其中，Zi＝ri+jwli，i＝1，3，...，2n-1；Yi＝gi+jwci，i＝2，3，...，2n，將ri、li、gi、ci在界面中顯示出來(lái)；(5)選擇計(jì)算子程序；(6)計(jì)算選擇的參數(shù)，保存結(jié)果數(shù)據(jù)；選擇要輸出的結(jié)果包括輸出電壓、輸入阻抗、輸入功率、分路狀態(tài)下輸出電壓、軌道電路最大長(zhǎng)度(UM71型中沒(méi)有該結(jié)果選擇項(xiàng))。
根據(jù)需要用戶可在界面中選擇的想要看到的結(jié)果如果選擇“輸出電壓”，則調(diào)用“輸出電壓計(jì)算子程序”進(jìn)行計(jì)算和結(jié)果輸出；如果選擇“輸入阻抗”，則調(diào)用“輸入阻抗計(jì)算子程序”進(jìn)行計(jì)算和結(jié)果輸出；如果選擇“輸入功率”，則調(diào)用“輸入功率計(jì)算子程序”進(jìn)行計(jì)算和結(jié)果輸出；如果選擇“分路狀態(tài)下輸出電壓”，則調(diào)用“分路狀態(tài)下輸出電壓計(jì)算子程序”進(jìn)行計(jì)算和結(jié)果輸出；如果選擇“軌道電路最大長(zhǎng)度”，則調(diào)用“軌道電路最大長(zhǎng)度計(jì)算子程序”進(jìn)行計(jì)算和結(jié)果輸出。
2.圖4是輸出電壓計(jì)算流程圖，輸出電壓計(jì)算步驟是(1)接收計(jì)算所需要的參數(shù)輸入電壓U0；(2)行列式的值是根據(jù)遞推公式rn＝αn·rn-1+rn-2計(jì)算行列式|Z1...Y2n|值；(3)根據(jù)公式(1.2)計(jì)算輸出電壓U2n并顯示。
3.圖5是輸入阻抗計(jì)算流程圖，輸入阻抗計(jì)算步驟是(1)行列式的值是根據(jù)遞推公式rn＝αn·rn-1+rn-2計(jì)算準(zhǔn)對(duì)角線行列式的值|Y2，Z3，...，Z2n-1，Y2n|；(2)行列式的值是根據(jù)遞推公式rn＝αn·rn-1+rn-2計(jì)算準(zhǔn)對(duì)角線行列式的值|Z1，Y2，Z3，...，Z2n-1，Y2n|；(3)根據(jù)公式(1.3)，計(jì)算輸入端輸入阻抗Zi1=|Z1,Y2,...,Z2n-1,Y2n||Y2,Z3,...,Z2n-1,Y2n|.]]>4.圖6是輸入功率計(jì)算子程序，步驟是(1)接收計(jì)算所需要的參數(shù)輸入電壓U0；(2)調(diào)用輸入阻抗計(jì)算子程序來(lái)計(jì)算輸入阻抗Zi1；(3)根據(jù)根據(jù)公式(1.4)計(jì)算 5.分路狀態(tài)下的輸出電壓計(jì)算步驟如程圖7(1)接收計(jì)算所需要的參數(shù)輸入電壓U0、輪軸分路電阻Rf(歐姆)；(2)將Y2n的值由g2n+jwc2n替換成1/Rf，Z1、Y2、Z3、...、Z2n-1的值不變；(3)行列式的值是根據(jù)遞推公式rn＝αn·rn-1+rn-2計(jì)算準(zhǔn)對(duì)角線行列式的值|Z1，Y2，Z3，...，Z2n-1，1/Rf|；(4)根據(jù)公式(1.5)，計(jì)算分路狀態(tài)下的輸出電壓。
6.軌道電路最大長(zhǎng)度計(jì)算步驟如流程圖8(1)接收計(jì)算所需要的參數(shù)需要輸入的參數(shù)輸入電壓U0，每個(gè)單元節(jié)的長(zhǎng)度dL，最小輸出電壓Uomin；(2)計(jì)算輸出電壓剛好小于Uomin時(shí)，軌道電路有多少個(gè)單元k；程序中計(jì)算得到的k為輸出電壓剛好小于最小輸出電壓Uomin時(shí)的軌道電路單元數(shù)，即，k個(gè)單元節(jié)處的輸出電壓Uo小于最小輸出電壓Uomin，而k-1個(gè)單元節(jié)處的輸出電壓Uo大于最小輸出電壓Uomin，因此對(duì)應(yīng)于最大長(zhǎng)度的單元節(jié)數(shù)應(yīng)該為n＝k-1；(3)軌道電路的最大單元數(shù)n＝k-1；(4)計(jì)算軌道電路極限長(zhǎng)度lmax由lmax＝n*dL，可以計(jì)算得到軌道電路的最大長(zhǎng)度。
需要指出的是對(duì)于不同類型的軌道電路，行列式中對(duì)角線上的元素有不同的取值，正因?yàn)槿绱?，基于?zhǔn)對(duì)角線矩陣的有限元仿真算法具有廣泛的應(yīng)用前景。如UM71或ZPW-2000型軌道電路需要每隔一定距離添加補(bǔ)償電容，進(jìn)行仿真時(shí)只需要在補(bǔ)償電容所在單元將此電容加入Y值；又如采用四端網(wǎng)絡(luò)鏈接方法對(duì)軌道電路進(jìn)行仿真時(shí)，不可能對(duì)列車分路狀態(tài)進(jìn)行有效的動(dòng)態(tài)仿真計(jì)算，而采用準(zhǔn)對(duì)角線有限元仿真算法則可以對(duì)列車分路狀態(tài)進(jìn)行精確的動(dòng)態(tài)仿真，甚至可以對(duì)軌道電路進(jìn)行列車駛過(guò)該區(qū)間時(shí)接收端電平變化的動(dòng)態(tài)仿真。對(duì)于軌道電路的一次參數(shù)為非均勻參數(shù)的情況，只要獲得可靠的參數(shù)數(shù)據(jù)，并將它們輸入到計(jì)算模型中去即可。下面給出應(yīng)用實(shí)例實(shí)例一廣州地鐵1#線西朗站，軌道電路TC1201.軌道電路TC120段全長(zhǎng)(S聯(lián)接中點(diǎn)之間的距離)180米，現(xiàn)將它分成100節(jié)，每節(jié)的長(zhǎng)度為1.8米，仿真模型電路如附圖9所示模型參數(shù)說(shuō)明軌道電路的一次參數(shù)r0＝6歐/公里，l0＝1.348毫亨/公里，c0＝1.66微法/公里，g0＝0.1～1歐/公里 歐(隨機(jī)量)，模型參數(shù)r1＝3.5(內(nèi)阻)+0.0054＝3.5054歐，r3＝2×0.0054＝0.0108歐＝r5＝...＝r199，r201＝0.0054歐，l1＝1.21微亨，l3＝2×1.21＝2.42微亨＝l5＝...＝l199，l201＝1.21微亨，c2＝c4＝...＝c200＝2.988納法2.調(diào)整狀態(tài)計(jì)算在軌道電路入口電壓U1＝5伏，鋼軌電阻r0＝6歐/公里，鋼軌電感l(wèi)0＝1.348毫亨/公里，道床漏泄g0＝0.1～1/歐·公里，軌間電容c0＝55微法/公里條件下，仿真計(jì)算軌道電路的輸出電壓U2，計(jì)算結(jié)果列表如下


從而得出的U2(g0)曲線如附圖10所示。
在最不利條件下(U1min＝4.85伏，f＝16.5KHZ，g0＝1.5/歐·公里)為使U2≥300毫伏的軌道電路極限長(zhǎng)度Lmax＝83.4米。
3.仿真結(jié)果分析列車以20公里/小時(shí)時(shí)速駛過(guò)該段軌道電路時(shí)，實(shí)測(cè)接收端的電壓變化曲線如附圖11。在現(xiàn)場(chǎng)，接收端入口的放大倍數(shù)調(diào)整為30，所以軌道電路在調(diào)整狀態(tài)下的U2＝10.3伏/30＝343毫伏。仿真計(jì)算結(jié)果，在g0＝0.05/歐·公里下，U2＝326.090毫伏，誤差為4.9％。
權(quán)利要求
1.基于準(zhǔn)對(duì)角線矩陣的音頻軌道電路有限元仿真方法，其特征在于將一段L長(zhǎng)的軌道電路分為N個(gè)單元，每個(gè)單元的長(zhǎng)度為L(zhǎng)/N，組成網(wǎng)絡(luò)的鏈接，在鏈型電路中，每個(gè)單元串臂阻抗為Zi，i＝1，3，5...2n-1，并臂導(dǎo)納為Yj，j＝2，4，6...2n，將上述模型的電路列出準(zhǔn)對(duì)角線矩陣方程式如下U000···00=Z110···00-1Y21···000-1Z3···00··················000···Z2n-11000···-1Y2nI1U2I3···I2n-1U2n······(1.1)]]>Z110···00-1Y21···000-1Z3···00··················000···Z2n-11000···-1Y2n]]>縮寫為|Z1…Y2n|然后，將音頻軌道電路的仿真計(jì)算歸結(jié)為準(zhǔn)對(duì)角線行列式的計(jì)算，進(jìn)而得到輸出電壓U2n=D2n/D=U0/|Z1···Y2n|······(1.2)]]>輸入端輸入阻抗Zi1=U0/I1=|Z1···Y2n|/|Y2····Y2n·|····(1.3)]]>輸入端輸入功率Pi=U02Zi1·········(1.4)]]>分路狀態(tài)下的輸出電壓U2n=U0·1|Z1,Y2,···,Z2n-1,1/Rr|·········(1.5)]]>式中U0輸入電壓；U2n輸出電壓；Z1....Z2n-1各段阻抗；Y2....Y2n各段導(dǎo)納；I2n-1每個(gè)單元串臂電流；將輸出電壓計(jì)算、輸入阻抗計(jì)算等子程序存入計(jì)算機(jī)，利用計(jì)算機(jī)對(duì)軌道電路進(jìn)行仿真計(jì)算，其步驟是(1)輸入仿真電路所需的參數(shù)；(2)判斷電路類型；(3)均勻電路參數(shù)，計(jì)算單元電路參數(shù)；(4)選擇計(jì)算子程序；(5)由子程序計(jì)算并保存所需結(jié)果數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于準(zhǔn)對(duì)角線矩陣的音頻軌道電路有限元仿真方法，其特征在于輸出電壓計(jì)算步驟是(1)接收計(jì)算所需要的參數(shù)輸入電壓U0；(2)計(jì)算行列式|Z1…Y2n|值；(3)根據(jù)公式(1.2)計(jì)算輸出電壓U2n并顯示。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于準(zhǔn)對(duì)角線矩陣的音頻軌道電路有限元仿真方法，其特征在于輸入阻抗計(jì)算步驟是(1)算準(zhǔn)對(duì)角線行列式的值|Y2，Z3，...，Z2n-1，Y2n|；(2)算準(zhǔn)對(duì)角線行列式的值|Z1…Y2n|；(3)根據(jù)公式(1.3)，計(jì)算輸入端輸入阻抗Zi1=|Z1,Y2,···,Z2n-1,Y2n||Y2,Z3,···,Z2n-1,Y2n|.]]>
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于準(zhǔn)對(duì)角線矩陣的音頻軌道電路有限元仿真方法，其特征在于輸入功率計(jì)算步驟是(1)接收計(jì)算所需要的參數(shù)輸入電壓U0；(2)調(diào)用輸入阻抗計(jì)算子程序來(lái)計(jì)算輸入阻抗Zi1；(3)根據(jù)根據(jù)公式(1.4)計(jì)算輸入端
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于準(zhǔn)對(duì)角線矩陣的音頻軌道電路有限元仿真方法，其特征在于分路狀態(tài)下的輸出電壓計(jì)算步驟是(1)接收計(jì)算所需要的參數(shù)輸入電壓U0、輪軸分路電阻Rf；(2)將Y2n的值由g2n+jwc2n替換成1/Rf，Z1、Y2、Z3、...、Z2n-1的值不變；(3)計(jì)算準(zhǔn)對(duì)角線行列式的值|Z1，Y2，Z3，...，Z2n-1，1/Rf|；(4)根據(jù)公式(1.5)，計(jì)算分路狀態(tài)下的輸出電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于準(zhǔn)對(duì)角線矩陣的音頻軌道電路有限元仿真方法，其特征在于軌道電路最大長(zhǎng)度計(jì)算步驟是(1)接收計(jì)算所需要的參數(shù)需要輸入的參數(shù)輸入電壓U0，每個(gè)單元節(jié)的長(zhǎng)度dL，最小輸出電壓Uomin；(2)計(jì)算輸出電壓剛好小于Uomin時(shí)，軌道電路有多少個(gè)單元k；程序中計(jì)算得到的k為輸出電壓剛好小于最小輸出電壓Uomin時(shí)的軌道電路單元數(shù)，即，k個(gè)單元節(jié)處的輸出電壓U0小于最小輸出電壓Uomin，而k-1個(gè)單元節(jié)處的輸出電壓Uo大于最小輸出電壓Uonin，因此對(duì)應(yīng)于最大長(zhǎng)度的單元節(jié)數(shù)應(yīng)該為n＝k-1；(3)軌道電路的最大單元數(shù)n＝k-1；(4)計(jì)算軌道電路極限長(zhǎng)度1max由1max＝n*dL，可以計(jì)算得到軌道電路的最大長(zhǎng)度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于準(zhǔn)對(duì)角線矩陣的音頻軌道電路有限元仿真方法，是將一段L長(zhǎng)的軌道電路分為N個(gè)單元，每個(gè)單元的長(zhǎng)度為L(zhǎng)/N，組成網(wǎng)絡(luò)的鏈接，在鏈型電路中，每個(gè)單元串臂阻抗為Z
文檔編號(hào)G06F17/50GK1595394SQ20041001346
公開日2005年3月16日 申請(qǐng)日期2004年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月15日
發(fā)明者沈志凌, 吳汶麒, 李紅俠, 朱春芳, 劉新平, 架九彪, 鄭建利, 劉進(jìn), 肖雅君, 諸蓉萍, 枉楊 申請(qǐng)人:鐵道第四勘察設(shè)計(jì)院