随着世界经济的迅速发展,城市的规模、人口都在不断的膨胀扩大,交通运输能力急待提高,以城市快速轨道交通为主体配合其它交通工具形成一个综合的交通网络,是解决大城市交通问题的唯一途径。为了更好的设计和改进轨道电路系统,建立轨道电路的数字仿真和半实物仿真系统是必须的。本文针对目前比较流行的无绝缘轨道电路进行了一系列的研究,提出了一套完整的数字仿真与半实物仿真的实现方案。经比较,仿真系统的各种仿真结果与实物设备的测试结果具有良好的吻合性,证明了数字仿真模型的正确性和有效性,为课题将来的实用性打下了基础。本文还重点提出了数字仿真和半实物仿真之间的接口装置——可编程高频交流电子负载的设计与实现。本文研究的主要内容如下:轨道四端网的数字建模与仿真:在电路、电力及通信系统分析理论基础上,对整个轨道电路系统进行模型分块,可分为发送端传输电缆、发送端匹配变压器、发送端电气绝缘节、轨道四端网、接收端电气绝缘节、接收端匹配变压器、接收端传输电缆等。本文介绍了轨道四端网各种状态(调整状态、分路状态)的数学建模和算法分析和实现模块仿真的详细步骤。在数字建模的基础上,选择仿真软件,进行仿真实验,并将仿真试验结果与相应的、其可靠性已经得到证实的测量结果进行比较分析,检验仿真模型的准确性。轨道电路的半实物仿真:在轨道电路数字仿真的基础上,提出了半实物仿真系统。半实物仿真与接口,即首先研究轨道电路实物设备与计算机数字仿真的接口问题,提出采用模拟运算电路与数字仿真计算相结合的新方案。设计实现了数字仿真输入接口与输出接口装置,解决了轨道电路半实物仿真的接口难题。还讨论了作为接口电路核心技术的可编程高频交流电子负载的设计与实现问题。该系统既保留了数字仿真精度高,参数便于修改的优点,又具有模拟运算电路实时性好、相应快的优势,因此,整个系统具有良好的实时性。经测试,该系统在模拟的精度、响应的实时性等方面均满足轨道电路实验室半实物仿真试验的要求。