ZPW-2000A区间轨道电路学习资料

第一章ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述一、概述：1.载频、频偏的选择：我国于20世纪90年代初引进法国高速铁路的UM71移频自动闭塞设备，并在此基础上结合我国国情研制了更加适应我国铁路的区间移频自动闭塞设备，该设备即为目前铁道部推广使用的ZPW-2000无绝缘轨道电路移频自动闭塞设备。ZPW-2000无绝缘轨道电路移频自动闭塞低频、载频延用了UM71技术。载频分别为四种：1700HZ、2000HZ、2300HZ、2600HZ。其中上行线使用2000HZ和2600HZ交替排列，下行线用1700HZ和2300Hz交替排列。移频自动闭塞以移频轨道电路为基础，用钢轨传递移频信息。它是一种选用频率参数作为信息的制式，利用调制方法把规定的调制信号（低频信息）搬移到载频段并形成振荡，由上下边频构成交替变化的移频波形，其交替变化的速率就是调制信号频率。其信息特征就是不同的调制信号频率。频偏Δf为11HZ。低频调制信号Fc(低频信息)从10.3HZ至29HZ按1.1HZ递增共18种。即这18种低频信息分别为：10.3HZ、11.4HZ、12.5HZ、13.6HZ、14.7HZ、15.8HZ、16.9Hz、18HZ，19.1HZ、20.2HZ、21.1H2、22.4HZ、23.5HZ、24.6HZ、25.7HZ、26.8HZ、27.9HZ、29HZ。在低频调制信号作用下，一个周期内，信号频率发生f1、f2来回变化。其中f1=f0-Δf，f2=f0+Δf。显示发送的低频码（HZ）信号显示含义通过或出站信号机HU码26.8前方闭塞分区有车占用U码16.9(次架信号机显示H)前方只有1个闭塞分区空闲U2码14.7(次架信号机显示UU)次架为进站信号机开放双黄信号U2S码20.2(次架信号机显示USU)次架为进站信号机开放黄、闪黄信号LU码13.6前方只有2个闭塞分区空闲L码11.4前方有2以上闭塞分区空闲进站信号机HU码26.8进站信号关闭HB码24.6进站开放引导信号UU码18进站开放侧线停车信号U码16.9进站开放正线停车信号U2码14.7(出站信号开放)列车“直进”“弯出”通过UUS码19.1经18号道岔侧线通过LU码13.6出站信号开放黄灯信号L码11.4正线通过信号18信息的显示意义载频fo选得较高(1700HZ-2600HZ)。在这些频段上，牵引回归电流的强度已经很弱。因此，ZPW-2000A移频轨道电路在电气化区段的抗于扰能力比较强。频偏Δf选为11HZ。由于频偏较小，信号能量集中在中心频率附近，远离邻线和邻区段的干扰。在每个闭塞分区的钢轨中传输的移频信息，实际上是频率为中心载频的下边频f1和上边频f2的两个交替变换的正弦交流信息，即f1、f2在单位时间内频率变换的次数由低频调制信号Fc决定。3.基本工作原理：在移频自动闭塞区段，移频信息的传输，是按照运行列车占用闭塞分区的状态，迎着列车的运行方向，自动地向各闭塞分区传递信息的。如图所示，若下行线有两列列车A、B运行，A列车运行在1G分区，B列车运行在5G分区。由于1G有车占用，防护该闭塞分区的通过信号机7显示红灯，这时7信号点的发送设备自动向闭塞分区2G发送以26.8Hz调制的中心载频为2300Hz的移频信号。当5信号点的接收设备接收到该移频信号后，使通过信号机5显示黄灯。此时5信号点的发送设备自动地向闭塞分区3G发送以16.9Hz调制的中心载频为17000Hz的移频信号。当3信号点的接收设备接收到该移频信号后，使通过信号机3显示绿黄灯。同理，3信号点的发送设备又自动地向闭塞分区4G发送以13.6Hz调制的中心载频为2300的移频信号，当1信号点的接收设备接收到此移频信号后，使通过信号机1显示绿灯。1信号点的发送设备会自动向5G发送11.4HZ调制1700HZ的移频信号。由于续行列车B已进入5G分区，该区段的接收设备接收不到11.4HZ调制1700HZ的移频信号，防护后续区段的信号机点红灯。道理同1G区段。此时B车司机可按绿灯显示定速运行。如果列车A由于某种原因停在1G分区续行列车B进入3G分区时，司机见到5信号机显示黄灯，则应注意减速运行。当续行列车B进入2G分区时，由于信号机7显示红灯，司机使用常用制动措施，使列车B能停在显示红灯的信号机的前方。这样，就可根据列车占用闭塞分区的状态，自动改变地面信号机的显示，准确地指挥列车的运行，实现自动闭塞2.ZPW-2000A的发展历程：ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞是在法国UM71无绝缘轨道电路技术引进、国产化基础上，结合国情进行的技术再开发。前者较后者在轨道电路传输安全性、传输长度、系统可靠性、可维修性以及结合国情提高技术性能价格比、降低工程造价上都有了显著提高。该系统自1998年开始研究。2000年10月底，针对郑州局、南昌局接连两次发生因钢轨电气分离式断轨，轨道电路得不到检查，客车脱轨的重大事故，该系统提出了解决“全程断轨检查”等四项提高无绝缘轨道电路传输安全性的技术创新方案，获得了铁道部运输局、科技司的肯定。2001年，针对郑-武UM71轨道电路雨季多处“红光带”，该系统围绕“低道碴电阻道床雨季红光带”问题，通过对轨道电路计算机仿真系统的开发，提出了提高轨道电路传输性能的一系列技术方案，从理论和实践结合上实现了传输系统的技术优化。2002年5月28日，该系统通过铁道部技术鉴定，确定推广应用。2002年10月17日至今，该系统对适用于地下铁道短调谐区ZPW-2000技术方案进行了运用试验，情况良好。ZPW-2000A无绝缘轨道电路由较为完备的轨道电路传输安全性技术及优化的传输系统参数构成。国家知识产权局已受理了有关“钢轨断轨检查”、“多路移频信号接收器”······等8项专利，成为我国目前安全性高、传输性能好、具有自主知识产权的一种先进自动闭塞制式，为“机车信号做为主体信号”创造了必备的安全基础条件。1.1ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞系统特点充分肯定、保持UM71无绝缘轨道电路整体结构上的优势。解决了调谐区断轨检查，实现轨道电路全程断轨检查。减少调谐区分路死区。实现对调谐单元断线故障的检查。实现对拍频干扰的防护。通过系统参数优化，提高了轨道电路传输长度。提高机械绝缘节轨道电路传输长度，实现与电气绝缘节轨道电路等长传输。轨道电路调整按固定轨道电路长度与允许最小道碴电阻方式进行。既满足了1Ω·km标准道碴电阻、低道碴电阻最大传输长度要求，又为一般长度轨道电路最大限度提供了调整裕度，提高了轨道电路工作稳定性。用SPT国产铁路数字信号电缆取代法国ZCO3电缆，减小铜芯线径，减少备用芯组，加大传输距离，提高系统技术性能价格比，降低工程造价。采用长钢包铜引接线取代75mm2铜引接线，利于维修。系统中发送器采用“N+1”冗余，接收器采用成对双机并联运用，提高系统可靠性，大幅度提高单一电子设备故障不影响系统正常工作的时间。1.2ZPW-2000A型无绝缘轨道电路系统构成1G（F1）调谐单元调谐单元调谐单元空心线圈Δ相当总长10km匹配变压器SPT电缆电缆模拟网络相当总长10km室内匹配变压器SPT电缆电缆模拟网络室外电缆模拟网络SPT电缆匹配变压器补偿电容主轨道电路调谐区（短小轨道电路）1600mm3600mmΔ/2空芯线圈机械绝缘节接收发送GJ接收站防雷站防雷站防雷Δ/2（XGJ、XGJH）（XG、XGH）1.2.1室外部分1．调谐区（JES—JES）：按29m设计，实现两相邻轨道电路电气隔绝。2．机械绝缘节：由“机械绝缘节空心线圈”与调谐单元并接而成，其节特性与电气绝缘节相同。3．匹配变压器：一般条件下，按0.25～1.0Ω·km道碴电阻设计，实现轨道电路与SPT传输电缆的匹配连接。4．补偿电容：根据通道参数兼顾低道碴电阻道床传输，考虑容量。使传输通道趋于阻性，保证轨道电路良好传输性能。5．传输电缆：SPT型铁路信号数字电缆，Φ1.0mm，一般条件下，电缆长度按10km考虑。根据工程需要，传输电缆长度可按12.5km、15km考虑。6．调谐区设备引接线：采用3600mm、1600mm钢包铜引接线构成。用于BA、SVA、SVA’等设备与钢轨间的连接。1.2.2室内部分1．发送器：用于产生高精度、高稳定移频信号源。系统采用N+1冗余设计。故障时，通过FBJ接点转至“＋1”FS。2．接收器：接收器除接收本主轨道电路频率信号外，还同时接收相邻区段小轨道电路的频率信号。上述“延续段”信号由运行前方相邻轨道电路接收器处理，并将处理结果形成小轨道电路轨道继电器执行条件（XG、XGH）送至本轨道电路接收器，做为轨道继电器（GJ）励磁的必要检查条件（XGJ、XGJH）之一，见下图XG、XGH1GJ3GJXGJ、XGJHG、GHG、GHXG、XGH调谐区短小轨道本轨道电路邻轨道电路主轨道JSFSCPU2CPU1JSCPU2CPU1综上，接收器用于接收主轨道电路信号，并在检查所属调谐区短小轨道电路状态（XGJ、XGJH）条件下，动作本轨道电路的轨道继电器（GJ）。另外，接收器还同时接收邻段所属调谐区小轨道电路信号，向相邻区段提供小轨道电路状态（XG、XGH）条件。系统采用成对双机并联运用方式。3．衰耗：用于实现主轨道电路、小轨道电路的调整。给出发送接收故障、轨道占用表示及发送、接收用＋24电源电压、发送功出电压、接收GJ、XGJ测试条件。4．电缆模拟网络：设在室内，按0.5、0.5、1、2、2、2×2km六段设计，用于对SPT电缆的补偿，总补偿距离为10km。1.2.3系统防雷系统防雷可分为室内室外两部分：1.室外：防护从钢轨引入雷电信号，含横向、纵向。横向：为压敏电阻；纵向：一般可通过空心线圈中心线直接接地进行纵向雷电防护。2.室内：防护由电缆引入的雷电信号，设在电缆模拟网络盘内。横向：为带劣化显示的压敏电阻，限制电压在～280、10KA以上。纵向：利用低转移系数防雷变压器进行防护。第二章ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞系统电路原理2.1电气绝缘节2.1.1作用：电气绝缘节由调谐单元、空芯线圈及29m钢轨组成。用于实现两相邻轨道电路间的电气隔离，即完成电气绝缘节的作用。2.1.2简要工作原理电气绝缘节长29米，在两端各设一个调谐单元（下称BA），对于较低频率轨道电路（1700、2000Hz）端，设置L1、C1两元件的F1型调谐单元；对于较高频率轨道电路（2300、2600Hz）端，设置L2、C2、C3三元件的F2型调谐单元。见下图14.5m29m钢轨F2＝2300（2600）Hz轨道电路A1SVAF2L1C1F1L2C2C3F1＝1700（2000）Hz轨道电路“f1”（f2）端BA的L1C1（L2C2）对“f2”（f1）端的频率为串联谐振，呈现较低阻抗（约数十毫欧姆），称“零阻抗”相当于短路，阻止了相邻区段信号进入本轨道电路区段，见图（C）左端（图（b）右端）。“f1”（f2）端的BA对本区段的频率呈现电容性，并与调谐区钢轨、SVA的综合电感构成并联谐振，呈现较高阻抗，称“极阻抗”（约2欧），相当于开路。以此减少了对本区段信号的衰耗。f1f2LsL1C1L2C2C3（a）L/4f1L2C2对f1串联谐振得到低阻抗（b）112111CLCCC与以右电感并联谐振取得高阻抗L1C1对f2串联谐振得到低阻抗f2（c）222231CLLC3C3与以左电感并联谐振得到高阻抗2.1.3BA工作稳定性L1、L2采用U型磁性瓷，为降低温度系数，间隙垫有环氧薄片。为使电感与电容（C1、C2、C3）达到较好的温度补偿，U型磁性瓷上下固定采用了金属弹簧方式。当温度升高时，弹簧拉力减弱，使电感增加受到一定程度抵消。电容选择应具有温度系数小，工作稳定，损耗角小，高频工作可靠的特点。电感线圈选用多股电磁线绕制，以减少高频下的电阻。与钢轨的引接线采用3600mm，1600mm钢包铜引接线，与钢轨采用塞钉连接方式，接触电阻＜50μΩ。2.1.4空芯线圈1.空芯线圈：在无绝缘轨道电路区段