UM系列自动闭塞.ppt

1、,第三章 UM系列自动闭塞,第一部分 概述第二部分 UM71轨道电路 第三部分 UM2000数字轨道电路,主要内容,一、UM系列移频自动闭塞系统简介,法国引进的轨道电路制式，UM71和UM2000。,UM系列自动闭塞是以UM无绝缘轨道电路为基础的移频自动闭塞系统。,第一部分 概述,闭塞基础概念复习,1.区间、闭塞的概念 2.我国列车在区间内的行车方式 3. 闭塞的分类 4.我国现行的闭塞方式,机车信号,JT1-CZ2000型主体化机车信号车载系统,C2以上：,JT1-A/B型通用式机车信号,C2以下：,机车信号车载系统设备布线图,机车信号,6槽机箱结构，左至右分别为记录板插板、主机板A、主机板

2、B、连接板、电源板一、电源板二,机车信号主机,主机板完成信号的接收及输出工作。 连接板实现电源分配、主机状态显示、并口输出的双套切换等功能。 记录板实现在机车运行过程中的有关动态信息地采集、记录，并通过U盘作为转存介质进行读取。,两块主机板、两块电源板、双路接收线圈构成双套热备冗余系统。,机车信号,机车信号显示机,接线盒插座信号含义,机车信号机显示含义,一、UM71概述,UM71的U为通用 M为调制 71指1971年研制成功。,第二部分 UM71轨道电路,载频频率选择 下行：上行： 1700 2000 2300 2600,二、UM71信息特征,设置目的：防止绝缘失效，信号设备错误动作。,1、载

3、频使用,载频分配,（3）频偏：11 Hz,（4）载频选择分析,二、UM71信息特征,1、载频使用,1）太低，电气元件不好做，抗干扰能力低；太高，轨道电路衰耗大。1700-2600在音频范围内，且此波段牵引电流的强度很弱，系统抗干扰能力强。,2）频偏小。信号能量集中在中心频率附近，可以远离邻线和邻区段干扰。,2、低频使用 （1）共计18种：10.3、11.4、12.5、13.6、14.7、15.8、16.9、18、19.1、20.2、21.3、22.4、23.5、24.6、25.7、26.8、27.9 、29Hz。呈等差数列，公差1.1 Hz。 （2）我国使用14种。没有使用是：21.3、23.

4、5、25.7、27.9 Hz。,讨论：假设低频信号的频率为29 Hz，载频为1700 Hz ，移频信号应该是什么样的呢？,t,三、 UM71自动闭塞在我国铁路的运用,首先在京广线郑武段开通，后推广使用； 目前应用于京广线、沈山线、京山线、广深线、朔黄铁路等线路。,1、郑武段低频频率使用情况表,区间正向运行时的低频使用（以客车为例）,F17,F12,F15,F16,F7,F1,区间反向运行时的低频使用（以客车为例）,H,L,L,LU,U,L,H,LC,01,70A,90A,120A,00,29Hz,F1,24.6Hz,14.7Hz,10.3Hz,13.6Hz,11.4Hz,F14,F5,F18,

5、F15,F17,80/65,100/75,130/90,130/90,110/80,95/65,130/90,130/90,25/25,区间一个闭塞分区一段轨道电路，中间不加分割点。,进站及站内的低频使用（以客车为例）,2、京郑段低频频率使用情况表,区间正向运行时的低频使用（以客车为例）,F17,H,U,H,LU,L,L,LC,120A,90A,01,00,11.4Hz,13.6Hz,16.9Hz,22.4Hz,29Hz,F12,F15,F7,F1,区间反向运行时的低频使用（与正向相同）,进站及站内的低频使用（以客车为例）,90A,16.9Hz,F12,00S,20.2Hz,F9,3、广深线低

6、频频率使用情况表,区间准高速运行时的低频使用（以客车为例）,F17,H,U,H,LU,L,L,L,LC,AT,120A,90A,01,00,11.4Hz,13.6Hz,10.3Hz,15.8Hz,24.6Hz,29Hz,F18,F15,F13,F5,F1,区间普速运行时的低频使用（以客车为例）,L,14.5A,16.9Hz,F12,进站及站内的低频使用（以客车为例）,4、沈山线低频频率使用情况表,区间正向运行时的低频使用（以客车为例）,区间反向运行时的低频使用（只发27.9Hz的低频码F2，按站间自动闭塞运行）,一个闭塞分区两段轨道电路，中间加有分割点 （电气绝缘节），不设信号机，只设间距28

7、m的反向标志牌。,进站及站内的低频使用（以客车为例）,LL,14.7Hz,F14,F17,U,L,L,U2,11.4Hz,13.6Hz,F15,LU,LU,(c)进直出弯,18Hz,F11,UU,L,5、京山线低频频率使用情况表,区间正向运行时的低频使用（以客车为例）,区间反向运行时的低频使用（只发27.9Hz的低频码F2，按站间自动闭塞运行）,进站及站内的低频使用（以客车为例）,11.4Hz,四、UM71轨道电路构成,室内设备,认识设备,发送器,接收器,轨道继电器,空芯线圈SVA,匹配单元,补偿电容,区间补偿电容的安装位置,与钢轨连接处,与钢轨连接处,电气绝缘节原理图,电气绝缘节,并联谐振

8、“f1” 端的BA1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。 串联谐振 “f1”端的BA1对“f2”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“f2” 信号进入本轨道电路区段 。,室内设备,调谐单元分为F1型和F2型两类,四种型号（V1F1、V2F1、V1F2、V2F2）,BA1,BA2,调谐单元的配置与安装,通过多芯带护套的铜线安装在钢轨上。 BA在维护过程中主要钢轨的塞钉是否牢固，只测不检，故障报废。,调谐单元的故障判断,故障类型：BA中的电感

9、或电容发生故障时，都会影响本轨道电路正常工作。 判断方法：利用该BA必对相邻轨道的频率产生串联谐振的原理，把表的测试频率调整到相应区段的频率，分别测BA的电容和电感电压，如果不相等，则更换BA。,空心线圈,由直径为1.53mm的19股铜丝绕成的无铁芯线圈，铜线截面为35mm2，线圈中点有一抽头，单圈可通过100A电流，中点抽头可通过200A电流，空芯线圈通过大电流时不会产生磁饱和。,1、在电化牵引区段，平衡牵引电流的回流，减少干扰。 2、对上、下行线路间的两个SVA做等电位连接后接地，平衡两线间的牵引电流，可保证维修人员的安全。 3、与调谐单元配合，保证调谐区工作的稳定。,SVA,空芯线圈的作

10、用：,空芯线圈的安装,通过螺栓固定在轨道旁的基础上，通过带绝缘护套的多芯铜线与两根钢轨相连。多芯铜线长度为3M和1.5M。为保证安全每边通常使用两根；一根焊接在固定的轨低上部，另一根采用塞钉固定在轨腰上。 SVA和BA一样，只检测不修，故障报废。,其他轨道电路主要部件,带模拟电缆的匹配变压器TAD-LFS,TAD-LFS,1、内部结构示意图,(1)隔离、变压； (2)调整电缆长度，实现电缆长度一致化，长度总计7.5km，简化了轨道电路工作状态的调整。 (3)当列车运行方向改变时，电缆不用再调整。,1、作用：,2、作用：,端子使用： （1）V1、V2为连接调谐单元BA的端子，经调谐单元至钢轨；

11、（2）E1、E2为连接电缆端子，经PTYL23-1电缆至室内； （3）端子1、215、16为模拟电缆调整端子； （4）P1、P2和L1、L2为内部连接端子。,(1)根据调整表，连接不同的端子，可调出0-7.5km的电缆模拟量。(2)电缆长度超过7.5km时，首先将送、受电端电缆总长度调整为同样长度。然后按电缆增加0.51.5km时，接收等级提高1级调整。当电缆增加1.5-2.5km时，接收等级提高两级。电缆增加指送、受电缆增加之和。,举例,若TAD-LFS距信号楼距离为2300m，TAD-LFS该怎样调整？ 分析：电缆长度2300m，需要补充为 7500-2300=5200m。 可选1Km和4

12、Km电缆模拟网络,补充5Km的长度。,设备安装,补偿电容,补偿电容,1、作用 （1）保证轨道电路的传输距离。 （2）保证接收端有较高的信干比，改善了接收器和机车信号的工作。 （3）改善了对断轨状态的检查。,2、设置：每100m补偿一次,3、容量：33F。,电容的维护,补偿电容故障判断,故障：电容短路、断线、容量变小或塞钉松动等。 判断方法：因电容特性根据容抗变化来确定，故用选频表对电容两端（轨面上）电压及通过电容的电流进行测试。 （正常时，其比值关系符合下表。偏差较大时，电容故障。此项工作应首先检查塞钉接触良好。）,电缆型号与使用原则,1.型号：使用ZCO3型和中国PZYL22-1(现为PTY

13、L22-1)型电缆 2. 使用原则： （1）相同频率的信号线对，不能设在同根电缆内。 （2）上、下行并置点的送、受电端芯线，因频率不同，可以合用一根电缆。,区间通过信号机：UM71区间通过信号机灯位自上至下为绿、红、黄，显示为L、LU、U、H四种。,发送器,一、作用 1.产生18种“TBF”低频信号。 2.产生由低频信号调制的4种“f 0”载频的移频信号。 3.经放大后产生足够大的输出功率。 4.用于调整轨道电路。 二、型号：四种 1700Hz(V1F1) 2000 Hz(V2F1) 2300 Hz(V1F2) 2600 Hz(V2F2),发送器结线图,1.A+、A1+为+24V电源引入端，A

14、-、A1-为-24V电源引入端。 2.S1、S2为功放输出端。 3.C为电源+24V。为低频编码公用端。F1-F18为29-10.3Hz外接端子。,4. 1、2、3、4、5、9、11、12为功放输出调整端。S1-12、S2-11内部已连好。,现场情况：区间多用第5档77V，,发送器底座后视图,1.底座后视图使用端子 A+、A1+为+24V电源引入端，A-、A1-为-24V电源引入端。 S1、S2为功放输出端。 T1、T2为功放输出测试端。 C为电源+24V。为低频编码公用端。 F1F18 为2910.3Hz外接端子。 1、2、3、4、5、9、11、12为功放输出调整端。S1-12、S2-11内

15、部已连好。 M为机壳2000V耐压测试。 2.四种发送器不能通用。 鉴别销号不同。,发送器鉴别销使用,接收器,二、型号：四种 1700Hz(V1F1) 2000 Hz(V2F1) 2300 Hz(V1F2) 2600 Hz(V2F2) 不能通用,一、作用 检查轨道电路空闲； 区分不同载频的移频信号； 检查低频信号； 调整轨道电路 向轨道继电器提供电源,接收器结线图,1) A+、A-为24V正、负电源引入端。 2) L+、L-为接轨道继电器的L+、L-引入端。 3) V1、V2、为轨道受端电缆引入端。 4) R1、R2为限入接线端。 5) R3R10为输入轨道接收电平调整端共73个等级。 6)

16、C、C2、C1为延时连接端. C-C2延时2.1-2.7s，C-C1延时0.2-0.5s。,接收器电平调整,调整的目的：使UR1R2不小于240mv,接收器鉴别销使用,接收器底座,(1)设置：每区段一台，与FSQ、JSQ在同一组合内，只有一种 型号，与频率无关。直流继电器。 (2)作用：它是JSQ的执行元件，用来反映轨道电路的空闲与否。 (3)外接端子： L+，L-，继电器线圈，250，与接收器L+，L-相连。 M18，中接点8个； T1、3、5、7前接点4个； R2、4、6、8后接点4个。 它有4组前接点: 它有4组后接点：,轨道继电器,（4）电器参数 额定电压:24V,实测JSQ输出25-

17、28V,略大于24V. 线圈直流电阻:25012.5（15时） 最大吸起电流:64mA;最大吸起电压:25064=16V 最小落下电流:20mA 最小落下电压:20250=5(V),轨道继电器,轨道继电器鉴别销使用,编码一样，均为123,常用仪器仪表,采用菜单方式进行测试项目选择，方便快捷。,也叫钳流表，采用ABS塑料外壳，重700克，携带方便。,UM71轨道电路正常使用指标,（1）A+ A-电源电压为22.5-28.8V。 （2）轨道电路正常工作状态时，接收器R1R2的电压应大于240mv，继电器电压大于16V，电流大于64mA； （3）用0.15分路电阻在轨道电路任一处分路，接收器R1R2

18、的电压应小于130mV，继电器电压应小于5V，电流小于20m A 。 （4）机车入口电流在1700HZ，2000HZ，2300HZ时应大于500mA，2600HZ时应大于450mA。点式环线电流应大于2A，点式监督继电器电压应大于15V。,发送器测试,测试位置,发送功出和电源测试,编码条件测试,使用选频表,测试电流值 使用卡流表,22.5-28.8V,接收器测试,电源测试,测试R1R2,大于240mv,22.5-28.8V,电缆模拟网络测试,电缆模拟网络在室内JTC架上，与接收器连接的是R1R2和发送器连接的是E1E2. 测试时使用选频表在JTC架后面测试。,分线盘测试,C3G2区段的发送电压

19、,C3G2区段的接收电压,室外TAD的测试,E1,E2,测试E1E2,测试V1V2,室外TAD的测试,轨面电压测试,送端轨面电压测试,受端轨面电压测试,距离引接线1米处测量,距离引接线1米处测量,室外轨道电路区段内每个补偿电容的测试项目为：过容电流、电容前电压Vc前、电容端电压Vc端、电容后电压Vc后。,补偿电容测试,最简单的办法是直接用钳型表测试电容的电流。 正常情况下，电容回路中的电流为0.52A之间，靠近发送端的电流比靠近接受端的电流大。 经常发生的故障是电容开路，此时电流为0。,1) 电容端电压Vc端（测试点在电容塞钉头坐标处）和电容前电压Vc前、电容后电压Vc后（测试点距电容坐标约1

20、m左右）3个数据正常时是逐渐升高的，升高幅度约为0.050.1V.,2）第一个补偿电容对轨道电路影响较大，故障时可以造成红光带。,2. 补偿变化规律分析和实测表明：,补偿电容电压曲线,根据某区段实测，电容两端电压、电容电流测量值如下： C1 : 2.8 V， 1.32 A C2 : 2.4 V， 1.05 A C3 : 2.0 V， 0.97 A C4 : 1.86 V， 0.87 A C5 : 1.95 V， 0.94 A C6 : 1.67 V， 0.78 A C7 : 1.44 V， 0.7 A C8 : 1.58 V， 0.78 A C9 : 1.4 V， 0.65 A C10: 1.

21、1 V， 0.5 A C11: 1.24 V， 0.58 A C12: 1.0 V， 0.45 A,入口电流测试,机车入口电流在1700HZ，2000HZ，2300HZ时应大于500mA，2600HZ时应大于450mA,原理图,示意图,京秦线200km/h、双红灯区段的段甲岭站至蓟县南的设备,轨道电路故障处理程序,故障按地点分：室内、室外和电缆故障 按影响范围：大面积故障和局部区段故障 按发生故障原因分： 1.自然现象引起的故障 2.外界干扰引起的故障 3.材质不良引起的故障 4.维修不良引起的故障 5.违章作业引起的故障,室内故障 查找程序图,室外故障 查找程序图,室内设备故障处理程序例,室

22、外设备故障处理程序,故障处理案例,室内故障案例,室外故障案例,室内故障案例,信号机械室全部红光带,案例二：某站S行线某段轨道电路故障,值班人员发现QKZ和QKF无直流，后发现熔断器断后更换后又故障。,信号工长发现端子松动造成，紧固后不再发生。,过程：,案例三：某站由于ZFJ插接不良，引起该车站管内UM71轨道电路故障,过程：某站D2G故障，值班员测试分线盘无功出，测试发送器也没有功出，更换发送器后（没有插好），故障没有恢复，测试电源时测错端子，怀疑保险问题，更换保险故障没有恢复，而且错误更换（10A换成3A） 。,案例四：发送盒故障的分析和处理,室外故障案例,判断室外故障,案例一：某站D5G红

23、光带,分析：轨道电路引接线松动引起。 另外，长引接线顺轨枕穿越多个轨底，由于道床高低不一，轨枕头与头不对称，引接线在穿越另一轨底时，就会暴露在低道床的轨底下，使之与轨底相连，产生红光带。,在室外测试时，发现第五个电容容量不够，没有更换造成故障,送端第一个电容引接线断。,案例二：电容不良、缺少引起的室外故障,过程：,案例三：由于工务绝缘垫绝缘不良造成漏泄大引起的UM71红光带,过程：用兆欧表测试电阻发现，新绝缘垫电阻较低，绝缘不良。,过程：接收器端接收电压200mV，而正常350mV。 经查找为室外检查引接线时，将铁丝固定在工务段弹簧扣件上造成。,案例四：由于误操作造成的UM71红光带,分析：,

24、第三部分UM2000轨道电路,为数字编码无绝缘轨道电路。 UM-2000系统组成 室内设备和室外设备两大部分。 1) 室内部分由发送器、接收器、方向电路板、电源板及模拟电缆板组成； 2)室外部分由电气绝缘节JES（一个电气绝缘节由两个调谐单元BU、两个补偿调谐单元DB、一个空心线圈SVAC和钢轨组成）、补偿电容器、钢轨、电缆及匹配变压器TAD组成。,UM2000轨道电路组成示意图,1. 电气分隔原理 UM2000 无绝缘轨道电路采用的电气绝缘节(又称为调谐区)，主要包括两个通用调谐单元BU，1个空心线圈SVAC和1段钢轨。电气绝缘节的长度根据线路条件而定。秦沈客运专线电气绝缘节的长度有两种，

25、分别为桥面19.2m 和非桥面20.4m。,4 种通用BU，每个BU 包括1个“零阻抗”和1 个“极阻抗”，对本区段的频率呈现极阻抗，对相邻区段的频率呈现零阻抗，既可用于发送，又可用于接收。 较低频率轨道电路(1700，2000 Hz)，设置L、C二元件组成的BU； 较高频率轨道电路(2300，2600 Hz)，设置L、C、C三元件组成的BU。,电气分隔原理,2. 各部分的作用 补偿调谐单元的作用：当调谐单元故障时，代调谐单元工作。当调谐单元正常工作时，起补偿调谐及电容的作用，使系统工作更可靠。,2. 各部分的作用 空心线圈SVAC的作用： 作为谐振回路的电感，提高电气绝缘节（JES）谐振的品

26、质因素； 平衡两钢轨中的牵引电流，它的中心点可与相邻相应的空心线圈的中心点做等电位连接，平衡两钢轨中牵引电流，保证设备及人身安全。,匹配变压器（TAD）的作用：实现电缆与轨道电路的匹配连接。 补偿电容器的作用：补偿钢轨电感对轨道信号传输的影响，延长轨道电路的长度；使钢轨中有足够强度的信号电流，提高信干比，保证机车信号设备及轨道电路可靠工作。,发送器的作用：产生低频信息（TBF）及载频为f0 的移频信号，并对信号进行放大。 接收器的作用：检查轨道电路空闲，区分不同载频的移频信号，检查低频信号。通过比较从轨面收到的信号与从发送板回读的信号来判断轨道电路的状态，提高轨道电路工作的可靠性。,方向板的作

27、用：接收BIP的指令，改变发送器、接收器的方向，从而实现双向运行。 模拟电缆板的作用：通过板上的模拟电缆线（补偿网络）将不同长度的室外电缆补充至同一长度，简化了轨道电路的调整，同时使改变运行方向的电路得以简化。,调谐单元BU 的作用：对本区段的信号频率呈容性，该电容与调谐区钢轨和空心线圈的电感并联谐振，呈现较高的阻抗，可减少对本区段信号的功率损耗。对相邻区段信号频率串联谐振，呈现较低的阻抗，可以阻止相邻区段的信号进入本区段，以此实现两相邻轨道电路的电气隔离。,3. 轨道电路主要技术参数 （1）分路电阻：0.15 ； （2）分路电流：站内道岔区大于1.6 A、其它区段 大于0.8 A； （3）道

28、床电阻：区间2.0 km，站内道床电阻： 1.5 km。 （4）根据上述参数确定轨道电路极限长度，区间轨道电路：两端均为电气绝缘节时极限长度为1200m；一端为电气绝缘节，另一端为机械绝缘节，或两端均为机械绝缘节时为1000m。,站内无岔区段轨道电路：一端为电气绝缘节，另一端为机械绝缘节，或两端均为机械绝缘节时极限长度为800 m，但是当邻线同频时，轨道电路极限长度缩短为450m。 站内道岔区段轨道电路：一端为电气绝缘节，另一端为机械绝缘节，或两端均为机械绝缘节时极限长度为450m。 正线特殊轨道区段：为了保证车载设备信息的完整接收，在两端为机械绝缘节时正线轨道电路长度必须大于155m。,5.编码规则 UM2000无绝缘轨道电路地车间的信息传输，采用移频键控FSK的调制方式，由27 位数字编码组成，最前边6位为循环冗余校验码(CRC)，最后3位为预留信息码位，中间18位为实际使用信息位，其中包括坡度信息4位、目标距离信息6位和速度信息8位。,UM 2000用27个低频信号0.88、1.