改进型UM71无绝缘轨道电路工作原理.doc

改进型UM71无绝缘轨道电路工作原理单位：朔黄铁路肃宁分公司运输生产科姓名：幺永平、王世强日期：2004年12月22日第一节 自动闭塞的基本概念31.1 定义31.2 特点31.3 效果31.4 按自动闭塞行车的示意图31.5 自动闭塞的种类41.6 朔黄和京郑UM71自动闭塞简介4第二节 UM71无绝缘轨道电路52.1自动闭塞轨道电路的作用52.2 UM71无绝缘轨道电路工作原理52.2.1 移频信号及其传输原理52.2.2 UM71制式的移频信号52.2.3 电气绝缘节原理7第三节 UM71无绝缘轨道电路的组成及器材113.1 UM71无绝缘轨道电路组成113.2器材123.2.1发送器123.2.2 接收器143.2.3 轨道继电器153.2.4模拟电缆网络153.2.5调谐匹配单元183.2.6 空心线圈203.2.7 补偿电容21第四节 轨道电路的调整224.1 轨道电路参数指标224.2 轨道电路调整表软件234.3 轨道电路的最大传输长度24 27第一节 自动闭塞的基本概念1.1 定义自动闭塞是根据列车运行，闭塞分区占用情况，自动变换通过信号机的灯光显示，司机凭信号机的灯光显示行车的闭塞方法。1.2 特点1、自动闭塞是列车在闭塞分区运行过程中，由设备自动完成闭塞作用。2、不需要办理闭塞手续。3、可开行追踪列车。1.3 效果自动闭塞设备可以提高行车安全和运输效率。1.4 按自动闭塞行车的示意图 1.5 自动闭塞的种类自动闭塞的种类是根据轨道电路的构成原理来分类的，主要有以下4种：1、电冲自动闭塞。2、交流计数电码自动闭塞。3、移频自动闭塞。4、UM71无绝缘轨道电路自动闭塞（简称UM71自动闭塞）。1.6 朔黄和京郑UM71自动闭塞简介朔黄线和京郑线都属于UM71自动闭塞，但是也不完全相同，各有特点。1、京郑UM71自动闭塞：京郑UM71自动闭塞是四显示双方向自动闭塞，正方向运行时，地面有通过信号机，机上有机车信号，司机凭通过信号机和机车信号的显示运行。逆方向运行时，区间不设通过信号机（正方向显示的信号机灭灯）。司机凭机车信号的显示运行。正方向通过信号机的显示是：L、LU、U、H四种显示。2、朔黄线UM71自动闭塞：朔黄线UM71自动闭塞是三显示自动闭塞。正方向运行时，地面有通过信号机，机上有机车信号，司机凭通过信号机和机车信号的显示运行。逆方向运行时，区间不设通过信号机（正方向显示的信号机灭灯），也无机车信号，司机凭出站信号机的绿色灯光进入区间，按站间闭塞运行。正方向通过信号机的显示是：L、U、H三种显示。我国规定：列车运行速度超过120Km/h的区间，采用四显示自动闭塞。第二节 UM71无绝缘轨道电路2.1自动闭塞轨道电路的作用轨道电路是自动闭塞的基础设备其作用是：1、通过轨道电路，用钢轨作为传输通道，自动检查闭塞分区被列车占用的情况，根据闭塞分区被占用的情况，自动地变换通过信号机的灯光显示，用灯光显示指挥列车运行。2、通过轨道电路，用钢轨作为传输通道，向机车传输信息，控制机车信号的灯光显示，以指挥列车运行。2.2 UM71无绝缘轨道电路工作原理UM71无绝缘轨道电路是移频轨道电路的一种。2.2.1 移频信号及其传输原理选用频率参数作为控制信息，采用频率调制的方法，把低频信号（FC）搬移到较高频率（载频f0上），形成振幅不变、频率随低频信号的幅度做周期性变化的调频信号。调频信号由钢轨作为传输通道，组成移频轨道电路，完成检查轨道电路占用情况和向机车传输信息的功能。2.2.2 UM71制式的移频信号 载频（f0）分四种：即：1700 Hz、2000 Hz、2300 Hz、2600Hz按规定UM71改进型轨道电路使用四种载频： 下行：F1 = 1700 Hz；F2 = 2300 Hz 上行：F1 = 2000 Hz；F2 = 2600 Hz相邻轨道电路使用不相同的载频。 低频信号（Fc）共18种： 由10.3Hz到29Hz，相邻低频信号间隔1.1Hz。 频偏（f） f=11Hz 即：上边频：f0+11Hz下边频：f0-11Hz 作用 载频f0的作用： 用低频信号对高频（f0）调制后，用高频信号把低频信号从发送端经钢轨传输到接收端。低频信号（Fc）的作用：1、检查轨道区段空闲，控制地面信号机的显示。2、向机车传输信息，控制机车信号显示。移频信号示意图：移频信号2.2.3 电气绝缘节原理1、作用：电气绝缘节的作用是确保同一轨道上相邻轨道电路电信号F1和F2频率的隔离，用电气绝缘节代替过去的机械绝缘（尼龙绝缘）。2、组成电气绝缘节能够保证同一轨道上频率F1和F2轨道电路之间的分隔，它由下列设备构成： 2个频率分别为F1和F2的调谐匹配单元BATAd-c：对于标准轨距1.435m，安装距离为29m。 1个空心线圈：安装于2个调谐匹配单元的中点。电气绝缘节EJS3、工作原理对于自身频率，调谐单元呈现容性阻抗，与空心线圈和29米钢轨组成的感抗形成并联谐振，呈现高阻抗（极阻抗2左右），有利于自身频率信号的传输；对于相邻频率，调谐单元呈现约几十毫欧姆的低阻抗。能有效地阻止相邻频率电信号越区传输。因此，对于每种频率的等效电路。首先，频率F1调谐单元的容抗与钢轨产生的阻抗谐振，因此电气绝缘节对于频率F1呈现最大的阻抗；另外，频率F2调谐单元的低阻抗阻止F1频率传输超过这一点。对于F2频率的工作遵守同样的原理，只是调谐单元的功能相反。电气绝缘节的等效电路4、设置于绝缘节中点的空心线圈具有三项功能： 由于它的低阻特性，空心线圈可以提高谐振电路的品质因数，同时获得一个更大的阻抗。 当不平衡电流低于100A时，空心线圈可以再次平衡牵引电流。 提供一个中点，在最大的电流值允许的情况下，可以实现接地和等电位连接。5、死区间的存在在调谐区（电气绝缘节）内，理论分路极限由0.15至0变化。存在一个死区间，死区间在调谐区范围内。因此在调谐区范围内不准停留小于调谐区长度的车辆。6、电气绝缘节长度：电气绝缘节长度根据电缆长度和是否在水泥桥上分为6种：序号电气绝缘节长度适用于电缆长度地形情况129m7500 m普通地形226.5 m10000 m普通地形325 m14000 m普通地形432 m7500 m水泥桥上530 m10000 m水泥桥上628 m14000 m水泥桥上注：电气绝缘节内，最多一个短轨接头。第三节 UM71无绝缘轨道电路的组成及器材3.1 UM71无绝缘轨道电路组成如下图所示；室外部分室内部分S1S2S1S2BATAD-CBATAD-CBATAD-CBATAD-C轨道电路的各个组成部件。 电缆 各种辅助设备（安装架、防雷等）分为两部分：第一部分是室内设备，如： 发送器 接收器 模拟网络第二部分是安装在轨旁的设备，如： 调谐匹配单元 空心线圈 补偿电容3.2器材3.2.1发送器安装处所：信号机械室；作 用：产生移频信号；类 型：四种类型。按载频分： 下行线：V1F1：1700 Hz1.5 Hz V1F2：2300 Hz1.5 Hz 上行线：V2F1：2000 Hz1.5 Hz V2F2：2600 Hz1.5 Hz电气特性：l 电源电压 ：22.5V28.8V ；最大波纹电压峰值1Vl 空载电源损耗：（28.8V）500mAl 短路电源损耗：（28.8V）10.5Al 额定电源损耗：（25V；400负载；1级输出）5.55A0.25Al 调制频率：10.3 Hz29 Hz 共18种，相邻相隔1.1 Hzl 频偏：11 Hzl 输出信号消失时间（25V电源）：2.10.1Sl 码间转换最大时间（从F17到F18）：400Ms（25V电源）l 放大器最大输出功率：70Wl 最大输出电流：500 mA发送器输出电压的调整：发送器输出电压等级的调整，可以通过连接输出变压器的不同抽头来实现。连 接输出11-9 12-1142V11-9 12-2126V11-9 12-3111V11-9 12-495V11-9 12-579.2V11-5 12-162.8V11-5 12-247.3V11-5 12-331.8V11-5 12-415.8V输出变压器见图示，输出等级KEM的调整，可由S1（11）、S2（12）输出9种不同电压。调整表见右表。（当电源电压为25V28V时，负载400）KEM调整表3.2.2 接收器安装处所：信号机械室；作 用：接收移频信号，检出低频信号，控制轨道继电器吸起；类 型：四种类型。按接收载频分：下行线：V1F1：1700 Hz V1F2：2300 Hz 上行线：V2F1：2000 Hz V2F2：2600 HzKRV的调整：V1、V2为输出变压器输出端，经调整后由R1、R2送入带通滤波器，共有73个调整等级（173）。调整方法可以自行计算得到：VR1R2240mV，接收器可正常工作。计算方法是：VV1V258VR1R2KRV；当KRV=58时，VV1V2= VR1R2。电气特性：在20 C、24 V电源和250W NS1继电器条件下测量： 电源损耗 = 350 mA 确保继电器吸起R1-R2上的输入电压：205 mV 5 mV 确保继电器落下R1-R2上的输入电压：175 mV 5 mV R1-R2上的输入阻抗：300 W 30 W 吸起延时：24V电源条件下，在输入信号被切断前轨道电路空闲且稳定C和C1相连 500 ms；C和C2相连=2.0 s 300 ms3.2.3 轨道继电器安装处所：信号机械室内类 型：NS1 24.4.0.4型接 点：4组前接点； 4组后接点。电气特性： 绕阻（15 C）： 250 W 5% 额定电压： 24 V Dc 最大吸起电流： 64 mA （16V） 最小落下电流： 20 mA （ 5V）3.2.4模拟电缆网络1、轨道电路电缆电缆型号是：ZC03型电缆基本参数是：截面：1（mm）2,直径1.3m；2000Hz时的基本参数（每米）l R=35ml L=0.87uHl G=4nsl C=30.6pF 绝缘测试：（50Hz，3KV，3分钟）绝缘电阻：（对金属层）5000M/Km对线阻工作电容：40nF/Km电阻：（直流电阻）18.460/Km2、模拟电缆网络 设置处所：信号机械室 电缆长度：实际电缆长度+模拟电缆=标准长度 用 途： 送受端都等于标准长度，有利于正反向传输 电缆长度等于标准值，有利于轨道电路按调整表调整类 型：只有一种类型，经不同连线可适用于送端、受端和1700 Hz、2000 Hz、2300 Hz、2600Hz等不同频率。注:1、带抽头线图，可对电缆容性阻抗进行补偿。 2、用在送电端时，L0对1700Hz约为106.8，在轨道被列车分路时，对室内发送器有保护作用。3.2.5调谐匹配单元安装处所:钢轨旁，输出端通过70 mm2电缆线连接至钢轨。类 型：按载频不同有4中类型的BATAd-C： 调谐匹配单元1700 Hz (V1 F1 轨道1、频率1) 调谐匹配单元2300 Hz (V1 F2 轨道1、频率2) 调谐匹配单元2000 Hz (V2 F1 轨道2、频率1) 调谐匹配单元2600 Hz (V2 F2 轨道2、频率2)调谐匹配单元BATAd-C在一个盒子里包含了两个部件： 调谐单元 匹配单元1、调谐单元工作原理：有两种类型的调谐单元： F1型调谐单元(1700和2000 Hz)：它包括一个电感和一个电容，串联后谐振于F2频率（2300和2600Hz），因此，它在这个频率上呈现一个低阻抗。因为F1 F1，所以它在F2上呈现一个感性阻抗。为了获得一个容性阻抗，必须再并联一个大电容。它与29米钢轨和空心线圈形成并联谐振，呈现高阻抗。这是一个三元件电路。2、匹配单元工作原理：是一个有中间抽头的变压器，对钢轨起隔离和阻抗匹配作用。根据不同情况，可以改变中间抽头，从而改变变比。不同变比的调整方法：连接S22S23S24S25S26S27变比10：111：112：113：114：115：1原理图：C3、C4为4700uF/160VL1对1700Hz为106.83.2.6 空心线圈安 装 处 所：安装在轨旁的空心线圈有两种安装位置： 安装在电气绝缘节中点： 当发送器或接收器终端是机械绝缘节时，安装在调谐匹配单元的终端：作 用：1、它作为电气绝缘节谐振槽路的一部分可以提高谐振槽路品质因数Q。2、平衡两根钢轨中的牵引电流（限度为100A，或500 A不平衡电流4分钟）3、它与调谐单元的容性阻抗形成一个并联谐振电路为轨道电路提供一个稳定的终端阻抗。4、一个中点，实现接地和等电位连接。电气特性（20 C时）使用测量电桥，在1592 Hz时：L = 33H 1 H25 mW Rs 14 mW 直流电阻： Ro = 4.5 mW 0.5 mW3.2.7 补偿电容1、钢轨特性参数（轨距：1.435m；轨型：60Kg/m的25m短轨；轨枕为水泥枕，轨枕间距：0.60m；最小道岔电阻：1.0/Km） 一个强的纵向的感抗L：约1.3 H/m一个弱的横向的容抗C：约几个pF/m两根钢轨的纵向阻抗：当Rb=1.5/Km时。Z15/Km道 床 电 阻：1.0/KmRb2、补偿电容作 用：延长轨道电路的传输长度 在轨车传输时，保证足够大的短路电流安装处所： 每100米设置一个补偿电容，误差为0.6m。第一个和最后一个电容按照半步长（50米）设置，误差为0.3m。电容数值：补偿电容的数值按不同频率分为四种： 1700Hz的轨道电路，电容容值为50F，绿色，2.36Z3.54； 2000Hz的轨道电路，电容容值为45F，红色，2.00Z3.02； 2300Hz的轨道电路，电容容值为40F，黑色，1.74Z2.62； 2600Hz的轨道电路，电容容值为37F，黄色，