第一章ZPW00A型无绝缘移频自动闭塞系统概述ppt课件.ppt

第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 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 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 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 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 ZPW 2OOOA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 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 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 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 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1 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 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 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 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 1 2ZPW 2000A型无绝缘轨道电路系统构成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 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 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 0 km道碴电阻设计 实现轨道电路与SPT传输电缆的匹配连接 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 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 1 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 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 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 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 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 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 2 接收器ZPW 2000A型无绝缘轨道电路将轨道电路分为主轨道电路和调谐区短小轨道电路两个部分 并将短小轨道电路视为列车运行前方主轨道电路的所属 延续段 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 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 接收器采用DSP数字信号处理技术 将接收到的两种频率信号进行快速傅氏变换 FFT 获得两种信号能量谱的分布 并进行判决 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 1G 3G 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 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 原理见后 3 衰耗用于实现主轨道电路 小轨道电路的调整 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 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 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 1 2 3系统防雷认真贯彻铁路信号设备雷电电磁脉冲防护技术条件及铁路电子设备用防雷保安器有关行业标准的规定 在总结区间自闭设备防雷运用基础上 确定ZPW 2000无绝缘移频自动闭塞系统的方案 系统防雷可分为室内室外两部分 室外 1 一般防护从钢轨引入雷电信号 含横向 纵向 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 横向 限制电压在 75V 10KA以上纵向 根据设计 一般可通过空心线圈中心线直接接地进行纵向雷电防护 在不能直接接地时 应通过空心线圈中心线与地间加装横纵向防雷元件 电化牵引区段考虑牵引回流不畅条件下 出现的纵向不平衡电压峰值 限制电压选在 500V 5KA以上 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 非电化区段则只考虑50Hz 220V电流影响 纵向限制电压选在 280V 或 275V 10KA以上 2 防雷地线电阻要严格控制在10 以下 对于采取局部土壤取样不能真实代表地电阻的石质地带 必须加装长的铜质地线 具体长度需视现场情况定 3 对于多雷及其以上地区 特别对于石质地层的地区 有条件应加装贯通地线 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 在电化区段 该地线为区间防雷 安全 电缆等地线以及上下行等电位连接线共同使用 该贯通地线与两端车站地网线相连接 室内 防护由电缆引入的雷电信号 横向 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 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 1 3系统框图1 3 1系统原理框图 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 1 3系统框图1 3 2基于 计轴自动闭塞 双轨条传输机车信号 轨道电路部分 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 1 3系统框图1 3 3 计轴自动闭塞 交叉环线传输机车信号 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 1 4ZPW 2000无绝缘轨道电路信号频率的选择1 4 1载频频率的选择电气化牵引电流的影响 机车采用晶闸管进行列车无级调速时 将产生大量奇次谐波电流 当正负半波产生非对称失真时 又将产生较大的偶次谐波电流 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 由于机车启动 制动 以及升降弓操作时要构成牵引电流的突变 又形成丰富的连续频谱的牵引电流 当两根钢轨在平衡条件下 上述奇偶次谐波电流 突变的连续频谱电流连同基波电流均不构成对地面及机车接收设备的干扰 当两根钢轨不平衡时 上述干扰就将突现出来 在100安不平衡牵引电流条件下 基波及各次谐波电流典型分布见下表 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 从上表数据的分析可得以下几点结论当总电流为100A时 基波电流为97 3A 谐波电流总量23 08A 其中 奇次谐波电流总量为23 04A 偶次谐波电流总量为1 2A3 5 7 9 等奇次谐波电流按19 88A 9 74A 5 11A 2 76A 逐次下降 至33次谐波 1650Hz 已下降到0 308A 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 2 4 6 8 等偶次谐波电流按0 45 0 53A 0 41A 0 36A 亦呈整体下降趋势 至34次谐波 1700Hz 时 已下降到0 09A 以上各电流比为100 总电流 97 3 基波电流 23 08 总谐波电流 23 04 总奇次谐波电流 1 2 总偶次谐波电流 在1650Hz 2650Hz频率段内谐波电流总量仅为0 536A 其中 33 53次奇次谐波 1650Hz 2650Hz 电流总量为0 502A 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 34 52次偶次谐波 1700Hz 2600Hz 电流总量为0 189A 该频段奇次谐波电流值与偶次谐波电流值较小 而且两者相差倍数也大大低于低频段 这样50Hz工频频率在规定范围内变化 引起1650Hz 2650Hz频段内谐波频点 幅值变化 对采用谱分析解调 设备工作都不会有大的影响 在100安不平衡牵引电流条件下 基波及各次谐波电流非典型分布见下图 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 SS1型机车偶数28牵引级是偶次谐波大幅度增加的典型 与前述谐波相比 100Hz增加至865 64 200Hz增加至277 2 1300Hz增加至62 28 1400Hz增加至77 15 SS4型机车四级半开放亦是偶次谐波大幅度增加的典型 与前述谐波相比 1200Hz增加至201 07 1400Hz增加至237 53 尽管如此 上述偶次谐波处电流值均低于相近奇次谐波处电流值 以此推断 在1650 2650Hz频段 偶次谐波量值会有一定程度增加 但不会高于奇次谐波水平 且整体上处于量值较低的状态 法国UM71轨道电路信号适用1650 2650Hz频段 将有效地提高使用条件下的固有信干比 有利于系统工作的稳定 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 1 4 2低频频率的选择及在频域中谱线能量的分析由于抗干扰原因 原有UM71移频自动闭塞已选用FSK移频键控调制方式 抗干扰性能与频率参数有密切关系 而频率参数有载频 频偏和调制频率三种 FSK移频信号在相位特征上存在两种波形 一种是两频率在过渡区的相位是连续的 另一种在过渡区相位是不连续的 为了充分发挥系统的抗干扰能力 ZPW 2000系统采用相位连续式移频信号 这种移频信号可用下式表示 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 将公式展开可以看出 已调波S t 包含着无穷多与中心频率对称分布的边频分量 两相邻边频的间隔是 C C是调制角频率 各次边频分量的幅值与载频幅值A0的比值称为相对幅值 可用通式表示如下 移频中心频率的相对幅值 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 奇次边频分量的相对幅值 偶次边频分量的相对幅值 式中m为移频系数 其值为 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 在低频调制频率Fc已知的情况下 可以求出移频信号在频域中各次谱线相对能量的分布 见下表 由上表得以下各条件下 谱线能量相对幅值见下表 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 对各谱线特征的分析 各种低频在载频中心频率上都有很高的相对能量幅值 并随着低频信号频率的增高而增高 从10 3Hz 29Hz 其中心频率相对能量幅值占总能量幅值由0 5927增高至0 9419 该现象表明 中心频率频点特征可用作各低频判断的共同特征 根据原UM71轨道电路低频信号最大频率 29Hz 频偏值 11Hz 以及通频带的选取 40Hz 表明在 40Hz范围内 各低频信号均有甚高的总相对能量幅值 从10 3Hz 29Hz 40Hz范围内的低频信号总相对能量幅值为0 9972 0 9981 该现象表明 该频率范围内各低频信号特征可作为各低频判断的有效特征 移频信号能量主要集中在中心频率及两边一次边频分量上 从10 3 29Hz 三根谱线相对信号幅值占总能量幅值0 9395 0 9981 在 40Hz范围内谱线有较高的相对能量幅值 从10 3 29Hz占总能量幅值的0 9972 0 9981 对于不同的低频除中心频率可作为最强且一致可利用特征外 其余特征均为以中心频率f0为中心 以低频频率Fc整数倍 左右对称排列 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 1 5ZPW 2000无绝缘移频轨道电路传输安全性1 5 1发送器用于产生高稳定高精度的移频信号源 采用微电子器件构成该设备中 考虑了同一载频 同一低频控制条件下 双CPU电路 为实现双CPU的自检 互检 两组CPU及一组用于产生FSK移频信号的可编程控制器各自采用了独立的石英晶体源 发送设备的放大器均采用了射极输出器方式构成 防止故障时功出电压的升高 设备考虑了对移频载频 低频及幅度三个特征的检测 两组CPU对检测结果符合要求时 以动态信号输出通过 安全与门 控制执行环节 发送报警继电器 FBJ 将信号输出 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 1 5 2接收器用于对接收移频信号特征的解调 控制执行环节 轨道继电器 GJ及小轨道执行条件 接收设备也采用双CPU电路 在同一设定载频条件下 双CPU对接收信号的载频 低频及幅度三个特征进行解调判断 为保证故障 安全 双CPU除需对载频控制条件进行比较查对外 还需检查载频 低频信号 满足通频带及能量谱相对幅值要求时 以动态信号输出 通过 安全与门 控制执行环节 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 1 5 3电缆模拟网络为防止电容断线时 电压升高 采用四端头电容 电感线圈采用高强度漆包线等工艺加强措施 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 1 5 4调谐区短小轨道电路安全性的一般分析1 对小轨道电路 零阻抗 极阻抗 的分析 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 对f2而言 L1C1构成 零阻抗 对f1而言 L2C2构成 零阻抗 当构成 零阻抗 的元件故障时 均会造成 零阻抗 值的升高 降低两相邻轨道电路信号间的隔离性能 构成信号的越界传输 对f1而言 L1C1与Lv构成 极阻抗 对f2而言 L2C2C3与Lv构成 极阻抗 当构成极阻抗回路元件故障时 一般均会构成并联谐振电路工作的破坏 使 极阻抗 值降低 极阻抗降低一般在发送端造成送端轨面电压降低 同时也在接收端造成受端轨面电压降低及室内接收电压的降低 使故障导向安全 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 2 小轨道电路接收能量接收端对于主轨道电路频率信号呈现高的 极阻抗 阻抗高 但信号电流较小 接收端对于小轨道电路频率信号则呈现低的 零阻抗 阻抗低 但信号电流较大 对于略呈容性的BA两端 接收器可以获得一定程度的能量 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 3 小轨道电路工作稳定性及与故障检测判断的关系 1 轨道电路阻抗变化的影响 主轨道电路发送器信号通过处于 极阻抗 的BA将信号送至主轨道电路和小轨道电路 轨道电路端阻抗由主轨道电路及小轨道电路的阻抗构成 其中 主轨道电路的阻抗由于补偿电容的作用受道碴电阻rd的变化影响较小 约1 左右 小轨道电路阻抗受道碴电阻rd的变化影响更小 这样送到轨面的送端信号电压基本处于恒定状态 小轨道电路工作较为稳定 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 2 小轨道电路工作的温度稳定性考虑到构成零阻抗的电感为较小的正温度系数 电容为较小的负温度系数 在温度升高时感抗升高容抗亦升高 在温度降低时 感抗降低容抗亦降低 二者差值大体保持恒定 使小轨道电路接收信号较为稳定 3 小轨道电路工作值的贮备系数在小轨道电路参数及送端轨面电压稳定的条件下 接收端工作值设定为1 4 灵敏度 使轨道电路正常工作有较大的裕度 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 4 小轨道电路的接收端由于将调谐区视为一个短小轨道电路 接收器同时接收从主轨道电路及相邻区段小轨道电路来的两种不同频率的信号 并同时进行FFT频谱分析及对分析结果的判断以上两信号 主轨道电路信号幅度随道碴电阻变化而变化 小轨道电路信号幅度在道碴电阻变化时基本保持恒定 以上 1 2 3 4 四条件对保证小轨道电路故障检测判断创造了较好的条件 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 1 5 5调谐区断轨检查 1 将调谐区做为一段仅29m长的短小轨道电路 正常工作时 接收端电流属于并联谐振槽路大电流的一部份 在规定道碴电阻条件下 调谐区钢轨断轨时 该电流大幅度下降 使轨道继电器失磁 2 经理论计算 在最不利道碴电阻条件下 断轨地点在距离送端7 25m处断轨残压最高 以2600Hz为例 断轨时接收残压为0 04127mV 为调谐区轨道电路落下值的1 508 84 有断轨保证 3 现场四种载频调谐区断轨试验均得以检查验证 数据略 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 1 0 15 分路对本频率信号的分路死区发送设备为恒压源 轨道电路特性阻抗较低 且受道碴电阻变化影响甚小 该调谐区工作较为稳定 便于做调整处理 由于接收端阻抗较低 充份考虑该轨道电路工作稳定性 将造成一段0 15 的分路 死区 该 死区 长度与接收端工作电压值的设定有关 当工作值贮备系数 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 在工作值贮备系数为40 的条件下 即灵敏度71 4mv 工作值100mv 分路死区 5m 系数30 死区约3m 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 2 0 15 分路对相邻主轨道电路的提前分路0 15 分路逐渐接近接收端时 将逐渐加剧降低相邻主轨道电路接收端的总阻抗 造成主轨道接收端信号VR1R2逐渐下降 直至主轨道继电器失磁 在最不利的条件下 0 15 分路使相邻主GJ 点距BA约2 3m 该分路性质为对相邻轨道电路的提前分路 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 3 0 15 分路死区长度系统中 调谐区为两主轨道电路构成电气绝缘节 0 15 分路时 只要使调谐区本身接收轨道继电器 两相邻主轨道电路轨道继电器三者其中之一失磁 1G 1XG 3G 即表示对0 15 有分路 故系统中0 15 分路死区长度应为上述 1 2 两项长度之差 从室内室外试验可看出该死区长度为 6m 2m 负值为重叠分路 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 4经理论计算 2600Hz1300m轨道电路的分路死区 1 在 km条件下 若不设置短小轨道电路 29m内 0 15 分路死区长21 5m 距送端4m 距受端3 5m 2 设置短小轨道电路条件下 分路死区5m 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 1 5 7调谐单元BA断线的检查调谐区轨道电路工作较为稳定 利用BA断线对本区段频率信号绝缘节阻抗降低 对相邻区段频率信号绝缘节阻抗升高的原理 用调谐区轨道电路工作门限值即可实现对BA断线的检测 经计算和试验表明 1 送端BA断线 接收端电压降低约50 2 受端BA断线 接收端电压升高约500 700 接收器据1 2两项变化设置接收门限进行检测 具体试验数据略 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 1 5 8轨道电路全程断轨检查轨道电路全程断轨检查包括主轨道电路及与发送端相连的调谐区轨道电路两部份 调谐区断轨检查的原理 方法及其效果前已叙及 以下仅就主轨道电路进行分析 1 钢轨断轨分析的理论依照 轨道电路的分析与综合 苏 阿 米 布列也夫 关于由于钢轨断轨 两轨电流不平衡 形成两轨间互感的理论进行 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 2 在直接用数学方法不能完成计算的前提下 根据 轨道电路的设置与性能 苏 阿 米 布列也夫 关于轨道电路的室内断轨试验电路 按照ZPW 2000轨道电路一次参数布置轨道模拟盘 3 依影响 断轨检查 效果的诸因素 如 载频频率 轨道电路长度 断轨地点 道碴电阻 补偿电容 钢轨对地不平衡 两端同侧接地 等 并按照既有ZPW 2000参数及仿真计算软件优选的参数进行试验 其结论如下 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 1 主轨道电路在不利的断轨条件下 具有断轨检查保证 且有足够余量 断轨的接收器残压约为可靠落下值的50 以下 2 主轨道电路在较长的传输长度条件下 具有断轨检查 其中补偿电容的设置起到关键的作用 3 在不设置补偿电容条件下 ZPW 2000载频频率满足断轨检查的轨道电路长度仅约700m 测试数据略 4 ZPW 2000轨道电路在钢轨同侧两端接地条件下 仍具有断轨检查及0 15 的分路 分析见后 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 1 5 9钢轨对地不平衡对传输安全的影响及防护钢轨对地不平衡系指轨道电路钢轨同侧两端部接地或与其它金属物相通形成第三轨的情况 在实际运营中 现场已出现多次钢轨通过送受电端引接线 金属机箱外壳与地线相通 亦出现过与线路旁待更换长轨相碰形成第三轨的情况 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 在ZPW 2000轨道电路中两运用钢轨由于电容补偿 已近似呈阻性传输状态 第三轨 的出现因与原二运用钢轨无补偿作用 对高频信号均呈感性线路 含两长运用钢轨及 第三轨 故 第三轨 对ZPW 2000轨道电路传输调整 分路 甚至断轨检查 机车信号入口电流等均无显著影响 ZPW 2000轨道电路在钢轨对地不平衡条件下 仍具有较高的安全性 具体数据略 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 1 5 10补偿电容断线故障钢轨呈现感性 在1700Hz 2600Hz有着甚高的感抗值 阻碍了信息的传输 为此 在钢轨上一段距离内加装有补偿电容 见下图 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 该补偿电容根据载频频率f0进行选择 其等效电路可简单理解为 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 由于L与C的补偿 抵消了钢轨电感 使AB A B BC B C 均呈现阻性 并在BB CC 呈现较高的阻抗和较高的电压 当电容断线故障时 由于补偿作用的消失 钢轨感性的作用 使信号在钢轨上产生较大的衰减 从而降低了接收端电压 使系统导向安全 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 1 5 11ZPW无绝缘轨道电路机械绝缘节的安全性进站口 出站口机械绝缘节处 按照电气绝缘节参数设置ZPW的机械绝缘节时 用特制的SVA 替代29m调谐区参数Lv 与BA并联构成极阻抗 当BA及SVA 任一环节发生故障时 均会造成 极阻抗 值的下降 对于进站口 将造成发送端轨面电压下降 从而使接收器输入信号下降 对于出站口 则造成受端轨面电压下降 使故障导向安全 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 1 6系统可靠性设计根据目前对同类微电子设备使用初期故障率的统计 每段轨道电路发送故障率为 1 1 527 10 4件 天接收故障率为 2 1 498 10 4件 天依以上基础数据 按发送 N 1 接收 0 5 0 5 方式 将一个电务段管内轨道电路视为一个系统 对可靠性预计如下 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 注 其中 n为一个车站移频轨道电路总数 计算取值为12 K为系数 取值0 12 综上预计 对于一个电务段管内 约有200段移频轨道电路 计有1 2的有人职守车站 在合理确定故障恢复时间的条件下 全年发生故障影响车件数可达到维修单位接受的程度 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 1 7几种无绝缘移频制式轨道电路的比较1 7 1传输长度对比 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 1 7 2安全性 可靠性 抗干扰性对比 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 1 7 3工程设计综合造价 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 1 8 机车信号主体化 相关技术条件与ZPW 2000轨道电路 不含机车设备 1 机车信号主体化实现的关键 机车信号主体化 能否实现的根本关键在于地面轨道电路自身的安全性和地 车信息传递的安全性 稳定性及可靠性 2 轨道电路的安全性在满足调整机车信号短路电流条件下 有可靠分路保证 在全程 断轨 条件下 接收机可靠不工作 可以得到断轨检查 在钢轨同侧接地故障条件下 满足列车 0 15 分路 亦满足对断轨的检查 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 3 轨道电路的稳定性 可靠性 1 ZPW 2000轨道电路在道碴电阻由1 0 km至 km的条件下 均具有较低的特性阻抗 轨道电路受道碴电阻变化的影响较小 2 DSP技术的应用 提高了轨道电路抗干扰水平 对轨道电路工作稳定性有利 3 发送N 1冗余 接收0 5 0 5冗余大幅度提高了系统可靠性 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 1 9结论1 法国UM71无绝缘轨道电路设备以其无机械绝缘 抗干扰性强 工作稳定及可升级为数字轨道电路 430系统 等特点 在世界21个国家有4万余套的广泛运用 韩国汉城 釜山高速线路也含其中 有了时速300km高速铁路及1700A牵引电流重载线路的长期 成熟运用经验 机车信号做为主体信号已运用20余年 2 ZPW 2000型无绝缘轨道电路是在法国UM71无绝缘轨道电路技术引进基础上 结合国情进行提高系统安全性和系统传输性能的技术再开发 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 3 当前 在评价轨道电路传输问题是已不再局限于简单的调整 分路 机车信号入口电流几项传统要求 根据国外轨道电路现状及国内多年运用已经几度出现的重大安全问题 如 断轨检查 钢轨对地不平衡分路 轨道电路运用中接收器固有信干比等 另外 钢轨对地不平衡时的断轨 分路死区 轨道电路的隔离性能及故障条件下的检测等诸多问题 这些都已逐步成为评价轨道电路传输 特别是传输安全性的重要因素 得到人们的普遍理解和认同 这些问题也构成了考虑 机车信号做为主体信号 安全性的必然前提条件 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 在轨道电路传输安全性上ZPW 2000型无绝缘轨道电路已具备全程断轨检查 调谐区 5m的分路死区 调谐单元断线轨道电路隔离性能丧失的检查 拍频干扰防护 钢轨对地不平衡条件下的列车分路及断轨检查 约5mW的接收器端信号功率等涉及传输安全性的优良性能 第一章ZPW 2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述 4 ZPW 2000无绝缘移频自动闭塞无论在电气还是在机械绝缘节轨道电路中 较法国UM71轨道电路都有着长得多的传输距离 在满足我国0 25 1 5 km各种道碴电阻道床传输 20km 30km的站间距离及采用国产SPT数字信号电缆等方面都使系统技术性能价格比大幅度提高 ZPW 2000无绝缘移频自动闭塞系统满足了 机车信号做为主体信号 的要求 为落实和实施2000年5月1日起施行铁路新技规第91条 为今后铁路进一步安全提速创造了必备条件 第三章技术指标及测试 3 1总技术条件3 1 1环境条件ZPW 2000A无绝缘移频轨道电路在下列环境条件下应可靠工作 1 周围空气温度 室外 30 70 室内 5 40 2 周围空气相对湿度 不大于95 温度30 时 大气压力 74 8kPa 106kPa 相对于海拔高度2500m以下 3 周围无腐蚀和引起爆炸危险的有害气体 第三章技术指标及测试 3 1 2发送器1 低频频率 10 3 n 1 1Hz n 0 17即 10 3Hz 11 4Hz 12 5Hz 13 6Hz 14 7Hz 15 8Hz 16 9Hz 18Hz 19 1Hz 20 2Hz 21 3Hz 22 4Hz 23 5Hz 24 6Hz 25 7Hz 26 8Hz 27 9Hz 29Hz2 载频频率下行 1700 11701 4Hz1700 21698 7Hz2300 12301 4Hz2300 22298 7Hz 第三章技术指标及测试 上行 2000 12001 4Hz2000 21998 7Hz2600 12601 4Hz2600 22598 7Hz3 频偏 11Hz4 输出功率70W 400 负载 第三章技术指标及测试 3 1 3接收器轨道电路调整状态下 主轨道接收电压不小于240mV 主轨道继电器电压不小于20V 1700 负载 无并机接入状态下 小轨道接收电压不小于33 3mV 考虑到上下边频幅度差 运用中 33 38mV 小轨道继电器或执行条件电压不小于20V 1700 负载 无并机接入状态下 第三章技术指标及测试 3 1 4直流电源电压范围 23 5V 24 5V与原有UM71系统设备配套 其直流电压范围为22 5 28 8V 3 1 5轨道电路1 主轨道电路工作值240mV 2 小轨道电路工做值33 3mV 3 分路灵敏度为0 15 第三章技术指标及测试 4 主轨道电路分路残压为140mV 带内 5 ZPW 2000在10kmSPT电缆及不同道碴电阻条件 轨道电路传输长度见下表 第三章技术指标及测试 轨道电路长度规定 JES JES 电气绝缘节 电气绝缘节 由SVA SVA JES BA SVA 电气绝缘节 机械绝缘节 由SVA 机械绝缘节 BA SVA BA SVA 机械绝缘节 机械绝缘节 由SVA SVA 6 ZPW 2000在10 12 5 15kmSPT电缆及1 0 1 2 1 5 km道碴电阻下 轨道电路传输长度 第三章技术指标及测试 注 传输电缆长度表示为发送或接收传输电缆长度 站间电缆长度为传输电缆长度2倍 即传输电缆长度为10 12 5 15km表示站间电缆长度为20 25 30km 第三章技术指标及测试 7 主轨道无分路死区调谐区分路死区不大于5m 8 有分离式断轨检查性能轨道电路全程 含主轨及小轨 断轨 有关轨道继电器可靠失磁 9 机械 机械 机械 电气 电气 电气三种方式绝缘轨道电路具有相同传输长度10 系统冗余 1 发送器采用N 1冗余 实行故障检测转换 2 接收器采用成对双机并联运用 故障报警 第三章技术指标及测试 3 2室内设备3 2 1发送器1 技术指标 1 区间发送器技术指标如下表 2 站内电码化发送器采用区间发送器 第三章技术指标及测试 第三章技术指标及测试 2 测试项目及方法 1 测试接线图 发送器测试接线图 第三章技术指标及测试 端子位置见 区间发送器插座版底视图 低频连接端子如下表 载频选择端子载频有八种 四个基本载频配合 1与 2完成如下表 第三章技术指标及测试 电平级选择如下表 2 测试用仪表以及电子元件如下表 第三章技术指标及测试 3 测试步骤 通过连接线端子 选择所需载频 开启直流稳压电源 经过约5S的延迟 发送 工作 表示灯亮 FBJ励磁 表示发送盒工作正常 在信号输出端S1 S2测量输出电平 载频频率及低频频率 用万用表电压档 在FBJ两端测量继电器两侧电压 测量各引线端子与金属外壳导电部分绝缘电阻 25M 第三章技术指标及测试 3 2 2接收器1 技术指标见下表 第三章技术指标及测试 2 测试项目及方法接收器采用了双机热备的设计方法 测试时只需对单机分别进行测试 即可检验设备的技术性能 测试选择一个独立的信号发生器做为信号输入源 通常选用HP8904A 产生移频信号 测试分为两部分 1 主轨道部分测试 小轨道输入XGJ XGJH给定一24V电源 2 小轨道部分测试 直接对小轨道输出XG XGH进行监视 1 测试接线及说明如下图 吸起落下电压测试 第三章技术指标及测试 图 接收器起落电压测试连线图 第三章技术指标及测试 端子位置见 接收器插座版底视图载频选择端子载频有八种 四个基本载频配合 1与 2完成如下表主轨道载频确定后 小轨道自动形成为该方向另一载频频率 但型号由X1 Z X2 Z X1 B X2 B 接点送24V电源进行选择 信号源的连接如上图所示 对主轨道部分测试时连接图中的实线部分 对小轨道部分测试时连接图中的虚线部分 第三章技术指标及测试 2 测试用仪表 见下表 第三章技术指标及测试 3 测试步骤及方法 通过接线端子 选择所需载频 开启电源开关 经过约5S的延迟 接收 工作 表示灯亮 表示接收盒工作正常 接收吸起落下值测试 由8904频率合成器 或移频信号源 送出与接收盘相对应的移频信号 电压幅度