任务41-ZPW2000A室内设备发送器的维护

湖南铁路科技职业技术学院讲课提纲 任务 4 1 ZPW 2000A 室内设备发送器的维护 发送器是用来产生低频信号所控制的移频信号 然后放大送到钢轨上 以检测列车的占用情 况 ZPW 2000A 型无绝缘轨道电路发送器 在区间适 用于非电化和电化 18 信息无绝缘轨道电路 区段 供自动闭塞 机车信号 和超速防护使用 在车站用于非电化和电化区段站内移频电码化 的移频 信息的发送 具体作用包括 1 产生相应的移频信号 2 实现十个电平等级调整 3 功率放大 4 自检并实现故障报警 一 发送器的工作原理 1 原理框图 从图中可以看出 该发送器的电路主要包含载频编码条件电路 低 频编码条件电路 CPU1 CPU2 移频发生器 控制与门 滤波电路 放大电路 安全与门 FBJ 等 由此可以看出 该系统发 送器采用了微 处理器技术 比 UM71 的发送器要先进的多 而与国产化 ZP WD 型 18 信息移频系 统发送器的基本原理非常相似 但是 ZPW 2000A 型无绝缘 轨道电路发送器通过载频编码条件电 路实现了载频选择功能 也就是说 该系统发送器四种载频通用 大大减少了产品种类 下面 根据该电路原 理图来分析它的工作过程 同一载频编码条件 低频编码条件源以原码 反码形式分别送入两套微处理器 CPU1 CPU2 中 其中 CPU1 产生低频控 制信号 Fc 控制 移频发生器 产生低频控制信号为 Fc 的移频键控 信 号 FSK 移频键控信号 FSK 分别返送至 CPU1 CPU2 进行频率检测 检测 结果符合规定后 即 产生控制输出信号 经 控制与门 使 FSK 信号 送至 滤波 环节 实现方波 正弦波变换 即滤除了 3 次及以上谐波 干扰 功放输出的 FSK 信号 送至两 CPU 进行功出电压检测 两 CPU 对 FSK 信号的低频 载频和幅度特征检测符合要求后使发送报警继电器 FBJ 励磁 并通过其接 点使经过功放的 FSK 信号输出 当发送输出端短 路时 经检测使 控制与门 有 10S 关闭状态 或称为装死或称休眠保 护状态 2 微处理器 可编程逻辑器件及作用 1 采用双 CPU 双 软件 双套检测电路 闭环检查 2 CPU 采用 80C196 其中 CPU1 控制 湖南铁路科技职业技术学院讲课提纲 产生移频信号 CPU1 CPU2 还担负着移频输出 信号的低频 载频及幅度 特征的检测等功能 3 FPGA 可编程逻辑器件 由它构成移频发生器 并行 I O 扩展接口 频率计数器等 3 3 低频和载频编码条件的读取 低频和载频编码条件读取时 为了 消除配线干扰采用 功率型 电路 考虑到 故障 安全 原则 应将 24V 直流电源变换成交流 呈动态检测方式 并将 外部编码控制电路与 CPU 等数字电路有效隔离 该图所示为 CPU 对 18 路低频或 8 路载频编码条件的读取电路 依 编码继电器接点 接入 编码条件电源 24V 为消除配线干扰 采用 24V 电源及电阻 R 构成 功率型 电路 考虑故障 安全 电路中 设置了读取光耦 控制光耦 由 B 点送入方波信号 当 24V 编码条件电 源构通时 即可从 读取光耦 受光器 A 点获得与 B 点相位相同的方波 信号 送至 CPU 实现编码条件的读取 控制光耦 与 读取光耦 的设置 实现了对电路元件故障的动态检查 任一光耦 的发光源 受光 器发生短线或击穿等故障时 读取光耦 A 点都得不到动态的交流信号 以此实现故障 安全 电路详细分析略 另外 采用光电耦合器也实现 了外部编码控制电路与 CPU 数字电路的隔离 对于 18 路低频选择电路 该电路分别设置 共 18 个 对于载频电路则接四种频率及 1 2 型设置 共 6 个 4 移频信号产生 低频 载频编码条件通过并行 I O 接口分别送到两个 CPU 后 首 先判断该条件是否有 且仅有一路 满足条件后 CPU1 通过查表得到该 编码条件所对应的上下边频数值 控制 移频发生器 产生相应 FSK 信号 并由 CPU1 进行自检 由 CPU2 进行互检 条件不满足 将由两个 CPU 构成故障报警 为保证 故障 安全 CPU1 CPU2 及用于 移频发生 器 的 可编程逻辑器件 分别采用各自独立的时钟源 经检测后 两 CPU 各产生一个控制信号 经过 控制与门 将 FSK 信号送至方波正 弦变换器 方波正弦变换器 该变换器是由可编程低通滤波器 260 集成 芯片构成其截止频率 同 时满足对 1700Hz 2600Hz 三次及以上谐波的有 效衰减 湖南铁路科技职业技术学院讲课提纲 5 激励放大器 为满足 故障 安全 要求 激励放大器采用射极输出器 为提高 输入阻抗 提高射极输出器信号的直线性 减少波形失真 免 除静态工 作点的调整以及电源电压对放大器工作状态的影响 6 采用运算放大器 该运算放大器采用 5V 5V 电源 如右图 6 功率放大器 从故障 安全及提高功出电压稳定性考虑 功率放大器采 用射极输出器 其简化电路如下 图 FSK 信号经过 B5 输入至共集电极乙 类推挽放大器 V30 V18 分别对输入信号正负半波进 行放大 实际电路 的构成 如图 功率放大器 在电路设计中 考虑了以下情况 鉴于输出功率较大 直接由 B5 通过功率管推动 B6 需要 B5 有较 大的输出功率 增加了前 级电路负荷 为此 在构成功率放大器过 程中 V30 V18 选用达林顿大功率三极管 并由 V25 V29 与 V30 V20 V19 与 V18 构成多级复合放大 这样 大大减轻了前级的负 荷 二极管 V24 V21 用于 V25 V20 反向过压的保护 V26 V17 也构成过电流保护 当 V25 V20 Ic 过高时 V26 V17 将导通 构成对 后级的 钳位 控制 V28 V16 用于 V30 V18 输入过流的保护 当过流时 通过 R54 R51 R43 R79 分压使 V28 V16 导通 使 V29 V19 截止 为了解决 eb 死区所造成的交越失真 由 R55 和二极管 V23 V22 给定的偏压 使得 V25 V20 的 eb 结处于放大状态 发送电平级电压见下表 注 区间常用 1 5 电平级 站内电码化 固定用 1 级 电平级 连接端子 电压 备注 7 安全与门电路 如图 数字电路中 为保证 故障 安全 往往采用相互独立的两路非 故障 安全 数字电路 该电路由统一外 控条件控制 每路数字电路对信息执行结果判断符合要求后 各自送出 一组连续方波动态信号 另外 专门设计一个有两个分立元件构成的具有 故 障 安全 保证的 安全与门 对两组连续方波动态信号进行检 查 安全与门 在确认两组动态信号同时存在条件下 方可驱动执行 继电器 其原理 框图如下图 方波 1 方波 2 分别表示由 CPU1 CPU2 单独送出的方波动态信号 湖南铁路科技职业技术学院讲课提纲 光耦 1 光 耦 2 用于模拟电路与数字电路间的隔离 变压 器 B1 将 方波 1 信号变化读出 经 整流桥 1 整流及电容 C1 滤波 在负 载 R0 上产生一个独立的直流电源 U0 该独立电源反映了方波 1 的存在 并做为执行 电路开关三级管的基级偏置电源 方波 2 信号 通过 光耦 2 控制开关三级管偏置电路 在 方波 1 方波 2 同时存在的条件下 通过变压器 B2 整流桥 2 整流及 电容滤波 使发送报警继电器 FBJ 励磁 由以上分析可以看出 FBJ 反映 方 波 1 方波 2 的同时存在 电路中 R1 用于限流 C1 采用四端头 为检查电容断线 防止独立电源 U0 出现较大的交流纹波 Rb1 为上偏 置电阻 Rb2 做为漏泄电阻 保证无 方波 2 信号时 三级管的可靠关 闭 图 安全与门电路 7 Re 做为 光耦 2 长期固定导通时的恒流保护 同时做为 FBJ 继 电器电压的调整 Ce 为交流旁路电容 采用 B1 B2 变压器耦合提取交 流信号 都为了保证电路的 故障 安全 8 表示灯设置及故障检 测 1 工作 表示灯 设在衰耗盘内 与 FBJ 线圈条件相并联 如 下图 R 用作限流 N 为 工作 指示灯 光耦提供发送报警 接点 发送工作正常 工作表示灯亮 报警接点通 发 送 故 障 工作表示 灯灭 报警接点切断车站移频报警 继电器 YBJ 电路 2 故障表示 灯 为便于检修所对复杂数字电路的维修 盒内针对每一套 CPU 设置了一 个指导维修人员查找设备故障的 故障表示灯 用其闪动状况 表示 它可能出现的故障点 具体情况参如下表 闪动次数 含 义 可能的故障 点 注 闪光方式为灯闪 N 次后 暂停一段时间 然后继续闪动 其中 N 1 7 二 发送器实物图片介绍 1 结构特征 发送器为带 NS1 底座的 6M 插座型盒体 内部由数字板 功放板两块电路板构成 外部装 有黑色 网罩及锁闭杆 2 规格型号 型号 ZPW F 8 外形尺寸 220 100 383 重量 约 5 0 kg 3 安装 与使用 发送器安装在继电器室内 ZWP G2000A 型机柜的 U 形槽上 用钥 匙将锁闭杆锁紧 三 发送器端子使用说明 发送器底座端子见图 五 发送器的调整 在发送器背面接进行 按照电平等级调整表分十个等级进行相应的 湖南铁路科技职业技术学院讲课提纲 连接 六 发送器 N 1 冗余运用原理 任务 4 2 ZPW 2000A 型无绝缘轨道电路接收器的维护 一 接收器的作用 接收器用于对主轨道电路移频信号的解调 并配合与送电端相连接的 调谐区短小 轨道电路的检查条件 动作轨道继电器 另外 还实现对与 受电端相连接调谐区短小轨 道电路移频信号的解调 给出短小轨道电路 执行条件 送至相邻轨道电路接收器 接收器接收端及输出端均按双机 并联运用设计 与另一台接收器构成相互热机并联运用 系统 保证接收 系统的高可靠运用 二 接收器成对双机并联运用原理 05 05 大家看图 每个接收器 都由 主机 和 并机 两部分构成 ZPW 2000A 系统中 A B 两轨 道电路的两台接收器构成成对双机并联运用 即 12 A 轨输入接至 A 主 机 且并联接至 B 并机 B 轨输入接至 B 主机 且并联接至 A 并机 A 主机输出与 B 并机输出并联 动作 A 主机相应执行对象 B 主机输出 与 A 并机输出并联 动作 B 主机相应执行对象 这里 A B 两台接收器 对应的是两个不同轨道区段的接收设备 也就是说 ZPW 2000A 系统运 用 中每一台接收器同时接收两个轨道区段的移频信息 然后由微处理器分别 加以处理 与另 一区段的接收器接受处理的信息 并联输出驱动轨道继 电器 实现 0 5 0 5 冗余 提高系统 可靠性 关于接收器双机并联运用 或者说接收器的 0 5 0 5 冗余方式就介绍到这里 下面 给大家介绍 三 接收器工作原理 大家看图 图中主轨道 A D 小轨道 A D 是模数转换 器 将主机 并机输入的模拟信号转换成计 算机能处理的数字信号 CPU1 CPU2 是微机系统 完成主机 并机载频判决 信号采样 信息判 决和输出驱 动等功能 微处理器电路采用双 CPU 双软件 两套软件硬 件对信号单独处理 把结果相 互校核 实现故障 安全 CPU 采用数字信 号处理器 TMS320C32 CPU 完成信号的采样 运算判决和控制功能 该 CPU 每秒钟能完成 1 千万次浮点加法 减法或乘法运算 安全与门 将 两路 CPU 输出的动态信号变成驱动继电器 或执行条件 的直流输出 安全与门电路有四个 分别带动主机轨道继电器 并机轨道继电器以 湖南铁路科技职业技术学院讲课提纲 及提供主机小轨道 继电器 并机小轨道继电器的执行条件 其电路原理 与发送器 FBJ 电路类似 载频选择电路 根据要求 利用外部的接点 设定主机 并机载频信号 由 CPU 进行判决 确定接收盒的接收频率 接 收盒根据外部所确定载频条件 首先确定接收盒的中心频 率 其电路原 理与发送器的载频选择电路类似 报警电路 CPU 定时对 RAM EPROM 和 CPU 中的存储器进行检查 也对载频电路和 安全与门电路进行检查 根据 检查的结果和双 CPU 进行通信相互校核的结果 决定给出相 应告警条件 如下图 来自两个 CPU 的信号 经过一个与非门后 控制报警电路 如果正常 CPU 就输出一 个高电平 1 与非门输出一个低电平 0 这时 衰耗盘接收工作表示灯点亮 光耦导通 给 外部提供一个导通的条件 构成总移频报警电路 如果发现故障 CPU 就输出低电平 0 与非门输 出高电平 工作表示灯灭 光耦断开 构成报警电路 外部送进来的信 号 有来自 A 衰耗隔离器和 B 衰耗隔离器两路 它们分别经过两路主 轨道 小轨道的模数转换器转换成数字信号 两套 CPU 对外部四路信号 进行单独的运算 判决处理 双 CPU 再把处理的结果通过串行通信 相 互进行比较 如果判决结果一致 就 输出 3KHz 的脉冲驱动安全与门 与此同时 安全与门还要受小轨道检查条件控制 安全与 门收到两路方 波信号后 并收到正确的小轨道检查条件 将其转换成直流电压以便带动 轨道 继电器 GJ 图中右上角安全与门 1 输出与来自 B 并机的输出并联 动作 A 主机相应的 GJ 其下方的安全与门 2 输出与来自 B 并机的输出 并联 形成小轨道检查条件 图中右下角安 全与门 1 输出送至 B 主机 其上方的安全与门 2 输出小轨道检查条件也送至 B 主机 从而 实现接 收器成对并联运用 或说 0 5 0 5 冗余 如果双 CPU 的结果不一致 就关掉给安全与门的脉冲 同时通过故障检查坏节产生故障报警条件 接收器电路中增加了安全与门的反馈检查 即将每一个安全与门的输出送 回给 CPU1 CPU2 进行检查 如果 CPU 有动态输出 那么安全与门就应 该有直流输出 否则就认为安 全与门故障 接收器也报警 如果接收盒 收到信号电压过低 就认为是列车分路 故障表示灯 为便于检修所对复 杂数字电路的维修 接收盒内针对每一套 CPU 设置了一个指导维修 人员 查找设备故障的 故障表示灯 用其闪动状况表示它可能出现故障的 点 具体情况如 表 G 闪动次数 N 含义可能的故障点 湖南铁路科技职业技术学院讲课提纲 以上介绍的是 ZPW 2000A 型无绝缘轨道电路的接收器双机并联运用 情况及工作原 理 通过学习 大家要注意接收器的主机和并机的含义 这里主机和并机实际上是指同一台 接收器 这一台接收器处理本区段信 息时就是主机 处理另一区段信息时就是并机 应用时 两个区段的两台 接收器既接收 处理本区段的信息 同时也接收 处理对方区段的信息 所 以图中的 A 主机和 A 并机是同一个接收器 B 主机和 B 并机也是同一 个接收器 四 接收器实物介绍 1 结构特征 接收器为带 NS1 底座的 2M 插座型盒体 内部由数字板 I O 板 CPU 板三块电路板构成 外部 装有黑色网罩及锁闭杆 2 规格型号 型号 ZPW J 外形尺寸 220 00 83 重量 约 5 0 kg 3 安装与使用 接收器安装在继电器室内 ZWP G2000A 型机柜的 U 形槽上 用钥匙将锁闭杆锁紧 五 接收器端子使用接收器底座端子示意如下图 1 端子代号及用途说明见表 2 主轨接收电平等级调整 在衰耗盘背面端子完成 3 小轨接收电平调整 在衰耗盘背面端子完成 接收器的 05 05 冗余 湖南铁路科技职业技术学院讲课提纲 任务 4 3 ZPW 2000A 型无绝缘轨道电路衰耗盘的维护 一 衰耗盘的作用 用做对主轨道电路及调谐区短小轨道电路的调整 含正反向 给出发送器 接收器 所用电源电压 发送功出电压 轨道输入输出 GJ XGJ 测试条件 给出发送 接收故障报 警和轨道占用指示灯等 二 衰耗盘面板布置图 三 电原理说明 1 轨道输入电路 主轨道信号 V1V2 自 C1C2 变压器 B1 输入 B1 变压器其阻抗约 为 36 55 1700 2600Hz 以稳定接收器输入阻抗 该阻抗选 择较低 以利于抗干扰 变压器 B1 其匝比为 116 1 146 次级通过变压器抽头连接 可构成 1 146 共 146 级变化 按调整 表调整接收电平 2 小轨道电路输入电路 根据方向电路变化 接收端将接至不同的两端短小轨道电路 故短小轨道电路的调 整按正 反两方向进行 正方向调整用 A11 A23 端子 反方向调整用 C11 C23 端子 负载阻抗为 3 3k 注 发送工作灯 绿色 接收工作灯 绿色 轨道占 用灯 红色 3 表示灯电路 1 发送工作 灯通过发送器输入 FBJ 1 FBJ 2 条件构成 并 通过 光耦 1 接 通发送报警条件 BJ 1 BJ 2 2 接收工作 灯通过输入接收器 JB JB 条件构成 并通过 光 耦 2 接通接收报 警条件 BJ 2 BJ 3 3 轨道占用 灯通过输入接收器 G GH 条件构成 轨道占用时 通过 光耦 4 的受光器关闭 使 轨道站用灯 点灯 4 测试端子 SK1 发送电源 接 FS 24V 024V SK2 发送功出 接发送器功出 SK3 接收电源 接 JS 24V 024V SK4 接收输入 湖南铁路科技职业技术学院讲课提纲 SK5 主轨道输出 经 B1 变压器电平调整后输出至主轨道主机 并机 SK6 小轨道输出 经调整电阻调整后 通过 B2 变压器送至小轨道 主机 并机 SK7 GJ 主轨道 GJ 电压 SK8 XG 小轨道执行 条件电压 5 移频总报警继电器 YBJ YBJ 控制电路仅在移频柜第一位置设 置 在衰耗盘设 光耦 5 FS 24 电流通过对本段轨道电路发送故障 条件 BJ 1 BJ 2 接收故障条件 BJ 2 BJ 3 以及其它段轨道 电路有关检查条件串联检查 系统设备均正常时 使 光耦 5 受光器导 通控制三级管 V7 导通 并使 YBJ 励磁 电容 C1 起到缓放作用 防止 各报警条件瞬间中断 造成 YBJ 跳动 在站内电码化及 1 发送 只有 发送没有接收设备时仅接入 BJ 1 BJ 2 条件 在车站接收设置总数为 奇数 单独设置并机备用时 仅接入 BJ 2 BJ 3 条件 四 衰耗盘端子用途说明 湖南铁路科技职业技术学院讲课提纲 任务 4 4 站防雷电缆模拟网络盘的维护 一 作用 用做对通过传输电缆引入室内雷电冲击的防护 横向 纵向 通过 0 5 0 5 1 2 2 2 2km 六节电缆模拟网络 补偿实际 SPT 数字信号电缆 使补偿电缆和实际电缆总距离为 10km 以便于 轨道电路的调整和构成改变列车运行方向电路 二 原理 在其上有室外电缆带来的雷电冲击信号 为保护模拟网络及室 内发送 接收设备 采用 横向与纵向雷电防护 1 横向雷电防护 采用 280V 左右防护等级压敏电阻 从维修上考虑 压敏电阻 应具有模块化 阻燃 有劣化指示 可带电插拔及可靠性 较高 的特点 其典型型号为 V20 C 1 280 DEHNguard 275 2 纵向雷电防护 对于线对地间的纵向雷电信号可采用以下三方式 1 加三极放电管保护 0 5 km SF A B 纵向雷电信号通 过压敏电阻 R1 R2 及三极放电管 SF 接入大地 当雷电冲击 信号 达到防护值时 依 R1 R2 及 SF 限幅 R1 R2 亦用以切 断续流 该方式使用元件简单 但当 R1 与 SF 或 R2 与 SF 产生永久性击穿故障时 将造 成电缆芯线接地 使电缆四线组 失去平衡 大幅度增加电缆线对间的干扰电平 甚至 造成接收 设备的错误动作 因此 该方式已不再被采用 2 加低转移系数防雷变压器防护 采用低转移系数防雷 变压器 其原理图如下 1 结构 2 室外侧 A 与室内侧 C 为相互 环抱 缠绕 中间有加 湖南铁路科技职业技术学院讲课提纲 厚隔离层 B 以减 少线圈间耦合电容 CB 线圈 C 被非封口的 金属铂 D 包裹 工艺中加大之间的耦合电容 CD 并将 D 接至 地线 E 以此达到较好的纵向防雷的效果 1 在工艺上易于获得低转移系数 但是 该结构漏磁大 效率低 产 品性能 离散性大 结构在工艺上难以获得较低的转移系数 但是 该结 构漏磁小 效率高 产品 性能一致性好 工作稳定 在转移系数满足实 用要求的条件下 一般采取此结构 应该强调 目前钢轨线路旁没有设 置贯通地线条件下 该防雷变压器对纵向雷电 防护有显著作用 由于该 变压器原理是尽量减小轨道侧与室内侧线圈间耦合电容的数值 所以在 模拟网络 设备内部以及外部 对轨道侧 线对 与室内侧 线对 间要 尽量远离 3 室外加站间贯通地线防护 室外采用贯通地线做为钢轨对地不平 衡的良好泄流线 如下图 在复线区段上下行线路为完全横向连接时 可将 SVA 中心线直接接 地 简单横向连接时 可通过防雷元件接地 室内电缆模拟网络不再考虑 纵向防护 该方式防雷效果最佳 特别在山区 地线电阻难以达到标准 的地区 在有条件的情况下 该方式为设计首选方式 电路构成及端子分 布 电缆模拟网络按 0 5 0 5 1 2 2 2 2km 六节对称 型网络 以 便串接构成 0 10km 按 0 5km 间隔任意设置补偿模拟电缆值 模拟电缆 网络值按以下数值设置 R 23 5 km L 0 75mH km C 29nF km R L 按 共模电路设计 考虑故障安全 C 采用四端引线 三 防雷电缆模拟网络 盘结构特征 防雷电缆模拟网络盘是盒体结构 盒内装有两块模拟电缆印 制板及防雷变压器 盒体正 面有测试塞孔 可以测量电缆侧的电压 也 可以测量设备侧的电压 盒体是通过 35 线插头 与电缆模拟网络组匣相 连接 通过调整组匣 35 线插座的端子进行电缆长度的调整 规格型号型号 ZPW PML 外形尺寸 248 76 178 重量 约 3kg 安装与使用 将网络盘插入所对应的网络组匣内 按 5 规定 调整组 匣上的 35 线插座端子 实现模拟电缆长度和实际电缆长度之和 为 10 四 模拟网络盘调整 通过在 35 线连接器上封线进行模拟电缆的补 湖南铁路科技职业技术学院讲课提纲 偿调整 调整表如下 电气绝缘节由调谐单元 空芯线圈及 29m 钢轨组成 二 电气绝缘节作用 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 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 三 电气绝缘节简要工作原理分析 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 在电气绝缘节的两端 从钢轨通过引接线向 BA 对应 于相邻区段的频率呈现为 零阻 抗 约数十毫欧 由于引接线具有一定 的电感 所以 BA 呈一定的容性 进行补偿 以保证 钢轨两端的 零阻 抗 四 调谐单元的种类 结构和安装 1 种类 类型 频率 使用场 合 五 关于空心线圈 1 作用 1 SVA 设置在 29 米长调谐区两个调谐单元的中 间 由于它对于 50Hz 牵引电 流呈现甚小的交流阻 抗 约 10m 故能起到对不平衡牵 引电流电动势的 短路作用 见下图 设 I1 I2 有 100 安不平衡电流 可近似视为短路 则 有由于 SVA 对牵引电流的平衡作用 减小了工频谐 波 对轨道电路设备的影响 2 对于上 下行线路间的两个 SVA 中心线可做等电位连接 一方 面平衡线路间牵引电流 一方面可保证维修人员安全 3 作抗流变压器见下图 如在道岔斜股绝缘两侧各装一台 SVA 二 中心线连接 应该指出 SVA 作抗流变压器时 其总电流 200 安 长时 湖南铁路科技职业技术学院讲课提纲 间通电 4 SVA 对 1700Hz 感抗值仅有 0 35 对 2600Hz 也只有 0 54 在调谐区中 不能把它 简单作为一个低阻值分路电抗进行分析 而应将其作为并联谐振槽路的组成部分 SVA 参 数的适当选择 可为谐 振槽路提供一个较为合适的 Q 值 保证调谐区工作的稳定性 2 结构 SVA 由直径 1 53mm 19 股电磁线绕制 截面为 35mm 2 在 20 时 以 1592Hz 信号测试 电感量为 L 33 H 电阻值为 25m R 14m 直流电阻为 R0 4 5 0 5m 铜线敷有耐高温的玻 璃丝包 SVA 设有中心线 每半个线圈可通过 100 安培电流 即在 100 安不平衡电流或 200 安 中点流出牵引电流情况下可以长期工作 在 500 安 4 分钟的不平衡电流下 或中心点通过 1000 安平衡电流下 SVA 均 可正常工作 3 机械绝缘节空芯线圈 对于进站和出站口均设有机械绝 缘节 为使机械绝缘节轨道电路与电气绝缘节轨道电路 有相同的传输参 数和传输长度 根据 29m 调谐区四种载频的综合阻抗值 设计 SVA 并将该 SVA 与 BA 并联 即可获得预期效果 根据计算和室内外试验 SVA 标称数值如下 载频 Hz L H R m 湖南铁路科技职业技术学院讲课提纲 任务 4 5 匹配变压器和补偿电容 一 匹配变压器 1 作用 用于钢轨 轨道电路 与 SPT 铁路数字信号电缆的匹配连接 2 电路分析 1 V1V2 经调谐单元端子接至轨道 L1L2 经 SPT 电缆接 至室内 见下图 L 1 L 2 L 1 T 1 C 1 C 2 1 7 F V 1 V 2 自轨道 2 考虑到 1 0 km 道碴电阻 并兼顾低道碴电阻道床 该变压 器变比优选为 9 1 3 钢轨侧电路中 串联接入二个 16V 4700 F 电解电容 C1 C2 该二电容按相反极 性串接 构成无极性联结 起到隔直及交 连作用 保证该设备在直流电力牵引区段 运用中 不致因直流成分造成 匹配变压器磁路饱和 4 F 为匹配变压器的雷电横向防护元件 该压敏电阻选择 75V 防护等级 该压敏电阻典型型号及特性为 型号 特性 项目 V20 C 1 75 DEHNguard 75 注 国外手册 In 代号为 Isn 又译作 标称通流容量 Uc 又译作 最大持续运行电压 最大持续操作电压 U1 代号为 Up 又译作 电压保护水平 电压保护级别 5 10mH 的电感 L1 用作 SPT 电缆表现出容性的补偿 同时 与匹 配变压器相对应处轨 道被列车分路时 它可作为一个阻抗 1700Hz 时约 为 106 8 该电感由设在同一线圈骨架两个槽上的单独线圈组成 湖南铁路科技职业技术学院讲课提纲 以便在两条电缆线的每一条 线上表现出同样的阻抗 该电感阻抗的降低 将造成接收器电平的增高 故电感由富于弹性物质灌封 以防止 振动或 撞击造成电感损坏 使电感值降低或丧失 二 补偿电容作用及原理 作用 1 保证轨道电路传输距离由于 60kg 重 1435mm 轨距的钢轨电感为 1 3 H m 同时每米约有几个 pf 电容 对于 1700 2300Hz 的移频信号 钢轨呈现较高的感抗值 该值大大高于道碴电阻时 对轨道电路信号的传 输产生较大的影响 为此 采取分段加补偿电容的方法 减弱电感的影响 其补偿原理可理解为将每补偿段钢轨 L 与电容 C 视为串联谐振 见图以 此在补偿段入口端 A B 取得一个趋于电阻性负载 R 并在出口 端 C D 取得一个较高的输出电平 过去 为使 补偿 工作简化 曾采 取每 100 米补偿一次 根据 1 5 km 道碴电阻 兼顾 1700 2600Hz 载 频 选取补偿电容容量为 33 F 轨道电路两端电容设置采用 半截 距法 以上方式对保证 UM71 无绝缘轨道电路传输长度有一定的效果 结合国 情 我国轨道电路道碴电阻标准已改为 1 0 km 而且南方隧道及特殊 线路都存在低道碴电阻的情况 一般认为补偿电容容量与载频频率 道碴 电阻低端数值 电容设置 方式 设置密度 轨道电路传输作用要求等有 关 一般载频频率低 补偿电容容量大 最小道碴电阻低 补偿电容容量 大 轨道电路只考 虑加大机车信号入口电流 不考虑列车分路状态时 电容容量大 为保证轨道电路电容调整 分路及机车信号同时满足一定要 求时 补偿电容容量应有一个优选范围 补偿电容设置密度加大 有利于 改善列车分路 减少轨道电路中列车分路电流的波动范围 有利于延长轨 道电路传输长度 过密设置又增加了成本 带来维修的不便 要适当考虑 补偿电容的设置方式宜采用 等间距法 即将无绝缘轨道电路两端 BA 间的距离 L 按补偿电容总量 N 等分 其步长 中间按全步长 设 置电容 以获得最佳传输效果 综上 根据载频频率 最低道碴电阻数值 轨道电路传输状态的要求 电容容量 数量 设置方法得当 将大大改善 轨道电路的传输 加大轨道电路传输长度 2 保证接收端信号有效信干比 由于轨道电路加补偿电容后趋于阻 性 改善了轨道电路信号传输 加大了轨道入口端短 路电流 减小了送 受电端钢轨电流比 从而保证了轨道电路入口端信号 干扰比 改善了接 湖南铁路科技职业技术学院讲课提纲 收器和机车信号的工作 3 实现了对断轨状态的检查 4 保证了钢轨同侧两端接地条件下 轨道电路分路及断轨检查性能 由以上分析可以看出 加装补偿电容是保证轨道电路有较高技术性能的 有效和必要的措施 该移频架含 10 套 ZPW 2000A 型轨道电路设备 每套 设备含有发送 接收 衰耗各一台及相应零层端子板 熔断器板 按组合 方 式配备 每架五个组合 四柱电源端子板用于外电源电缆与架内设备 联结 2 移频架纵向设置有 5 条合金铝导轨 用于安装发送 接收 设备 3 接收设备按 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 五对形成双机并联运 用的结构 双 机并用不由工程设计完成 在机柜内自行构成 4 为减少柜内配线 YBJ 引出接线 固定设置在位置 1 衰耗盘 1SH 线条引至 01 端子板 5 站内正线电码化发送及 1FS 均设置在移频组合内 2 端子占用分配表 1 电源端子 二 网络接口组匣 可设在防雷柜 亦可设在组合架上 其容量为每组合 含 8 个站防雷及电缆模拟网络 从设计上要求设 01 02 两引线端子板 其中 01 端子板用于引入室内配线 02 端子板 用于引入室外配线 两组 配线在网络盘及组合内 外都要严格分开走线与绑扎 以发挥低转 移系 数防雷变压器的作用 三 综合柜 湖南铁路科技职业技术学院讲课提纲 任务 4 6 ZPW 2000A 系统电气特性测试 一 系统主要技术特点 1 ZPW 2000A 型无绝缘轨道电路的第一个技术特点是充分肯定 保持 法国 UM71 无绝 缘轨道电路整体结构上的优势 这些优势包括以下几个 方面 1 具有界限分明的电气绝缘节 电气 机械 绝缘节 如图所示 由于采用电气谐振式的 电气绝 缘节 两相邻轨道电路具有极高的转移系数指标 因而两相邻轨道电路界 限分明 可 有效地防止越区传输 电气绝缘节由调谐单元 F1 F2 空心 线圈以及一段钢轨组成 UM71 系统钢轨长度为 26 米 ZPW 2000A 系统 这段钢轨长度为 29 米 F1 型调谐单元由两元件 L1 C1 组成 用于低 端频率 1700HZ 或 2000HZ F2 型调谐单元由三元件 L2 C2 C3 组 成 用于高端频率 2300HZ 或 2600HZ 假设本区段频率为 f1 其相邻区段频 率为 f2 调谐 区对于本区段频率 f1 呈现极阻抗 以利于本区段信号的 传输及接收 对于相邻区段频率信 号 f2 呈现零阻抗 保证可靠地短路 相邻区段信号 从而防止了越区传输 这样便实现了相 邻区段信号的电 气绝缘 第二个优势是 2 具有较高的载频 载频选择为 1700HZ 2000 2300 2600HZ 远离了 50HZ 及其谐波 的干扰 如图所示 下行线路用 1700HZ 和 2300HZ 交 替布置 上行线路用 2000HZ 和 2600HZ 交替布置 第三个优势是 湖南铁路科技职业技术学院讲课提纲 3 ZPW 2000A 系统和 UM71 系统频偏均为 11HZ 较小 所以调制系数 小 使信号能量 集中在中心频率附近 抗干扰性能好 4 能充分满足 1000A 牵引电流 10 不平衡条件下正常工作的要求 1000 900 1000 10 10 不平衡 5 可实现电气分离式断轨检查 轨道电路全程 含主轨及小轨 断轨时 有关轨道继电器 可靠失磁 6 和 系统的设计很方便于实现双方向运行 不需另外增加设 备便可实现正 反方向区间自动闭塞方式 而目前国内研 制的无绝缘轨道电路需增加一套室 外接收端设备 包括一对传感器 一 个接收网络盒及一对电缆 方可实现反方向站间闭塞方式 7 可实现轨道电路的一次性调整 晴 雨天不用调整 根据不同情况下 的轨道电路的调整需求 发送器可提供 10 种不同输出电平 接收器可 提供 73 种不同电平 从而能准确地实现轨道电路的一次性调整 其调整 精度高于国内其它 移频制式 8 能够给机车信号提供连续 可靠的信息 为机车信号作为主体信号创 造了条件 ZPW 2000 型无绝缘轨道电路保留了以上 UM71 无绝缘轨道电 路所具有的这些优势 这是它的第一个技术特点 以下特点是 2 结合国情而改进的一些特点 包括以下几个方面 1 解决了调谐区断轨检查 实现轨道电路全程断轨检查 ZPW 2000 型 无绝缘轨道电路将 调谐区由 26 米改为 29 米 并将 29 米调谐区做为 一段仅 29 米长的短小轨道电路 通过该 29 米长的短小轨道电路实现调 谐区断轨检查 29 米 29 米 ZPW 2000 型无绝缘轨道电路改进的第二个 特点是 2 设置短小轨道电路的条件下 减少了调谐区的分路死区 使其不大 于 5 米 如图所示 仍 用上图 分路死区一般在 21 26 米处 第三 个特点是 3 实现了对调谐单元 BA 断线故障的检查 如图所示 调谐区轨道电路工 作较为稳定 调谐单元 BA 断线对本区段频率信号绝缘节阻抗将降低 对相邻区段频率信号绝缘节阻抗将升高 图中指示时配文字 利用调谐 区轨道电路接收器 工作门限值的变化即可实现对 BA 断线的检测 第四个 特点是 湖南铁路科技职业技术学院讲课提纲 4 实现了对拍频干扰的防护 如图所示 因采用了 DSP 数字处理技术 必须三根谱线同 时存在时才识别为某低频信号 如 也就是说 差了任何一个边频信号 该系统的 接受设备通过数字处理技术都能识别 出来 并判为错 所以说实现了对拍频干扰的防护 5 通过系统参数优化 比如补偿电容 可以提高轨道电路传输长度 某 些条件下甚至能达 到 1500 米长 6 提高了机械绝缘节轨道电路传输长度 能实现与电气绝缘节轨道电路 等长传输 7 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 低道碴电阻传输长度要求 又提高了一 般长度的轨道电路工作稳定性 8 用 SPT 国产铁路信号数字电缆取代法国 ZCO3 电缆 减小了铜芯线径 减少了备用芯组 加大了传输距离 提高了系统技术性能价格比 降低 了工程造价 9 采用长钢包铜引接线取代 75mm2 的铜引接线 利于维修 10 发送 接收设备四种载频频率通用 由于载频通用 使器材种类减 少 可降低总的工 程造价 11 发送器和接收器均有较完善的检测功能 发送器可实现 N 1 冗余 接收器可实现双 机互为冗余 12 下面将 ZPW2000A 与 UM71 设备在传输长度 安全性 可靠性 抗 干扰性等方面进行对比 如下表所示 序号 轨道电 路 类型 传输长度 1 0 Km 安全性 可靠性 工程设计 综合造价 万元 Km 抗干扰 信干 比 以上介绍的是 ZPW 2000A 型无绝缘移频轨道电路的技术特点 下面介绍 二 系统主要技术条件 1 环境条件 ZPW 2000A 型无绝缘移频轨道电路设备在下列环境下应可 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 3 大气压力 74 8kPa 106kPa 相对于海拔高度 2500m 以下 4 周围没有腐蚀和引起爆炸危险的有害气体 下面介绍 湖南铁路科技职业技术学院讲课提纲 2 发送器 的各项技术条件 1 发送器能产生 18 种低频频率 即 10 3 n 1 1Hz n 0 17 也即 10 3 Hz 11 4 Hz 12 5 Hz 13 6 Hz 14 7 Hz 15 8 Hz 16 9 Hz 18 Hz 19 1 Hz 20 2 Hz 21 3 Hz 22 4 Hz 23 5 Hz 24 6 Hz 25 7 Hz 26 8 Hz 27 9 Hz 29 Hz 2 发送器采用的载频频率有 8 种 载频布置如下图所示 下行 1700 1 2300 1 1700 2 2300 2 依次类推 交叉配置 上行 2000 1 2600 1 2000 2 2600 2 依次类推 交叉配置 下行 1700 1 1701 4 Hz 1700 2 1698 7 Hz 2300 1 2301 4 Hz 2300 2 2298 7 Hz 上行 2000 1 2001 4 Hz 2000 2 1998 7 Hz 2600 1 2061 4 Hz 2600 2 2598 7 Hz 3 频偏 11 Hz 4 输出功率为 70W 400 负载 以上介绍的是 ZPW 2000A 型无绝缘轨道电路发送器 的技术条件 下面给大家介绍 3 接收器 的技术条件 轨道电路在调整状态下 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 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 下面介绍 4 直流电源电压范围 1 直流电源电压范围 23 5V 24 5V 2 设备耗电情况 发送器在正常工作时负载为 400 功出为 1 电平 的情况下 耗电 为 5 55A 当功出短路时耗电小于 10 5A 接收器正常 工作时耗电小于 500mA 5 轨道电路 的技术条件 1 分路灵敏度为 0 15 分路残压小于 140mV 带内 2 轨道电路传输长度见下表所示 从图中可以看出道碴电阻有 1 Km 0 6 Km 0 5 Km 0 4 Km 0 3 Km 载频有 1700 2000 2300 2600 四种 不同载频 不同道碴电阻情况下轨道电 路的传输 长度不同 比如说道碴电阻为 1 Km 载频四种情况下轨道 电路的传输长度均为 1500 米 但道碴电阻为 0 6 Km 前两种低端 湖南铁路科技职业技术学院讲课提纲 载频情况下轨道电路的传输长度均为 824 米 后两种高端载频情况下轨 道电路的传输长度均为 774 米 其它情况见表所示 这里就不再 一一列 举 大家请注意 轨道电路有三种情况 规定如下 电气绝缘节 电气 绝缘节 轨道电路传输长度由空芯线圈 空芯线圈组成 电气绝缘节 机械绝缘节 轨道电路传输长度由空芯线圈 机械绝缘节空芯线圈组成 机械绝缘节 机械绝缘节 轨道电路传输长度由机械绝缘节空芯线圈 机械绝缘节空芯 线圈组成 这三种轨道电路的传输长度是一致的 轨道电路的第三个技术条件 3 主轨道无分路死区 调谐区分路死区不大于 5m 4 有分离式断轨检查性能 轨道电路全程 含主轨及小轨 断轨时 有关轨道继电 器可靠失磁 6 系统冗余方式 发送器采用 N 1 冗余 实行故障检测转换 接收器采 用成对双机并联运用 三 室内外设备技术指标 一 发送器 1 技术指标 1 区间发送器 技术指标如下表 序号 项 目 指标范围 备 注 1 主 吸起门限 200mv 210mV 电源电压 24V 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 HP 8904A 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 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 2 测试用仪表 见下表 表 序号名称规格数量 用 途 测试步骤及方法 通过接线端子 选择所需载频 湖南铁路科技职业技术学院讲课提纲 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 度以 0