二线叠加2000R站内电码化-02-2.0 系统描述

25Hz25Hz 相敏相敏轨道电路轨道电路 50Hz50Hz 交流轨道电路交流轨道电路 四线制预叠加四线制预叠加 ZPW 2000RZPW 2000R 型型电码化电码化 技术说明书 第二部分第二部分 系统描述系统描述 黑龙江瑞兴科技股份有限公司黑龙江瑞兴科技股份有限公司 I 本部分版本及信息说明 部分内容 第二部分 25Hz相敏轨道电路 50Hz交流轨道电路 二线制预叠加ZPW 2000R 型电码化 系统描述 版本 V1 0 变更章节变更原因日期 2011 1 8 变更人撰稿张红校对肖彩霞批准邓迎宏 I 目目 录录 本部分版本及信息说明 I 1 概述 1 1 1 研制过程 1 1 2 系统性能和特点 1 2 系统构成及工作原理 1 2 1 系统构成 1 2 2 功能及原理 4 3 总体技术条件 6 3 1 适应环境 6 3 2 适用标准 6 3 3 基本技术条件 7 4 基本设备功能及用途 7 4 1 发送器 7 4 2 功放器 7 4 3 发送采集器 7 4 4 采集中继器 8 4 5 系统维护终端 8 4 6 无绝缘站内移频机柜 8 4 7 发送调整器 8 4 8 发送调整组合 8 4 9 股道电阻组合 8 4 10 岔区电阻组合 8 4 11 ZPW NGL R 型室内隔离盒 8 4 12 ZPW FNGL R 型室内隔离盒 8 4 13 ZPW WGL R 型室外隔离盒 8 4 14 ZPW FWGL R 型室外隔离盒 9 4 15 ZPW WGFH R 型室外隔离防护盒 9 5 系统主要技术指标和参数 9 5 1 移频信号频率 9 5 2 发送功率 9 5 3 电源额定功耗 9 5 4 机车信号接收电流 10 5 5 站内轨道电路工程运用的传输长度 10 6 系统结构 安装及设备布局 10 6 1 总体结构和布局 10 6 2 室内设备 10 6 3 室外设备 16 7 配套器材 17 7 1 补偿电容器 17 7 2 传输电缆 17 1 1 概述概述 1 1 研制过程 ZPW 2000R 型无绝缘移频轨道电路设备是在既有 ZPW 2000R 无绝缘移频自动闭塞设备基础 上改进的新型轨道电路设备 ZPW 2000R 型站内移频电码化设备是 ZPW 2000R 型无绝缘移频 轨道电路系统设备中的一部分 ZPW 2000R 无绝缘移频自动闭塞设备于 2003 年通过了铁道部专家组系统测试 同年 11 月 通过了铁道部技术审查 2007 年 4 月 16 日获得铁道部行政许可 通过产品认定 目前 ZPW 2000R 型无绝缘移频自动闭塞及站内电码化设备已分别运用于哈尔滨铁路局 西安铁 路局 武汉铁路局 南昌铁路局 北京铁路局以及合资铁路 地方铁路 系统工作稳定可靠 1 2 系统性能和特点 1 2 1 25Hz 相敏轨道电路 50Hz 交流轨道电路采用二线叠加移频电码化 节省电缆 可节省 工程造价 1 2 2 采用本制式在最小道床电阻 Rdmin 1 km 时 轨道电路设计长度如下 轨道电路中间不并电容 轨道电路最大设计长度为 400 米 轨道电路中间每 100 米并联 33 F 电容 四种载频相同 轨道电路最大设计长度为 1300 米 轨道电路中间每 50 米并联 33 F 电容 四种载频相同 轨道电路最大设计长度为 1700 米 1 2 3 本制式叠加器材元器件故障导向安全 此时站内轨道电路有可靠分路保证 1 2 4 系统冗余方式采用发送 N 1 方式 1 2 5 设备满足 TB T 3206 2008 ZPW 2000 轨道电路技术条件 标准要求 1 2 6 轨道电路单套电子设备的平均故障时间间隔 MTBF 不应小于 1 5 105h 2 系统构成及工作原理系统构成及工作原理 2 1 系统构成系统构成 二线制电气化 25Hz 相敏轨道电路 非电气化 50Hz 交流轨道电路叠加 ZPW 2000R 电码化系 统设备由室内设备和室外设备两部分组成 室内设备由发送器 功放器 发送采集器 系统维 护终端 站内移频机柜 发送调整器 发送调整组合 股道电阻组合 岔区电阻组合 室内隔 离盒等设备组成 室外设备由室外隔离盒 室外隔离防护盒 轨道补偿电容及 SPT 铁路数字信 ZPW 2000R 型无绝缘移频轨道电路系统技术说明书 系统描述 2 号电缆等设备组成 正线 25Hz 相敏轨道电路预叠加 ZPW 2000R 二线电码化电路原理见图 2 1 1 侧线股道 25Hz 相敏轨道电路叠加 ZPW 2000R 二线电码化电路原理见图 2 1 2 50Hz 交流轨道电路叠加 ZPW 2000R 二线电码化电路原理见图 2 1 3 图 2 1 1 正线 25Hz 相敏轨道电路预叠加 ZPW 2000R 二线电码化电路原理图 3 12 图 2 1 2 侧线股道 25Hz 相敏轨道电路叠加 ZPW 2000R 二线电码化电路原理图 ZPW 2000R 型无绝缘移频轨道电路系统技术说明书 系统描述 4 图 2 1 3 50Hz 交流轨道电路叠加 ZPW 2000R 二线电码化电路原理图 2 2 功能及原理功能及原理 2 2 1 信号传输流程 下面以电气化正线 25Hz 相敏轨道电路预叠加 ZPW 2000R 移频电码化为例简要说明工作原理 如图 2 1 1 所示为站内正线两个相邻的轨道区段 nG 和 n 1 G 两个轨道区段合用一套发送设备 功放器输出端对应连接两路发送调整器 两路发送调整器输出分别向 nG 和 n 1 G 轨道区段发送 信息 列车进入站内正线轨道电路后 本区段的设备向机车发送 ZPW 2000R 移频信息 同时前方 区段也提前将 ZPW 2000R 移频信息送入轨道 称为预叠加 如图 2 1 1 所示 列车进入 nG 区段 外方相邻区段后 发送器输出的移频信号经功放器放大 经过 N 1 转换继电器接点 经发送 调整器 1 调压 通过 nG 传输继电器的吸起接点 再经电阻 R1 调整电流后提前送入 nG 列车 进入 nG 机车接收移频信息 同时功放器输出信号通过发送调整器 2 和 R2 调整后提前送入 前方区段 n 1 G 实现预叠加 列车进入 n 1 G 区段时 nG 传输继电器落下切断移频信息 列 车出清 nG 区段时 nG 区段 25Hz 相敏轨道电路恢复工作 5 2 2 2 轨道电路信号传输补偿 由于钢轨的阻抗呈感性 因此信号在钢轨上传输 其衰耗量是很大的 理论分析得出 如 果两根钢轨间并联有均匀分布电容 这将大大改善钢轨电路的传输特性 信号的衰耗量将大大 减少 这对提高轨道电路的性能是非常有好处的 但是要做到完全均匀的补偿是比较困难的 实际工程上是每隔一定距离并接一处电容来实现的 我们称该电容为补偿电容 加装补偿电容器后的轨道电路 使钢轨对移频信号的传输趋于阻性 机车信号能够获得较 大的信号能量 保证机车信号不间断工作 2 2 3 设备冗余 当发送设备 发送器 功放器 发生故障时 通过发送报警继电器落下 完成 N 1 转换 备机自动投入使用 发送器 N 1 冗余系统原理接线见图 2 2 1 2 2 4 自诊断监测 自诊断监测系统是由发送采集器 采集中继器 维护终端等部分组成 该系统能够完成对 站内发送设备的时实监测和数据记录 实现故障的诊断与定位 提供故障预警 故障告警功能 并提供相应的维护指导信息 ZPW 2000R 型无绝缘移频轨道电路系统技术说明书 系统描述 6 图2 2 1 发送器 N 1 冗余系统原理接线图 3 总体技术条件总体技术条件 3 1 适应环境适应环境 3 1 1 环境温度 室内设备 5 40 室外设备 40 70 3 1 2 相对湿度 不大于 95 温度为 30 时 3 1 3 大气压力 70kPa 106kPa 相当于海拔高度 3000 米以下 3 1 4 周围无腐蚀气体 无引起爆炸危险性的有害气体 3 2 适用标准适用标准 3 2 1 系统满足 TB T3112 2005 铁路站内轨道电路电码化设备 的标准要求 3 2 2 设备应符合 ZPW 2000 系列无绝缘轨道电路技术条件 暂行 的要求 7 3 2 3 设备电磁兼容性应符合 TB T 3073 2003 铁道信号电气设备电磁兼容性试验及其限值 标准 A 级要求 3 2 4 设备应对雷电感应过电压进行防护 不考虑直接雷击设备的防护 雷击试验应符合 TB T 3074 2003 铁道信号设备雷电电磁脉冲防护技术条件 标准要求 3 2 5 设备自诊断监测部分满足 TB T2496 2000 信号微机监测系统技术条件 3 3 基本技术条件 3 3 1 符合二线制电码化叠加工作方式 3 3 2 符合轨道电路传输和机车信号入口电流的工作条件 3 3 3 适用于非电气化及交流电气化牵引区段 在交流电气化牵引区段运用 轨道回流小于 等于 1000A 其不平衡系数小于等于 10 3 3 4 系统符合信号 故障 安全 原则 3 3 5 轨道电路分路灵敏度不小于 0 15 3 3 6 信号传输电缆采用铁路内屏蔽式数字信号电缆 型号 SPT P 系列 3 3 7 对于 1700Hz 2000Hz 2300Hz 信号机车信号入口电流不小于 500mA 对于 2600Hz 信 号机车信号入口电流不小于 450mA 3 3 8 系统维护终端最大监测容量为 128 套发送设备 4 基本设备功能及用途基本设备功能及用途 4 1 发送器 发送器能够根据载频编码和低频编码条件产生相应的移频信号 该信号既作为轨道电路占 用检查的工作信号 也作为机车信号机接收的信号 发送器内部具备自检测和检测功放器的功 能 当内部电路或功放器发生故障时 报警继电器电落下 实现发送设备 N 1 转换功能 发送器四种载频通用 4 2 功放器 功放器能将发送器输出的移频信号进行功率放大 向区站内轨道电路发送移频信号 功放 器各种载频通用 与发送器构成一个整体 实现 N 1 转换功能 输出功率有不同电平级别 可通过端子跳线进行设置 功放器四种载频通用 4 3 发送采集器 用于采集站内功放器 站内发送器的电压 电流 频率及工作状态等数据 并与智能通信 ZPW 2000R 型无绝缘移频轨道电路系统技术说明书 系统描述 8 单元进行数据通信 4 4 采集中继器 通过CAN总线接收和汇总发送器 发送采集器的各种状态数据 并将汇总的数据经第一路 LAN总线发送到系统维护终端 为电务维护人员提供实时故障分析和维护数据 另一路LAN总线 可将数据上传给微机监测 或为列控中心维护终端提供信息 为行车指挥调度提供现场设备的 维护数据 同时为GPRS提供12V 0 5A电源 4 5 系统维护终端 该部分由工业控制计算机 内插各种数据采集卡 显示器 键盘鼠标和 UPS 不间断电源组 成 用于将发送采集器所采集的数据进行记录 分析 汇总 将得出的判断结果反馈给用户 并将相关数据与信息通过 CAN 总线上传给微机监测等其它系统 4 6 无绝缘站内移频机柜 用于安装发送器 功放器 发送采集器和系统维护终端等设备 4 7 发送调整器 用于将功放器输出的移频信号的功率 按照机车信号入口电流的要求进行调整再输出送至 站内电码化区段 4 8 发送调整组合 用于安装 ZPW TF R 型发送调整器 4 9 股道电阻组合 ZPW URG 型股道电阻组合用于站内股道区段轨道电路入口分路电流微调整 4 10 岔区电阻组合 ZPW URC 型岔区电阻组合用于站内道岔区段轨道电路入口分路电流微调整 4 11 ZPW NGL R 型室内隔离盒 ZPW NGL R 型室内隔离盒适用于电气化 非电气化区段 25Hz 相敏轨道电路预叠加和叠加 ZPW 2000R 移频电码化系统接口电路中 可用在室内送电端及受电端 用来实现 25Hz 轨道电源 与移频信号共用传输通道而互不干扰 可适用于移频 1700 2000 2300 2600Hz 4 12 ZPW FNGL R 型室内隔离盒 ZPW FNGL R型室内隔离盒适用于站内交流连续式480轨道电路预叠加和叠加ZPW 2000R移频 电码化系统接口电路中 可用在室内送电端及受电端 用来实现50Hz轨道电路与移频信号共用 传输通道而互不干扰 适用移频1700 2000 2300 2600Hz 4 13 ZPW WGL R 型室外隔离盒 9 ZPW WGL R型室外隔离盒适用于电气化 非电气化区段25Hz相敏轨道电路叠加和预叠加 ZPW 2000R移频站内电码化区段 为室外送电端和受电端通用的隔离设备 用来实现25Hz轨道电 源与移频信号共用传输通道而互不干扰 可用于闭环检测电码化配套器材 4 14 ZPW FWGL R 型室外隔离盒 ZPW FWGL R 型室外隔离盒适用于非电气化区段480轨道电路叠加和预叠加ZPW 2000R移频 站内电码化区段 为室外送电端和受电端通用的隔离设备 用来实现50Hz轨道电源与移频信号 共用传输通道而互不干扰 可用于闭环检测电码化配套器材 内含WFL室外防雷单元 4 15 ZPW WGFH R 型室外隔离防护盒 ZPW WGFH R 型室外隔离防护盒适用于电气化区段 非电气化区段 25Hz 相敏轨道电路和 480 轨道电路预叠加及 ZPW 2000 系列四线电码化不发码区段 防止移频信号干扰其他区段 也 可用于二线电码化道岔区段 一送多受不发码区段 5 系统主要技术指标和参数系统主要技术指标和参数 5 1 移频信号频率移频信号频率 5 1 1 载频中心频率见表 5 1 1 所示 表 5 1 1 载频中心频率 载频类型中心频率 Hz 载频类型中心频率 Hz 1700Hz F1 1701 42300Hz F1 2301 4 1700Hz F2 1698 72300Hz F2 2298 7 2000Hz F1 2001 42600Hz F1 2601 4 2000Hz F2 1998 72600Hz F2 2598 7 5 1 2 低频调制频率共有 18 种 分别为 10 3Hz 11 4Hz 12 5Hz 13 6Hz 14 7Hz 15 8Hz 16 9Hz 18 0Hz 19 1Hz 20 2Hz 21 3Hz 22 4Hz 23 5Hz 24 6Hz 25 7Hz 26 8Hz 27 9Hz 29 0Hz 5 1 3 载频频偏为 f 11Hz 5 2 发送功率发送功率 站内功放最大输出功率为 70W 负载电阻为 400 分 1 2 3 4 5 五级电平 本系统 固定使用 1 电平输出 5 3 电源额定功耗电源额定功耗 5 3 1 无绝缘站内移频机柜采用集中供电方式 系统电源采用 DC48V 1 5V ZPW 2000R 型无绝缘移频轨道电路系统技术说明书 系统描述 10 5 3 2 发送器电源输入功率 12 5W 功放器电源输入最大功率 100W 使用 1 电平时 发 送采集器电源输入功率 15W 系统维护终端的最大功耗 80W 5 3 3 功放器固定使用 1 电平功率输出 每一套电码化移频发送设备向轨道发码时的电源功 耗最大为 100W 每一套电码化移频发送设备不向轨道发码时的电源功耗约为 20W 左右 每个车 站移频电码化发送设备实际电源功耗是实际站场情况同时占用最多区段的发送设备的数量加上 空闲发送设备的数量的功耗 5 4 机车信号接收电流机车信号接收电流 轨道电路在最不利条件下 用 0 15 电阻分路 当载频频率为 1700Hz 2000Hz 2300Hz 时 机车信号入口电流不小于 500mA 当载频频率为 2600Hz 时 不小于 450mA 5 5 站内轨道电路站内轨道电路工程运用的传输长度工程运用的传输长度 在道砟电阻为 1 0 Km 0 8 Km 0 6 Km 分路电阻为 0 15 时 站内轨道电 路四种移频信息的工程传输长度为 1200 米 6 系统结构 安装及设备布局系统结构 安装及设备布局 6 1 总体结构和布局 ZPW 2000R 型站内移频电码化设备由室内设备和室外设备两大部分组成 室内单元设备包括发送器 功放器 发送采集器 系统维护终端 发送调整器 股道电阻 组合 岔区电阻组合和室内隔离盒等 发送器 功放器 发送采集器和系统维护终端等都安装 在无绝缘站内移频机柜内 发送调整器 股道电阻组合 岔区电阻组合和室内隔离盒等都安装 在站内综合架上 室外单元设备包括室外隔离盒 室外隔离防护盒及补偿电容 各种单元器材的安装方法等说明请参看 第三部分 单元设备技术规格 6 2 室内设备 6 2 1 无绝缘站内移频机柜 用于安装站内移频发送设备 最多可安装 4 层站内移频层 一层系统维护终端 站内移频 机柜的满配置示意图见图 6 2 1 图 6 2 2 11 图 6 2 1 无绝缘站内移频机柜正面设备布置图 ZPW 2000R 型无绝缘移频轨道电路系统技术说明书 系统描述 12 图 6 2 2 无绝缘站内移频机柜背面设备布置图 13 6 2 2 站内综合架 站内综合架使用铁路信号专用综合架 综合架的结构见铁路工程设计技术手册 信号 第 441页的图2 4 1 9所示 站内综合架用于安装发送调整组合 股道电阻组合 岔区电阻组合及与移频电码化结合的 各种组合设备 综合架安装于机械室内 各组合安装位置和数量依工程设计确定 站内综合架 电码化设备布置示意图见图6 2 4 ZPW 2000R 型无绝缘移频轨道电路系统技术说明书 系统描述 14 图6 2 4 站内综合架电码化设备布置示意图 15 6 2 2 1 发送调整组合 发送调整组合采用欧标 30 英寸 5U 结构铝型材 每台组合中最多可安装 8 台 ZPW TF R 型 发送调整器器材 组合正面器材安装布置见图 6 2 5 组合接线端子板安装在组合的后背板上 其位于组合内部的端子用于组合内部配线 组合外部的端子用于工程电路连接配线 组合背面 接线端子板及各调压端子布置见图 6 2 6 图 6 2 5 发送调整组合正面器材安装布置图 图 6 2 6 发送调整组合背面接线端子板及各调压端子布置图 6 2 2 2 股道电阻组合 用于调整站内股道区段轨道电路入口分路电流 每台组合中最多可安装 12 支电阻和 12 个防雷器 组合正面布置图见图 6 2 7 背面布置图 见图 6 2 8 图 6 2 7 ZPW 2000R 型无绝缘移频轨道电路系统技术说明书 系统描述 16 图6 2 8 6 2 2 3 岔区电阻组合 用于调整站内道岔区段轨道电路入口分路电流 结构及布置图同股道电阻组合 6 2 2 4 ZPW NGL R 型室内隔离盒 本产品直接放置在托盘上 托盘安装在组合架上 3 台 ZPW NGL R 型室内隔离盒与 3 台 BMT 25 型室内调整变压器 放置在一个托盘上可作为送电端室内隔离设备 5 台 ZPW NGL R 型室内隔离盒放在一个托盘上可作为受电端室内隔离设备 6 2 2 5 ZPW FNGL R 室内隔离盒 本产品直接放置在托盘上 托盘安装在组合架上 3台ZPW FNGL R型室内隔离盒与3台BMT 50型室内调整变压器 放置在一个托盘上 可作为送电端室内隔离设备 5台ZPW FNGL R型室内 隔离盒放置在一个托盘上 可作为受电端室内隔离设备 6 3 室外设备 6 3 1 ZPW WGL R 型室外隔离盒 1 本产品需放置在 XB1 变压器箱中 作为送电端室外隔离设备使用时 每个变压器箱可放 置一个隔离盒 一个电阻和一个轨道变压器 作为受电端室内隔离设备使用时 每个变压器箱可 放置一个隔离盒 一个轨道变压器 2 当作为电气化区段室外隔离盒使用时 将其D 电气化 端子与T端子进行连接 若作为 非电气化区段室外隔离盒使用时 将其F 非电气化 端子与T端子进行连接 6 3 2 ZPW FWGL R 型室外隔离盒 本产品放置在XB1变压器箱中 作为送电端室外隔离设备使用时 每个变压器箱可放置一个 隔离盒 一个电阻和一个轨道变压器 作为受电端室内隔离设备使用时 每个变压器箱可放置一 个隔离盒 一个轨道变压器 6 3 3 ZPW WGFH R 型室外隔离防护盒 1 本产品放置在 XB1 变压器箱中 2 作为送电端室外隔离设备使用时 每个变压器箱可放置一个 ZPW FWGL R 型室外隔离防护 盒 一个电阻和一个轨道变压器 作为受电端室内隔离设备使用时 每个变压器箱可放置一个 ZPW FWGL R 型室外隔离防护盒 一个轨道变压器 17 3 送电端接线方式 1 2 接 25Hz 电源 1 3 接 BG2 130 25 轨道变压器的 1 4 4 受电端接线方式 1 2 接 25Hz 继电器 1 2 接钢轨 也可接 1 3 可调相位 5 作为 50Hz 送电端使用时 1 2 接 110V 50Hz 电源 1 3 接 BG1 80A 型轨道变压器 的 I 次侧 6 作为 50Hz 受电端使用时 1 2 接 BZ4 U 型中继变压器的 II 次侧 1 2 接继电器 7 配套器材配套器材 7 1 补偿电容器补偿电容器 补偿电容器采用电缆线焊接在电容器内部 轴向分两头引出 把电缆用环氧树脂灌封 电 缆引出线的连接方式有两种 一种是两端用锡焊接塞钉 另一种是压接线鼻子 然后用