ZPW-2000A型轨道电路原理和技术条件毕业设计

系别 系别 内江教学点内江教学点 专业 专业 铁道通信信号铁道通信信号 姓名 姓名 邓邓 番番 双双 精品文档 2欢迎下载 西南交通大学西南交通大学 成人教育学院成人教育学院 精品文档 I欢迎下载I欢迎下载 系系 别别 内江教学点内江教学点 专专 业业 铁道通信信号铁道通信信号 年年 级级 1212 铁信函铁信函 2 2 姓姓 名名 邓邓 番番 双双 题题 目目 ZPW 2000AZPW 2000A 型轨道电路原理和技术条件型轨道电路原理和技术条件 指导教师指导教师 评评 语语 指导教师指导教师 签章 签章 评评 阅阅 人人 评评 语语 评评 阅阅 人人 签章 签章 成成 绩绩 精品文档 II欢迎下载II欢迎下载 答辩委员会主任答辩委员会主任 签章 签章 年年 月月 日日 毕业论文任务书 班 级 12 铁道通信信号 专科 函 6 学生姓名 学 号 20123487 发题日期 2013 年 1 月 25 日 完成日期 2013 年 3 月 20 日 题 目 ZPW 2000A 型轨道电路工作原理和技术条件 1 本论文的目的 意义 通过对 ZPW 2000A 移频轨道电路论文撰写 熟悉 ZPW 2000A 型无绝缘移频轨道电路的设备构成 工作原理 电路原理 掌握区间工程设 计的技术条件 并能熟悉 CAD 绘图工具 设计完成区间内相关设备的布置图 有关 闭塞分区电路图的设计及配线表的设计 2 学生应完成的任务 1 按论文要求 规范 计划性的完成资料的准备 2 通过查找资料 熟悉 ZPW 2000A 移频自动闭塞系统的工 作原理 电路原理 掌握区间工程设计的技术条件 3 熟悉掌握 WORD 的各种应用并做好论文格式 4 打印 装订设计论文 3 论文各部分内容及时间分配 共 8 周 第一部分弄清格式及题目内容要求 查阅参考资料 构思提纲 3 周 第二部分撰写论文 3 周 第三部分按规定格式完善 打印 装订 提交 2 周 第四部分 周 第五部分 周 评阅及答辩 周 备 注 独立完成 严禁互相抄袭 可参考教学教材 铁道信号新技术概论方面 的书籍 指导教师 年 月 日 精品文档 III欢迎下载III欢迎下载 审 批 人 年 月 日 摘摘 要要 铁路在国民经济的发展中起着很重要的作用 随着铁路技术的发展 列车在运 行速度及运载能力上都有了很大的提高 这就更加需要保证行车安全 确保铁路运 输的安全畅通 目前 轨道电路是保障列车正常运行的重要手段之一 我国轨道制式主要是移频轨道电路 包括国产 18 信息移频轨道电路和 ZPW 2000A 型移频轨道电路 ZPW 2000A 设备是目前我国使用的最先进的移频自动 闭塞系统 它以频率作为参数 实现信息的传递 在轨道电路传输安全性 传输长 度 系统可靠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很大的 提高 ZPW 2000 系列自动闭塞充分吸收 UM71 的技术优势 并实现了重大技术改进和 创新 它克服了 UM71 在传输安全性和传输长度上存在的问题 在轨道电路传输安全 上 解决了轨道电路全路断轨检查 调谐区死区长度 调谐单元断线检查 拍频干 扰防护等技术难题 延长了轨道电路的传输长度 采用单片微机和数字信号处理技 术 提高了抗干扰能力 ZPW 2000 系列无绝缘轨道电路 采用 1700Hz 2600Hz 载频段 FSK 制式轨道电 路传输特性 主要参数及计算机技术 满足机车信号为主体信号的自动闭塞及列车 超速防护系统要求 关键词 移频轨道电路 关键词 移频轨道电路 ZPWZPW 2000A 2000A 断轨检查断轨检查 调谐单元调谐单元 精品文档 IV欢迎下载IV欢迎下载 Abstract The railway plays an important role in the development of national economy With the development of railway technology train running speed and carrying capacity have been greatly improved it is all the more important to ensure traffic safety ensure the safety of railway traffic At present the track circuit is one of the important measures to guarantee the normal operation of the train The track system of our country is mainly of frequency shift track circuit including domestic 18 information frequency shift track circuit and the ZPW 2000A type of frequency shift track circuit ZPW 2000A frequency shift equipment is the most advanced automatic block system used in China at present It with the frequency as a parameter realize the information transmission the track circuit transmission security the transmission length system reliability and combined with the situation of our country to improve the technical performance and price ratio reduce engineering cost has been greatly improved Fully absorb the advantages of UM71 technology ZPW 2000 series of automatic block and achieved major technological improvement and innovation It overcomes the existing in the transmission security and transmission length on UM71 problem In the secure transmission track circuit solve the technical problem of railway track circuit broken rail detection the dead zone length tuning tuning unit break check frequency interference protection etc Extend the transmission length of track circuit Using single chip microcomputer and digital signal processing technology improving the capacity of resisting disturbance ZPW 2000 series jointless track circuit the 1700Hz 2600Hz carrier frequency transmission characteristics FSK track circuit parameters and 精品文档 V欢迎下载V欢迎下载 computer technology to meet the requirements of the locomotive signal as the main signal automatic block and train overspeed protection system KeywordsKeywords frequencyfrequency shiftshift tracktrack circuit circuit ZPWZPW 2000A 2000A brokenbroken railrail detection detection tuningtuning unitunit 精品文档 VI欢迎下载VI欢迎下载 目 录 第 1 章 绪 论 1 第 2 章 ZPW 2000 系列无绝缘轨道电路技术条件 暂行 2 2 1范围 2 2 2规范性引用文件 2 2 3术语和定义 2 2 4工作环境 3 2 5ZPW 2000 轨道电路基本功能及主要设备构成 3 2 6技术条件 3 2 7室外设备要求 6 2 8ZPW 2000 系列无绝缘轨道电路电子设备 7 2 9供电及电源设备要求 7 2 10电磁兼容与雷电防护 8 第 3 章 ZPW 2000A 型无绝缘移频自动闭塞系统原理 9 3 1系统原理 9 3 2发送器 10 3 2 1 作用 10 3 2 2 原理框图及电路原理说明 10 3 2 3 发送器 N 1 冗余系统原理 11 3 3接收器 13 3 3 1 作用 13 3 3 2 原理框图及电路原理说明 13 3 4衰耗盘 16 3 4 1 作用 16 3 4 2 原理框图及电路原理说明 16 3 5站防雷和电缆模拟网络 18 3 5 1 作用 18 3 5 2 原理说明 18 3 6电气绝缘节及调谐单元 19 3 7空心线圈 SVA 20 精品文档 VII欢迎下载VII欢迎下载 3 7 1 作用 20 3 7 2 电路原理说明 20 3 8匹配变压器 20 3 8 1 作用 20 3 8 2 电路说明 21 3 9补偿电容 21 3 9 1 作用 21 3 9 2 原理说明 21 3 9 3 布置方法 22 结论 25 致 谢 26 参考文献 27 精品文档 1欢迎下载1欢迎下载 第第 1 1 章章 绪绪 论论 铁路信号是组织行车运行 保证行车安全 提高运输效率 传递信息 改善行 车人员劳动条件的关键技术 铁路信号是铁路运输生产的一个生产部门 它在铁路 现代化建设和国民经济发展中起着极其重要的作用 想发展当前 由于铁路运输已向着高速 高密和重载的方 所以铁路信号以成为 实现运输管理自动化和列车运行自动控制以及改善铁路员工劳动条件的重要技术手 段 铁路信号系统按其应用场所可分为车站信号控制系统 编组站调车控制系统 区间信号控制系统 铁路行车指挥控制系统及列车运行自动控制系统等 区间信号 自动控制是铁路区间信号 闭塞及区段自动控制 远程控制技术的总称 是 确保列 车在区间内安全运行的技术之一 由于列车在线路上运行 不能以相互避让的方法避免迎面相撞 加之列车速度 快 质量大 从开始制动到停车需要行走较长的距离 这就产生了后续列车追撞前 行列车的可能 闭塞设备是保证列车在区间运行安全的设备 铁路线路以车站 线 路所 为分界点划分为若干区间 区间的界限在单线上以两个车站的进站信号机柱 的中心线为车站与区间的分界线 在双线或多线上 分别以各线路的进站信号机柱 或站界标的中心线为车站与区间的分界线 为了提高线路通过能力 在自动闭塞区 段又将一个区间划分为若干个闭塞分区 以同方向两架通过信号机作为闭塞分区的 分界线 为了保证列车在区间内的运行安全 列车由车站向区间发车时必须确认区 间 分区 内没有列车并须遵循一定的规律组织行车 以免发生列车正面冲突或追 尾等事故 这种按照一定规律组织列车在区间内运行的方法一般叫做行车闭塞法简 称闭塞 随着高速铁路的发展 列车运行自动控制设备水平也在不断提高 由列车超速 防护提高到列车自动限速和列车自动运行等新技术 机车信号和列车超速防护系统 的行车命令目前还是来自地面自动闭塞的轨道中传递的信息 随着数字化 无线传 输技术 漏泄电缆及卫星定位技术的发展 依靠这些技术实现列车和地面控制中心 列车和列车之间的信息传输 就不需要将区间划分为固定的若干分区 来调整列车 之间的追踪间隔 而是两个列车通过数据传输 自动的计算出实时的列车追踪安全 间隔 使两列车之间的间隔最小 从而提高了行车密度和区间通过能力 这种列车 运行间隔自动调整又可称为移动自动闭塞 这种设备代表了区间闭塞技术的发展方 向 目前为了保证行车安全 加强信号设备管理 检测信号设备的运用质量和更好的 进行科学的故障分析 所以大量的新技术 新设备在铁路信号系统尤其是区间信号 系统中得到广泛的应用 使铁路信号设备的技术水平得到了很大的提高 像以数字 信号处理技术为基础的通用式机车信号系统 引进的法国高速铁路所使用的U T系统 以及我国自行研制的新型移频自动闭塞系统 如ZPW 2000A 都已被广泛的应用 本次设计主要介绍了ZPW 2000A的工作原理 设备构成及相关图纸的设计方法 精品文档 2欢迎下载2欢迎下载 第第 2 2 章章 ZPW 2000ZPW 2000 系列无绝缘轨道电路技术条件 暂行 系列无绝缘轨道电路技术条件 暂行 2 1范围 本标准规定了ZPW 2000系列无绝缘轨道电路术语和技术要求 本标准适用于区间及站内轨道电路区段 是该系列轨道电路在研究 新建和改 建工程中的技术准则 2 2规范性引用文件 TB 10007 99 铁路信号设计规范 TB 454 81 铁路信号名词术语 TB T 2852 1997 轨道电路通用技术条件 TB T 3073 2003 铁道信号电气设备电磁兼容性试验及其限值 TB T 3074 2003 铁道信号设备雷电电磁脉冲防护技术条件 EN 50128 铁路控制防护系统软件 Railway Applications Software for Railway Control and Protection Systems February 1994 EN 50129 铁路安全电子系统 Railway Applications Safety Related Electronic 2 3术语和定义 一次调整 在最不利条件下 每段轨道电路内 可变环节的电气参数经首次调整后 能满 足调整 分路 机车信号 断轨检查四种状态的要求 无需随设定范围之内的外界 参数变化再次进行调整 2 3 2 电气绝缘节 采用电气设备进行轨道电路边界的划分与隔离 2 3 3 隔离系数 本轨道电路区段发送端 或接收端 轨面电压 与其经电气绝缘节传输至相邻 区段接收端 或发送端 轨面电压的比值 2 3 4 分路死区 用标准分路电阻分路轨面 轨道电路不能可靠分路的区域 为分路死区 2 3 5 断轨检查 精品文档 3欢迎下载3欢迎下载 当钢轨出现电气断离时 得到设备检查 2 3 6 安全性完善度 表示在全系统中体现确保安全的能力 其定量指标可以采用到给定时刻系统维 持安全功能完善的概率来表示 2 3 7 软件安全性完善度等级 表现对软件所要求的安全性完善水平的一种定量指标 是将安全性完善度根据 软件关键功能失效的概率和产生的危险严重程度划分的等级 2 4工作环境 2 4 1室外温度为 30 C 70 C 室内温度为 5 C 40 C 2 4 2相对湿度不大于 95 温度 30 C 时 2 4 3大气压力为 74 8kPa 106 kPa 相对海拔高度 2500m 以下 2 4 4周围无腐蚀和引起爆炸危险的有害气体 2 4 5振动条件分为以下两种 室内设备 在振动频率5Hz 200Hz时 应能承受加速度为 5m s2的正弦稳态振 动 室外设备 在振动频率5Hz 200Hz时 应能承受加速度为20m s2的正弦稳态振 动 2 5ZPW 2000 轨道电路基本功能及主要设备构成 2 5 1 ZPW 2000 轨道电路 以下简称轨道电路 是区间自动闭塞系统 列车运行控 制系统和车站信号联锁系统的安全基础设备 应具备下列基本功能 a 调整状态时 实现区段空闲检查 b 分路状态时 实现区段列车占用检查 c 实现轨道电路向车载设备信息的传输 2 5 2 轨道电路由以下主要设备组成 a 室外设备 电缆 轨旁阻抗匹配设备 绝缘节调谐设备 补偿电容等 b 室内设备 发送设备 接受设备 电缆长度补偿设备和接受电平调整设备等 2 6技术条件 2 6 1 轨道电路应符合铁路信号 故障 安全 原则 精品文档 4欢迎下载4欢迎下载 2 6 2 轨道电路所适用的交流电力牵引区段 牵引电流应不大于 2000A 钢轨 电流不平衡系数不应大于 10 2 6 3 轨道电路的钢轨阻抗 或钢轨参数 应符合下列要求 a 有砟轨道线路 混泥土桥梁地段的钢轨参数应符合表 2 6 3 的规定 其他 地段的钢轨阻抗应符合 TB 10007 的相关规定 表 2 6 3 混泥土桥梁地段钢轨参数 钢 轨 参 数频率 Hz电阻 km电感 km 1 7001 5371264 9 2 0001 6971253 7 2 3001 8781246 4 2 6001 9991237 6 b 无砟轨道线路 路基和混泥土桥梁地段的钢轨参数应根据无砟线路钢轨参 数测量结果确定 2 6 4 当轨道电路道砟电阻小于 3 欧每千米时 标准分路电阻为 0 15 欧 当 轨道电路道砟电阻大于或等于 3 欧每千米时 标准分路电阻取值为 0 25 欧 2 6 5 根据轨道电路传输计算确定补偿电容数量 在轨道电路送 受端调谐单 元间 按等间距原则沿钢轨线路敷设 注 送 受端补偿电容距调谐单元按半间距或固定长度设置 2 6 6 轨道电路采用 FSK 调制方式 基准载频 载频类型及载频频率间表 2 6 6 1 低频调制信号频率见表 2 6 6 2 表 2 6 6 1 基准载频 载频类型与载频频率 基准载频 Hz 1700200023002600 载频类型 1700 11700 22000 12000 22300 12300 22600 12600 2 载频频率 Hz 1701 41698 72001 41998 72301 42298 72601 42598 7 表 2 6 6 2 低频调制信号频率 序号 123456 频率 Hz 10 311 412 513 614 715 8 序号 789101112 频率 Hz 16 91819 120 221 322 4 序号 131415161718 频率 Hz 23 524 625 726 827 929 基准载频派生 1 型载频和 2 型载频的频率 基准载频共有 4 种 1700Hz 2000Hz 2300Hz 2600Hz 基准载频 1700Hz 代表 1700 1 1701 4Hz 和 1700 2 1698 7Hz 基准载频 2000Hz 代表 2000 1 2001 4Hz 和 2000 2 1998 7Hz 精品文档 5欢迎下载5欢迎下载 基准载频 2300Hz 代表 2300 1 2301 4Hz 和 2300 2 2298 7Hz 基准载频 2600Hz 代表 2600 1 2601 4Hz 和 2600 2 2598 7Hz 2 6 7 轨道电路送 受端位置状态应能转换 2 6 8 轨道电路送 受端都采用机械绝缘节的区段 当运行方向变化时 根据 需要 轨道电路应能实现载频转换 基准载频应在 2000Hz 和 1700Hz 间 或在 2600Hz 和 2300Hz 间转换 2 6 9 轨道电路两相邻平行区段采用同一运行方向基准载频时 应采取邻线干 扰防护措施 2 6 10 轨道电路电子设备的安全性完善度等级应划分为 4 级 等级的划分等同 于 IEC62279 2002 和 IEC6225 2007 的规定 2 6 11 轨道电路有关电源 电磁环境及外部接口环境条件和使用条件的设计 应采用与安全性完善度等级相适应的设计方法 2 6 12 轨道电路硬件和软件结构应实现模块化 标准化 系列化和工程化 2 6 13 轨道电路应具备自检 报警和在线监测联网功能 2 6 14 轨道电路应能向其他系统提供数据 与列控中心 联锁系统通信时 应 采用统一 专用的安全通信协议 2 6 15 当轨道电路在调整状态时 在最不利条件下 其接收器输入电压不小于 规定的可靠工作值 2 6 16 在最不利条件下 用标准分路电阻在轨道电路任一处轨面分路时 电气 绝缘节区域内死区段除外 其接收器输入电压不大于规定的可靠工作值 2 6 17 在最不利条件下 用标准分路电阻在轨道电路任一处轨面分路时 轨道 电路钢轨短路电流不应小于表 2 6 17 的规定值 表 2 6 17 轨道电路钢轨短路电流 基准载频 Hz 1700200023002600 短路电流 A 0 50 50 50 45 精品文档 6欢迎下载6欢迎下载 2 6 18 区间轨道电路应具有断轨检查功能 2 6 19 区间轨道电路长度应符合下列要求 a 有砟轨道线路轨道电路工程设计长度应符合表 2 6 9 要求 表 2 6 19 有砟轨道线路轨道电路工程设计最大长度 标准分路电阻轨道结构类型道砟电阻 工程设计最大长度 m 0 5550 11400 路基 21400 1700 0 15 桥梁 21200 路基 314000 25 桥梁 31200 a 路基 轨道线路下方无钢筋结构 b 桥梁 轨道线路下方有钢筋结构的混泥土桥 对于桥梁线路 应注意实际使用中的道砟 电阻条件 如果道砟电阻低于要求 应根据实际道砟电阻确定轨道电路工程设计长度 注 对于隧道线路 应注意环境对道床的影响 特别是长大隧道 当区段内隧道部分长度 大于 300m 时 根据实际使用中的道砟电阻条件 确定轨道电路工程设计长度 b 无砟轨道线路轨道工程设计长度应根据无砟线路钢轨参数测试结果 确定 轨道电路长度 2 6 20 这站轨道电路工程设计长度应符合表 2 6 20 要求 表 2 6 20 车站轨道电路工程设计最大长度 标准分路电阻道床类型区段类型线间距 m 道砟电阻工程设计最大 长度 0 15 有砟股道区段不小于 5m 2650 道岔区段 a 不小于 5m 2450b 股道区段不小于 5m 36500 25 道岔区段 a 不小于 5m 3450b a 本表道岔区段采用一送一受轨道电路 无受电分支通过跳线与轨道电路并联 b 本表道岔区段 道岔数量不宜超过 2 个 单岔区段的无受电分支不应大于 160m 双岔区 段的每个无受电分支长度分别不应大于 80m 和 160m 特殊情况 应根据条件计算确定 2 7室外设备要求 1 在区间 轨道电路主要采用电气绝缘节方式 根据载频配置电气绝缘节调谐设 备 包括极阻抗和零阻抗调谐单元 空芯线圈 专用引接线 和轨旁阻抗匹配 设备 电气绝缘节隔离系数不小于 8 精品文档 7欢迎下载7欢迎下载 2 在站内 轨道电路主要采用机械绝缘节方式 配置机械绝缘节轨旁阻抗匹配设 备 3 在道岔区段 采用一送一受轨道电路时 无受电分支通过跳线与轨道电路并联 4 轨道电路应设置钢轨补偿电容 轨道电路长度不小于 300m 时 电容值不多于 四种 补偿电容间距不小于 50m 5 在轨道电路内所设置的扼流变压器 应不影响轨道电路工作正常 6 轨道电路应采用符合 TB T 3100 1 TB T 3100 2 TB T 3100 3 TB T 3100 4 和 TB T 3100 5 相关规定的铁路数字信号电缆 7 电缆和芯线的使用 应符合下列规定 a 电缆中有两个及以上相同基准载频的发送线对 或有两个及以上相同基准载 频的接收线对时 该电缆应采用内屏蔽铁路数字信号电缆 b 电缆中各发送线对 接收线对载频均不相同时 可采用非内屏蔽铁路数字信 号电缆 线对应按四线组对角线成对使用 c 相同载频的发送线对和接收线对不应使用同一根电缆 d 相同载频的发送线对或接收线对不应使用同一四线组 8 应按轨道电路的电缆规定长度配置电缆和电缆模拟网络 当实际电缆长度短于 规定长度时 应通过电缆模拟网络补足规定长度 该规定长度不大于 10km 2 8ZPW 2000 系列无绝缘轨道电路电子设备 2 8 1 可靠性与安全性 1 ZPW 2000 系列无绝缘轨道电路接收器和发送器的可靠度指标 平均无故障间 隔时间 MTBF 大于或等于 15 104h 2 ZPW 2000 系列无绝缘轨道电路接收器和发送器要求最高的安全性完善度等级 其安全度指标要求平均危险侧输出间隔时间大于或等于 1011h 3 ZPW 2000 系列无绝缘轨道电路接收器和发送器应考虑热插拔设计 接插件应 接触可靠 易于插拔 结构坚实 不发生机械变形 并应具有防错插措施 接插件 插拔次数应保证在 500 次以上 2 9供电及电源设备要求 1 轨道电路接收器和发送器的直流工作电压为额定电压 1 4 精品文档 8欢迎下载8欢迎下载 2 在主 副电源电源转换期间 直流稳压电源应实现不间断供电 2 10电磁兼容与雷电防护 1 ZPW 2000 系列无绝缘轨道电路雷电防护措施 应符合相关规定 2 ZPW 2000 系列无绝缘轨道电路使用的内屏蔽数字信号电缆 在电缆始 终端 内 外屏蔽层必须良好连接 并可靠接地 当接地断线时 不能造成地面信号和机 车信号显示升级 3 ZPW 2000 系列无绝缘轨道电路信号楼内布线应采用电磁兼容和防雷设计 发 送和接收线对必须单独使用屏蔽扭绞线对 4 地线设置 室外贯通地线和室内接地网接地电阻值不大于 1 或执行相关规定 对于重 雷害地区 地线设置还应采取特殊措施 精品文档 9欢迎下载9欢迎下载 第第 3 3 章章 ZPZPW 2000AW 2000A 型无绝缘移频自动闭塞系统原理型无绝缘移频自动闭塞系统原理 3 1系统原理 ZPW 2000A型无绝缘轨道电路系统 与UM71无绝缘轨道电路一样采用电气绝缘节 来实现相邻轨道电路区段的隔离 电气绝缘节长度改进为29m 由空心线圈 29m长 钢轨和调谐单元构成 调谐区对于本区段频率呈现极阻性 利于本区段信号的传输 及接受 对于相邻区段频率信号呈现零阻性 可靠地短路相邻区段信号 防止了越 区传输 这样便实现了相邻区段信号的电气绝缘 ZPW 2000A型无绝缘轨道电路为了解决全程断轨检查 将轨道电路分为主轨道电 路和调谐区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 主轨道和调谐区小轨道检查原理示意如图3 1所示 图 3 1 主轨道和调谐区小轨道检查原理图 1G3G XG XGH JSJS XG XGH CPU1 CPU1 CPU2 CPU2 XGJ XGJH G GH G GH 1G 3G FS 主轨道调谐区段 本轨道电路 邻轨道电路 主轨道电路发送器由编码条件控制产生表示不同含义的低频调制的移频信号 该信号经电缆通道 实际电缆和模拟电缆 传给匹配变压器及调谐单元 因为钢轨 是无绝缘的 该信号既向主轨道传送 也向调谐区小轨道传送 主轨道信号经钢轨 送到轨道电路受电端 然后经调谐单元 匹配变压器 电缆通道 将信号传至本区 精品文档 10欢迎下载10欢迎下载 段接收器 调谐区小轨道信号由运行前方相邻轨道电路接收器处理 并将处理结果 形成轨道电路轨道继电器执行条件通过 XG XGH 送至本轨道电路接收器 作为轨 道继电器 GJ 励磁的必要检查条件之一 3 2发送器 3 2 1 作用 1 产生18种低频信号8种载频 上下行各四种 的高精度 高稳定的移频信号 2 产生足够功率的输出信号 3 调整轨道电路 4 对移频信号特征的自检测 故障时给出报警N 1冗余运用的转换条件 3 2 2 原理框图及电路原理说明 同一载频编码条件 低频编码条件源 以反码形式分别送入两套微处理器CPU中 其中CPU1产生包括低频控制信号Fc的移频信号 移频键控信号FSK分别送至 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 功率放出的 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励磁 并使经过功放的FSK信号输出 当发送输出 端短路时 经检测使 控制与门 有10S的关闭 装死或称休眠保护 发送器电路 原理图如图3 2 2所示 精品文档 11欢迎下载11欢迎下载 图3 2 2 发送器电路原理框图 载 频 编 码 条 件 载 频 编 码 条 件 移 频 发 生 器 CPU1 CPU2 功出检测 滤波 功放 至 轨 道 功出检测 控 制 输 出 频 率 检 测 控 制 输 出 频 率 检 测 控制与门 安全与门 FBJ FBJ 24V FSK 3 2 3 发送器 N 1 冗余系统原理 ZPW 2000A 无绝缘移频自动闭塞发送盘采取 N 1 冗余方式 原理框图如图 3 2 3 所示 精品文档 12欢迎下载12欢迎下载 图 3 2 3 发送器 N 1 冗余系统原理 接线 图 1F1 0 2 18 0 2 17 0 1 18 0 1 2 024 1 FBJ 2 S2 FBJ 1 24 1 F18 F2 9 11 12 S1 2 3 5 4 0 1 1 0 3 7 0 3 9 0 3 10 0 3 11 0 3 12 0N 2 18 0N 2 17 0N 1 18 0N 1 2 0N 1 1 24 2 0N 2 2 0N 2 1 12 FBJ 2 024 1 24 1 FBJ 1 S1 S2 F18 F1 F2 24 2 3 5 9 4 11 2 1 4 02 1 2 02 2 18 02 2 17 02 1 18 024 24 02 1 1 10A 01 2 18 01 2 17 01 1 18 02 2 2 02 2 1 024 1 FBJ 2 S2 FBJ 1 24 1 F18 F2 9 12 11 S1 3 4 2 5 01 2 2 01 2 1 FBJ 1FBJ 2 24 2 F1 01 2 3 2 1 01 2 4 1 024 1 24 1 F18 S2 S1 11 9 5 12 01 1 2 01 1 1 F2 24 2 F1 2 3 1 02 2 4 02 2 3 2 1 0N 2 4 0N 2 3 2 1 2 1 024 24 024 24 024 24 ca ed jk ac de kj 10A 10A 10A 0 3 8 0 3 1 0 3 2 0 3 3 0 3 4 0 3 5 0 3 6 发送器采用热机备用 主机故障自动转换至备机 1 备机的输出频率必须 与当前主机的输出频率一致 备机的低频编码电路与故障主机的低频编码电路逻辑 精品文档 13欢迎下载13欢迎下载 上完全一致 采用同一个编码继电器的不同组接点 通过FBJ接点切换 构成各自独 立的编码回路 3 3接收器 3 3 1 作用 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 1 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调谐区短小轨道 电路的检查条件 动作轨道继电器 2 检查轨道电路完好 减少分路死区长度 还用于接收门限控制实现对BA断线 的检查 3 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 3 3 2 原理框图及电路原理说明 1 接收器双机并联运用原理 接收器本接受 主机 及另一接收 并机 两部分构成 如图3 3 2所示 精品文档 14欢迎下载14欢迎下载 图 3 3 2 接收器双机并联运用示意图 主 机 并 机 GJ A B GJ A主机输入 A并机输入 B主机输入 B主机输入 A主机输出 A并机输出 B主机输出 B并机输出 主 机 并 机 ZPW 2000A系统中A B两台接收器构成成对双机并联运用 即 A主机输入接至A主机 且并联接至B并机 B主机输入接至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 AGJ B主机输出与 A并机输出并联 动作B主机相应执行对象 BGJ 2 接收器原理框图及说明 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 外部送进来的 信号 分别经过主机 并机两路模数转换器转换成数字信号 两套CPU对外部四路信 精品文档 15欢迎下载15欢迎下载 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 安全与门收到两路方波后 将其转换成直流电压带动继电器 如果双CPU的结果不一致 就关掉给安全与门的脉 冲 同时报警 电路中增加了安全与门的反馈检查 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 到的电压过低 就认为是列车分路 原理框图如图3 3 3所示 图 3 3 3 接收器原理框图 主轨道A D 小轨道A D 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 安全与门1 4 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 3 调谐区短小轨道电路 接收器除了接收本主轨道电路频率信号外 还接收相邻区段小轨道电路的频率 信号 上述 延续段 信号由列车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 作为轨 精品文档 16欢迎下载16欢迎下载 道继电器 GJ 励磁的必要检查条件 XGJ XGJH 之一 同一区段的主轨道和小轨 道信息由不同的两个接收盒处理 本轨道主轨道信息由本区段的接收盒处理 小轨 道信息由列车运行前方靠近发送端的相邻区段的接收盒来处理 原理图如图 3 1 所 示 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段短小轨道电路 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 同时接收相邻区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 3 4衰耗盘 3 4 1 作用 1 用作对主轨道电路的接收端输入电平调整 2 对调谐区短小轨道电路的调整 含正 反方向 3 给出有关发送 接收用电源电压 发送器功出电压和轨道继电器 含 GJ XGJ 电压测试条件 4 给出发送器 接收器的故障报警 轨道状态及正反向运行指示灯等 5 在N 1冗余运用中实现接收器故障转换时主轨道继电器和小轨道继电器的落 下延时 3 4 2 原理框图及电路原理说明 1 主轨道输入电路 主轨道信号V1V2自C1C2变压器B2输入 B2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B2其匝数比为116 1 146 次级通过变压器抽头连接 可构成1 146 精品文档 17欢迎下载17欢迎下载 共146级变化 2 短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 为提高A D模数转换器的采样精度 短小轨道电路信号经 过1 3升压变压器B4输出至接收器 3 移频报警继电器YBJ 发送工作 接收工作指示灯分别将发送器 接收器报警条件接入 通过光电耦 合器构成报警接点条件 BJ 1 BJ 2 BJ 3 移频报警继电器YBJ 由移频架第一 位衰耗器YB 引出 逐一串接各衰耗盘BJ 1 BJ 2条件至024 通过受光器导通 使外接YBJ励磁 此外 为适应微机检测的需要 预留了报警条件接点 FBJ FBJ JBJ JBJ 由机柜内配线引至零层 4 轨道状态指示电路 根据轨道继电器的状态 通过光电耦合器的开端驱动轨道状态指示灯GJ GJ亮 绿灯 表示轨道空闲 GJ亮红灯 表示轨道占用 GJ灭灯 表示断电 衰耗盘电路原理图如图3 4 2所示 图 3 4 2 衰耗盘调整电路原理 精品文档 18欢迎下载18欢迎下载 3 5站防雷和电缆模拟网络 3 5 1 作用 用作对通过传输电缆引入至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 补偿实际数字信号电缆 使补偿电 缆和实际电缆总长度为10km 以便于轨道电路的调整和构成改变列车运行方向电路 在站防雷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 3 5 2 原理说明 压敏电阻采用820V 10A氧化锌压敏电阻 用于对室外通过传输电缆引入的雷电 冲击信号的横向防护 低转移系数防雷变压器用于对雷电冲击信号的纵向防护 特别在目前钢轨线路 精品文档 19欢迎下载19欢迎下载 旁没有设置贯通地线的条件下 该防雷变压器对雷电防护有显著作用 电缆模拟网络按0 5 0 5 1 2 2 2 2km六节设置 以便串接构成 0 10km 按0 5 km间隔任意设置补偿模拟电缆值 如图3 5 2所示 图 3 5 2 电缆模拟网络的原理 雷 电 纵 向 防 雷 0 5 km 雷 电 纵 向 防 雷 0 5 km 1 km 2 2 km 1 km 1 km 至 发 送 及 接 收 衰 耗 盒 至 室 外 电 缆 模拟电缆网络值基本按以下数值设置 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采用四头引线 3 6电气绝缘节及调谐单元 电气绝缘节长29米 在两端各设一个调谐单元 对于较低频率轨道电路 1700Hz 2000Hz 端 设置L1 C1两组件F1型调谐单元 对于较高频率轨道电路 2300HZ 2600HZ 端 设置L2 C2 C3三组件的F2型调谐单元 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 电气绝缘节构成图如图3 6所示 F1 F2 端调谐单元的L1 C1 L2 C2 对F2 F1 端的频率为串联谐振 呈现 较低阻抗 称 零阻抗 相当于短路 阻止了相邻区段信号进入本区段 F1 F2 端调谐单元对本区段的频率呈现电容性 并与调谐区的钢轨 空心线 圈的综合电感构成并联谐振 呈现高阻抗 称 极阻抗 相当于开路 减少了对 本区段信号的衰耗 图3 6 电气绝缘节构成图 精品文档 20欢迎下载20欢迎下载 14 5m 29m F1 1700 2000 HZ 轨道电路 F2 2300 2600 HZ 轨道电路 L1 C1 SVA L2 C2 C3 3 7空心线圈 SVA 3 7 1 作用 逐段平衡两钢轨的牵引电流回流 实现上下行线路间的等电位连接 改善电气 绝缘节的Q值 保证工作稳定性 3 7 2 电路原理说明 该线圈用19 1 53mm电磁线烧制 其截面积为35mm2 电感约为33 H 直流电 阻4 5mH 中间点引出线等电位连接用 空心线圈设置在29m长调谐区的两个调谐单元中间 由于它对50Hz牵引电流呈现 很小的交流阻抗 约10m 即可起到平衡牵引电流的作用 这样就减少了工频谐 波干扰对轨道电路的影响 对于上 下行线路间的两个空心线圈中心线可等电位连 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 8匹配变压器 3 8 1 作用 该匹配变压器用于钢轨 轨道电路 与铁路数字信号电缆的匹配连接 L1用作对 电缆容性的补偿 并作为送端列车分路的限流阻抗 电解电容按同极性串接 形成 无极性 在直流电力牵引中用于隔离直流 如地下铁道 精品文档 21欢迎下载21欢迎下载 3 8 2 电路说明 1 V1 V2经调谐单元端子接至轨道 L1 L2接至数字信号电缆 2 考虑到1 0 km道碴电阻并兼顾低道碴电阻道床 该变压器变化优选为 9 1 3 钢轨侧电路中 串联接入两个16V 4700 F电解电容 C1 C2 该二电容 按同极性串接 构成无极性联结 起到隔直及连交作用 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 3 9补偿电容 3 9 1 作用 1 保证轨道电路传输距离 2 保证接收端信号有效信干比 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功能 3 9 2 原理说明 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 4 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 如图3 9 2 所示 图 3 9 2 补偿电容原理图 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 一般认为补偿电容容量与载频频率 道碴电阻低端数值 电 精品文档 22欢迎下载22欢迎下载 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 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 补偿电容的种类及规格如表3 9 2所示 表3 9 2 补偿电容的种类及规格 序号电容容量 F 频率 HZ 1 2 3 4 55 50 46 40 1700 2000 2300 2600 结合国情 我国轨道电路道碴电阻标准为 1 0 km 本设计中的 S1LQG 9646G 载频为 2600Hz 的补偿电容量应为 40 F 3 9 3 布置方法 在 ZPW 2000A 系统中 补偿电容容量 数量均按通道具体参数及轨道电路传输 要求确定 具体标准如下 1700Hz 55 f 5 轨道电路长度 250 1450m 2000Hz 50 f 5 轨道电路长度 250 1400m 2300Hz 46 f 5 轨道电路长度 250 1350m 2600Hz 40 f 5 轨道电路长度 250 1350m 图 3 9 3 补偿电容布置图 精品文档 23欢迎下载23欢迎下载 BA BABABASVASVA L 22 补偿电容的设置方