ZPW-2000R教案(共享)(1)

1 ZPW 2000R 型无绝缘移频自动闭塞 系统说明 第一章第一章 移频自动闭塞基本知识移频自动闭塞基本知识 第一节第一节 自动闭塞概述自动闭塞概述 一 一 自动闭塞的基本概念自动闭塞的基本概念 铁路信号的概念 铁路信号的概念 铁路信号是在列车运行时及调车工作中对列车乘务人员及其它有关行车人员 发出的命令 有关行车人中必须按信号指示办事 以保证行车安全并准确的组织列车运行及调 车工作 为发出这些命令 铁路信号又分为固定信号 移动信号 手信号 信号表示器 信号 标志及听觉信号等 它在铁路运输中对保证行车 提高运输效率和改善行车工作人员劳动条件 等 均发挥着十分重要的作用 目前 我们铁路采用的行车闭塞方法主要有半自动闭塞和自动闭塞两种 闭塞的概念 闭塞的概念 为使列车安全运行 在一个区间 同一时间内 只允许一个列车运行 保证列车 按这种空间间隔运行的技术方法称为闭塞 区间的划分 为了保证列车运行的安全的提高运输效率 铁路线路以车间 线路所及自动闭塞 的通过色灯信号机为分界点划分为若干区间 区间分为三种 区间分为三种 1 站间区间 车站与车站间构成的区间 2 所间区间 两线中所间或线中所与车站间构成的区间 3 闭塞分区 自动闭塞区间的两个同方向相邻的通过色灯信号机间或进站 站界标 信号 机与通过信号机间 自动闭塞的概念 自动闭塞的概念 是实现列车运行自动化的基础设备 它对保证列车行车安全 提高 区间通过能力起着重要的作用 所谓自动闭塞 就是办理闭塞的过程全部实现自动化 而不需要人工操纵 这种闭塞制式 是通过色灯信号机把区间分成若干个小区段 称 为闭塞分区 在每个闭塞分区内装设轨道电路 用于检查闭塞分区是否有车占用 这 样色灯信号机可随着列车运行而改变显示 以指示追踪列车的运行 根据列车运行及 有关闭塞分区状态 自动变换通过信号机显示的闭塞方法称为自动闭塞 2 自动闭塞的优点 自动闭塞不需要办理闭塞手续 并可开行追踪列车 既保证了行车安全 又提高了运输效 率 和半自动闭塞相比 自动闭塞有以下优点 1 由于两站间的区间允许列车追踪运行 就大幅度地提高了行车密度 显著地提 高区间通过能力 2 由于不需要办理闭塞手续 简化了办理接发列车的程序 因此既提高了通过能 力 又大大减轻了车站值班员的劳动强度 3 由于通过信号机的显示能直接反映运行前方列车所在位置在以及线路的状态 因而确保了列车在区间运行的安全 4 自动闭塞还能为列车运行超速防护提供连续的速度信息 构成更高层次的列车 运行控制系统 保证列车高速运行的安全 二 单向和双向自动闭塞二 单向和双向自动闭塞 按照行车组织方法 自动闭塞可分为单向自动闭塞和双向自动闭塞 在复线上是 采用单方向列车运行的 即一条线路只允许上行列车运行 而另一条线路只允许下行 列车运行 为此 对于每一条线路仅在一侧装设通过色灯信号机 这样的自动闭塞叫 做单向自动闭塞 如图 1 1 所示 在单线区段上 因为线路需要双方向行车 为了调整双方向列车运行 而在线路 两侧都装设色灯通过信号机 这样的自动闭塞叫双向自动闭塞 如图 1 2 所示 对于 双向自动闭塞 为了防护列车的头部 平时规定一个方向的色灯通过信号机亮灯 另 一方向信号机则全部灭灯 需要改变运行方向时 必须在区间空闲条件下 车站值班 员才能办理改变运行方向手续 图 1 1 复线单向自动闭塞 图 1 2 单线双向自动闭塞 3 三 四显示各种灯光的用途 三 四显示各种灯光的用途 在四显示制度中 信号机显示除了红 黄 绿三种灯光外 增加绿黄灯光 信号 能预告列车前方三个闭塞分区的状态 信号机的显示关系比较复杂一些 它要取决于 前方三个轨道电路的状态 绿灯 绿灯 表示前方至少有三个闭塞分区空闲 准许列车按规定速度运行 绿黄灯 绿黄灯 表示前方至少有二个闭塞分区空闲 它对不同列车有着不同的意义 对 于重量大 速度高的列车则要求在通过该信号机后开始减速并进行制动 以便在显示 红灯的色灯信号机前停车 对于重量小 速度低的列车则可按规定速度运行 这样既 可保证高速列车的运行安全 又不影响低速列车的行车密度 黄灯 黄灯 表示前方有一个闭塞分区空闲 要求列车注意并减速运行 红灯红灯表示该通过色灯信号机所防护的闭塞分区有车占用或设备发生故障 要求列 车停车 四 轨道电路四 轨道电路 轨道电路是以铁路的两条钢轨作为传输导体 两端设有绝缘节 一端设有送电设 备 一端设有受电设备所构成的电气回路 轨道电路应该完成以下两项基本任务 1 当轨道电路上没有机车车辆占用时 应该发出轨道电路空闲信息 2 当轨道电路上有机车车辆占用 钢轨绝缘破损或轨道电路中元件发生故障时 应该发出轨道电路占用的信息 根据上述要求 在设计 计算及研究轨道电路时 应满足轨道电路调整状态 分 路状态 断轨状态的要求 同时 由于轨道电路既要承担轨道区段占用检查功能 又 要完成向机车信号机发送信号状态信息的功能 因此 还应满足机车信号接收状态的 要求 铁路的两条钢轨作为信号的传输媒介 其信号传输特性与长线传输特性是相同的 因此 钢轨线路的电气性能是由它的一次参数 道床漏泄电阻及钢轨阻抗决定的 对 于钢轨线路和传输信号确定的情况下 钢轨阻抗是相对固定的 因此 导致信号传输 性能变化的因素是道床漏泄电阻 轨道电路传输的工作信号类型 信息调制方式 信息量是衡量轨道电路性能的重 要条件 我国曾经用于自动闭塞的轨道电路有交流计数 极频和移频轨道电路 交流计数轨道电路采用 50Hz 交流信号作为工作信号 以不同的时间间隔周期性输 出交流信号代表不同的信息 极频轨道电路采用极性脉冲作为工作信号 不同的极性 和频率代表不同的信息 由于交流计数和极频轨道电路的存在信息量少 应变时间长 抗干扰能力较低 不能满足电化区段运用要求等缺点 已经不再推广运用 移频轨道电路移频轨道电路采用移频信号作为工作信号 移频信号的调制低频代表不同的信息 4 移频信号信息量大 抗干扰能力较强 能够适应电化区段运用的要求 因此 移频轨 道电路在自动闭塞系统中被广泛采用 五 机车信号五 机车信号 在自动闭塞区段 可以在机车上装设机车信号机 通过机车感应器接收在钢轨上 传输的轨道电路信息 机车信号机可以复示运行列车前方地面信号的显示状态 同时 为了保证行车安全 在机车上还可以装设列车超速防护系统 列车超速防护系统 可 以根据机车信号显示 线路数据 机车工况等对列车实施监督和控制 轨道电路要满 足机车信号接收状态的要求 必须符合轨道电路分路电流大于机车信号接收灵敏度值 条件 六 自动闭塞系统的组成六 自动闭塞系统的组成 自动闭塞系统由轨道电路设备和结合电路两部分组成 轨道电路设备一般采用电 子技术实现 主要完成轨道区段占用检查 钢轨断轨检查 设备状态检查和机车信号 信息发送等功能 结合电路一般采用安全型继电器电路实现 主要完成信号点灯 方 向转换和轨道电路编码等功能 自动闭塞系统结构框图见图 1 4 图 1 4 自动闭塞系统结构框图 第二节第二节 ZPW 2000R 型无绝缘移频轨道电路性能和特点型无绝缘移频轨道电路性能和特点 ZPW 2000R 型无绝缘移频轨道电路是在消化吸收法国 UM71 系统的基础上 通过技 电气集中 或 车站联锁 结合电路 区间轨道电路 区间色灯信号 5 术创新 进行完善提高的新型无绝缘移频自动闭塞系统 该系统与 UM71 系统相比 系 统性能和特点主要通过以下几方面体现 一 系统的安全性一 系统的安全性 通过对调谐区信号的接收和处理 缩短了调谐区的分路死区 实现了轨道全程断 轨检查 从而提高了系统的安全性 在实现方案上 独创性地提出调谐区五点布局的 方案和调谐区检查采用浮动门限的方法 提出调谐区五点布局的方案主要目的是提高 调谐区信号的幅度 利于提高信号处理的可靠性 二 系统的可靠性和可用性二 系统的可靠性和可用性 由于发送器和接收器各种载频通用 并且具备自检测功能 因此可以实现发送设 备 N 1 和 1 1 的冗余方式 提高了系统的可靠性和可用性 三 系统的工作性能三 系统的工作性能 系统设备采用了数字信号处理技术实现信号的调制与解调 极大地提高了系统的 抗电化干扰能力 轨道信号传输采用精补偿方案 优化信号传输的网络匹配关系 从而增加了轨道 电路极限长度 第二章第二章 轨道电路轨道电路工作工作 第一节第一节 电气结构电气结构 系统设备由室内设备和室外设备两大部分组成 系统电气结构图参见图 2 1 室内设备室内设备包括区间发送器 区间功放器 接收器 衰耗滤波器 电缆模拟单元和 区间防雷单元 组合架 继电器 分线盘等 室外设备室外设备包括轨道匹配单元 调谐单元 平衡线圈 补偿电容器 钢包铜引接线 轨端接续线 数字电缆 贯通地线等 6 第二节第二节 工作原理工作原理 一 移频信号一 移频信号 所谓移频 就是一种频率调制制式 它的载频信号的频率是随调制信号的脉冲和 周期而改变的 如图 2 2 所示 当调制信号输出脉冲时 载频信号的频率为 f1 当调制信号输出间隔时 载频信 号的频率变为 f2 因此 移频信号是一种频率由 f1 和 f2 交替变换的周期波 其交替 变换的速率即是调制信号的频率 习惯上称之为调制低频 fc 而对于 f1 和 f2 我们 称之为上边频和下边频 从频谱上分析 f1 和 f2 之间存在一个中心频率 f0 f0 与 f1 f2 的差即为频偏 f 本轨道电路的移频信号载频的中心频率 f0 有四个 分别为 1700Hz 2000Hz 2300Hz 2600Hz 为了系统的安全性考虑 我们又将每个中心频率 进行偏移处理 分别加上或减去一个很小的偏移量 该偏移量的确定 要保证偏移后 的中心频率在机车信号接收的带宽内 经过处理后 每个中心频率演变为两个中心频 率 共有八个中心频率 分别标称为 1700F1 1700F2 2000F1 2000F2 2300F1 2300F2 2600F1 2600F2 但对于机车 信号接收来说 仍然是四个中心频率 频偏 f 为 11Hz 调制低频 fc 有 18 个 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 4 H25 7Hz 26 8Hz 27 9Hz 29 0Hz 图 2 2 移频信号波形图 f1 f1 f 2f1f2 7 图 2 1 系统电气结构图 调谐单元 轨道匹配单元 平衡线圈 轨道匹配单元 调谐单元 调谐单元 轨道匹配单元 平衡线圈 轨道匹配单元 调谐单元 电缆模拟单元 防雷变压器 衰耗滤波器 接收器接收器 电缆模拟单元 防雷变压器 N 1 转换电路 功放器功放器 发送器发送器 方向切换电路 室外部分 室内部分 8 二 信号传输流程二 信号传输流程 发送器根据编码电路的接点条件产生相应的移频信号 该移频信号通过功放器进 行功率放大后 经发送 N 1 转换电路 红灯转移电路 方向电路 电缆模拟单元 防雷单元 室外电缆及轨道匹配单元被送至轨道 被送到轨道送端的移频信号在有补 偿电容的道床上传输到轨道受端 经轨道匹配单元 室外电缆 防雷单元 电缆模拟 单元 方向电路及衰耗滤波器被送到接收器 三 电气绝缘节工作原理三 电气绝缘节工作原理 轨道电路信号在钢轨上传输 由于闭塞分区间没有机械绝缘节 为了实现电气隔 离 采用电气绝缘节方式 电气绝缘节用于实现两相邻轨道电路间的电气隔离 它由 调谐单元 平衡线圈及 30m 钢轨组成 两个调谐单元分别设于 30m 钢轨的两端 平衡 线圈设于中点 如图 2 3 所示 图 2 3 电气绝缘节结构图 两个相邻轨道区段 G1 和 G2 的载频 f1 和 f2 是不相同的 而调谐单元由 LC 电路构 成 它对不同的频率呈现不同的阻抗 调谐单元 BA1 对于区段 G1 的载频 f1 呈现极阻 抗 而对区段 G2 的载频 f2 呈现零阻抗 因此 区段 G2 的载频 f2 信号不能传到区段 G1 调谐单元 BA2 对于区段 G2 的载频 f2 呈现极阻抗 而对区段 G1 的载频 f1 呈现零 阻抗 因此 区段 G1 的载频 f1 信号不能传到区段 G2 两个相邻轨道区段的信号不能 越区传输 实现了电气隔离的目的 电气绝缘节性能可以用隔离度指标去衡量 所谓隔离度 即是在某一载频情况下 电气绝缘节两端头信号幅度的比值 隔离度值越高 说明电气绝缘节性能越好 越区 BA 30m f2 2300Hz 2600Hz 轨道电路 f1 1700Hz 2000Hz 轨道电路 L1 C1 L2 C2 C3 15m 钢轨 BA SVA L3 9 传输的信号就越小 四 轨道电路信号传输补偿四 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 实际工程实现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 接收端能够 获得较大的信号能量 保证轨道电路传输距离和接收端信号有效信干比 同时 降低 了轨道电路的特性阻抗 减少了轨道电路在道碴电阻变化的动态范围 使轨道电路能 够保证断轨检查性能 以及在轨道电路两端对地不平衡条件下轨道电路的分路性能 五 轨道占用检查五 轨道占用检查 由于存在 30m 长度的调谐区 为了轨道电路分析方便 可以把整个轨道分成两部 分 主轨道和调谐区 主轨道在整个轨道的出口端 轨道信号传输方向为正向 与列 车运行方向相反 调谐区在整个轨道的入口端 轨道信号传输方向为反向 与列车运 行方向相同 轨道设备布局示意图见图 2 4 图 2 4 轨道设备布局示意图 主轨道的占用检查原理与一般轨道电路相同 本区段的发送信号经主轨道传输到 接收器的信号称之为主轨道接入信号 在调整状态下 主轨道接入信号电压高于接收 器的可靠工作值 轨道继电器吸起 当在主轨道分路时 主轨道接入信号电压低于接 收器的落下值 轨道继电器落下 对于调谐区 后方相邻区段的发送信号经调谐区反向传输到接收器的信号称之为 调谐区接入信号 如果调谐区的占用检查采用常规方法 直接以调谐区接入信号为判 据 由于调谐区是电压发送 电压接收工作方式 那么轨道电路存在较长的提前分路 发送 接收 发送 调谐区主轨道 10 距离 显然这不符合运用的要求 当在调谐区分路时 对于主轨道也有提前分路的作用 主轨道的提前分路区与调 谐区重叠 因此 可以利用主轨道提前分路特性实现调谐区占用检查 但是 通过理 论计算可得出 主轨道提前分路距离小于调谐区长度 也就是说 采用该方法 调谐 区有分路死区 我们称之为固有分路死区 利用主轨道提前分路特性实现调谐区占用检查的方案是可行的 但是必须采取有 效措施缩短分路死区 唯一可以采用的方法是提高接收器落下值 加长主轨道的提前 分路距离 以缩短分路死区 但是 无条件地提高接收器落下值势必大大降低系统的 可靠性 结合调谐区接入信号 可以采取有条件地提高接收器落下值的方案 该条件 就是调谐区接入信号的变化规律 当接收器的调谐区接入信号电压下降到门限值 440 mV 以下时 接收器软件启 动调谐区占用检查功能 此时若接收器的主轨道接入信号电压下降到原调整状态数值 的 80 以下时 即判定为调谐区内有车占用 轨道继电器落下 这种调谐区占用检查方 法称之为浮动门限法 采用该方法 调谐区还有 5m 的分路死区 六 轨道断轨检查六 轨道断轨检查 对于主轨道 在极限长度情况下 钢轨单轨条在轨道电路中点电气分离时 接收 器主轨道接入电压低于可靠落下值 轨道继电器落下 实现主轨道断轨检查功能 对 于调谐区 钢轨单轨条电气分离时 接收器调谐区接入信号低于检查门限值 轨道继 电器落下 实现调谐区断轨检查功能 因此 轨道电路可以实现全程断轨检查功能 七 调谐单元断线检查七 调谐单元断线检查 调谐单元断线和断轨检查是在后方区段空闲时进行的 调谐单元断线检查分两种 情况 一种是发送端调谐单元断线 一种是接收端调谐单元断线 对于发送端调谐单元断线检查功能 由该调谐区接收端的接收器或者说是由前方 区段的接收器完成 在正常情况下 该接收器接收相对固定幅度的调谐区信号 当调 谐区发送端调谐单元断线时 使发送端极阻抗丧失 破坏了并联谐振 调谐区信号幅 度下降 约是原调整状态下限值的一半 这个电压下降的突变给接收器提供了检查发 送端调谐单元断线的条件 对于接收端调谐单元断线检查功能 由该调谐区接收端的接收器或者说是由本区 段的接收器完成 由于接收端调谐单元对调谐区信号是一个零阻抗 当接收端调谐单 元出现断线故障时 调谐区信号由于没有零阻抗的分路作用 接收端的轨面调谐区信 号电压上升 接收器接收的调谐区信号幅度也上升 大约达到调整状态上限值的 2 倍 以上 这个电压上升的突变给接收器提供了检查接收端调谐单元断线的条件 11 八 设备冗余八 设备冗余 当区间发送设备 区间发送器 区间功放器 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 接收器采用双机并用工作方式 当其中 一个接收器发生故障时 通过接收报警继电器落下 实现故障报警 另一个接收器持 续工作 系统不停用 九 雷电防护九 雷电防护 根据系统设备分布特点 经过分析得出雷电的入侵途径 1 雷电感应过电压 过电流通过信号电缆线 侵入室内收 发设备 2 直击雷通过钢轨传导 破坏室内外信号设备 3 感应雷产生的过电压 过电流 通过钢轨破坏室内 外信号设备 系统的雷电防护对象主要是 室内发送设备 室内接收设备 室外调谐单元 BA 匹配变压器 室外空心线圈 运用防雷技术 可以确定雷电防护原则 通过对轨间及室外设备的横向和纵向抑 制 以及对室内设备前沿多级防护 达到安全可靠 全面有效地保护核心主机设备的 防护效果 系统雷电防护点有两个 一个是室外设备连接钢轨的端口 横向和纵向均采用避 雷器放电的方式 第二个是室内设备连接信号电缆的端口 横向采用避雷器放电的方 式 而纵向采用防雷型变压器隔离方式 第四节第四节 主要技术指标和参数主要技术指标和参数 一 移频信号频率一 移频信号频率 1 载频中心频率见表 2 1 所示 表 2 1 载频中心频率 载频类型载频类型中心频率 中心频率 HzHz 载频类型载频类型中心频率 中心频率 HzHz 1700Hz F1 1700Hz F1 1701 41701 42300Hz F1 2300Hz F1 2301 42301 4 1700Hz F2 1700Hz F2 1698 71698 72300Hz F2 2300Hz F2 2298 72298 7 2000Hz F1 2000Hz F1 2001 42001 42600Hz F1 2600Hz F1 2601 42601 4 2000Hz F2 2000Hz F2 1998 71998 72600Hz F2 2600Hz F2 2598 72598 7 载频共有 8 种 4 种载频 1 4 1 3 12 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 自 10 3 1 1 至 29 0 3 载频频偏为 f 11Hz 二 接收参数二 接收参数 1 吸起门限 200mV 210mV 2 落下门限 170mV 3 吸起时间 2 6s 3 5s 4 落下时间 2 0s 2 5s 5 检查启动值 440mV 460mV 6 检查落下值 调整值的 80 85 三 发送功率三 发送功率 区间功放最大输出功率为 70W 负载电阻为 400 分 1 2 3 4 5 五挡 四 电源额定功耗四 电源额定功耗 采用 DC48 0V 0 5V 区间每个信号点最大功耗 200VA 五 机车信号接收电流五 机车信号接收电流 轨道电路极限长度条件下 用 0 15 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 六 轨道电路可靠工作电压和分路残压六 轨道电路可靠工作电压和分路残压 工作电压 调整状态 工作电压 调整状态 轨道电路在满足规定的传输条件下 道碴电阻最低时 主轨道接收工作电压应不小于 240240 mVmV 调接入电压应在 750750 850850 mVmV 分路残压 分路状态 分路残压 分路状态 在道碴电阻无穷大时 主轨道内用 0 15 分路电阻分路 时 接收工作电压应不大于 140140 mVmV 调谐区接收工作电压应不小于 550 mV 不大于 750 mV 调谐区内发送调谐单元处用 0 15 分路电阻分路时 调谐区接收工作电压应 不大于 150150 mVmV 13 七 轨道电路极限长度七 轨道电路极限长度 在道碴电阻为 1 0 km 分路电阻为 0 15 送受端电缆长度为 10km 条件下 轨道电路的极限传输长度见表 2 2 表 2 2 道碴电阻 1 0 km 极限传输长度表 载频 Hz 补偿电容器 F 极限传输长度 m 1700401500 2000331500 2300301500 2600281500 14 第三章第三章 基本设备基本设备原理及作用原理及作用 一 发送器一 发送器 1 功能 特性及用途 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 驱动的报警继电器能够安全地 失电落下 发送器各种载频通用 配合报警继电器的接点切换 可实现发送设备 N 1 转换 功能 2 工作原理 电路原理如图 2 5 所示 图 2 5 区间发送器电路原理框图 根据低频控制条件 载频 F1 F2 状态 经双 CPU 处理后 控制编码电路产生移 频信号经双 CPU 校核一致后 打开安全门输出移频信号 送至区间功放器 与区间功 放器配合使用时 工作正常面板上安全门灯 报警灯 一个载频灯 F1 或 F2 一个低 频灯应点亮 3 端子定义 15 1 载频设置 载频设置公共端 载频设置端 载频偏移设置端 载频设置端有 4 个 以 4 个载频中心频率命名 载频偏移设置端有 2 个 F1 表示 正偏 F2 表示负偏 载频设置公共端是动态编码信号的输出端 载频设置端和载频偏移设置端是动态 编码信号的输入端 载频设置公共端与一个载频设置端及一个载频偏移设置端连接 构成一个有效载频设置状态 共有 8 个载频设置状态 分别对应于 4 个中心频率的正 偏 F1 和负偏 F2 情况 无效载频设置状态有两种情况 一种情况是 载频设置公共端未与任何载频设置 端连接 或未与任何载频偏移设置端连接 另一种情况是 载频设置公共端与一个以 上的载频设置端连接 或与一个以上的载频偏移设置端连接 在无效载频设置状态下 发送器处于故障状态 报警继电器落下 2 低频编码 低频编码公共端 低频编码端 低频编码端有 18 个 以 18 个低频命名 低频编码公共端是动态编码信号的输出端 低频编码端是动态编码信号的输入端 低频编码公共端与一个低频编码端连接 构成一个有效低频编码状态 共有 18 个低频 编码状态 分别对应于 18 个低频 无效低频编码状态有两种情况 一种情况是 低频编码公共端未与任何低频编码 端连接 另一种情况是 低频编码公共端与一个以上的低频编码端连接 在无效低频 编码状态下 发送器处于故障状态 报警继电器落下 3 移频输出 移频输出 移频输出 该输出端子连接到功放器的移频输入 发送器产生的移频信号经过功率放大后才 能作为轨道电路的工作信号 4 报警输出 报警输出 报警输出 其中 号代表直流电压正极 号代表直流电压负极 输出为直流 24V 电 压 可直接驱动 JWXC 1700 安全型继电器 5 功放器状态检查 功放检查输入 功放检查输入 发送器输出的移频信号要经过功放器的功率放大 该端子输入经过功放器放大后 的移频信号 以此作为判断功放器工作状态的依据 6 工作电源 DC48V 输入 DC48V 输入 其中 号代表直流电压正极 号代表直流电压负极 7 电磁兼容防护 保护地 该端子接系统综合地线 8 维护机检测端子 检测输出公共端 低频检测输出 报警检测输出 二 功放器二 功放器 1 功能 特性及用途 16 功放器能将发送器输出的移频信号进行功率放大 向区间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 同挡别 可通过端子跳线进行设置 2 工作原理 电路原理如图 2 6 所示 图 2 6 功放器电路原理框图 发送器输出的移频信号送至功放器 经输入电路送功率放大电路放大输出同时 功出检测电路完成功放电压的采样反馈及检测输出 3 端子定义 1 移频输入 移频输入 移频输入 该输入端子连接到发送器的移频输出 2 移频功率输出 移频功出 移频功出 该输出端子输出的移频信号作为轨道电路的的工作信号 输出信号具有稳压限流 特性 设备运用中 端子接固定负载 设置不同的功率输出挡别是通过设置不同的输 出电压实现的 若输出过流 发送器将检出故障 发送报警继电器落下 3 输出功率设置 功出选择端 功出选择端 功率设置端 功率设置端共有 9 个 均为功放器输出变压器的次级端子 以顺序编号命名 任 选其中两个功率设置端子分别与两个功出选择端跳线连接 构成一个有效的输出功率 设置状态 在工程运用中 应由轨道电路调整表规定具体的设置方法 4 工作电源 DC48V 输入 DC48V 输入 其中 号代表直流电压正极 号代表直流电压负极 5 状态检查输出 功放电压检查输出 功放电压检查输出入 该输出端子的信号表示功放输出的电压 连接发送器的功放器状态检查端 为发 送器检查功放器状态提供条件 6 检测输出 功放电流检测输出 功放电流检测输出 该输出端子的信号表示功放输出的电流 接其它检测设备 17 三 接收器三 接收器 1 功能 特性及用途 适用于电化 非电化四显示无绝缘移频自动闭塞区段 用于接收轨面上传输的主 轨道和调谐区移频信息 并进行译码 输出控制信息 动作执行继电器控制区间信号 显示 达到自动指挥行车的目的 接收器四种载频 F1 F2 型通用 接收器为有选频 接收 可输出 GJ 继电器驱动条件 2 工作原理 接收器电路原理见图 2 7 报警继电器 驱动 电路 驱动 电路 安 全 与 门 低 频 表 示 灯 副 主 副 主 接收调 谐区输 入电路 调谐 区 后方 接点 接收主 轨道输 入电路 载 频 衰耗滤波 器 调谐区输 出 调谐区检 查 后方 接点条件 设定 衰耗滤波 器 主轨道输 出 设定 移频设 定 轨道继 电器 图 2 7 接收器电路原理框图 衰耗滤波器输出的主轨道信号经过接收器主轨道电路进行放大隔离后 分别送给 两套模数转换器 AD 将模拟信号变为数字信号送至两个数字信号处理器主 CPU 和副 CPU 衰耗滤波器输出的调谐区信号经过接收器调谐区输入电路进行放大隔离后 分别 送给两套模数转换器 AD 将模拟信号变为数字信号送至两个数字信号处理器主 CPU 和 副 CPU 经过双 CPU 的译码校核处理后 双 CPU 共同控制安全与门输出受控 12V 直流电 源 给继电器驱动电路供电使译码输出动作轨道继电器 当双 CPU 译码结果不一致或 某个 CPU 有故障时 安全门无受控电压输出 执行电路无输出 同时 内部报警继电 18 器的落下实现报警 3 端子定义 1 载频设置 载频设置公共端 载频设置端 载频偏移设置公共端 载频偏移 设置端 载频设置端有 4 个 以 4 个载频中心频率命名 载频偏移设置端有 2 个 F1 表示 正偏 F2 表示负偏 载频设置公共端和载频偏移设置公共端是动态编码信号的输出端 载频设置端和 载频偏移设置端是动态编码信号的输入端 载频设置公共端与一个载频设置端连接 同时 载频偏移设置公共端与一个载频偏移设置端连接 构成一个有效载频设置状态 共有 8 个载频设置状态 分别对应于 4 个中心频率的正偏 F1 和负偏 F2 情况 无效载频设置状态有两种情况 一种情况是 载频设置公共端未与任何载频设置 端连接 或载频偏移设置公共端未与任何载频偏移设置端连接 另一种情况是 载频 设置公共端与一个以上的载频设置端连接 或载频偏移设置公共端与一个以上的载频 偏移设置端连接 在无效载频设置状态下 接收器处于故障状态 报警接点断开 2 信号输入 主轨道信号 主轨道信号 调谐区信号 调谐区信号 3 轨道继电器驱动输出 GJ 输出 GJ 输出 其中 号代表直流电压正极 号代表直流电压负极 输出为直流 24V 电 压 可直接驱动 JWXC 1700 安全型继电器 4 报警输出 报警接点 11 报警接点 12 报警接点 21 报警接点 22 报警接点 11 与 12 为一组接点 报警接点 21 与 22 为一组接点 接点闭合时 表 示工作正常 接点断开时 表示故障 5 工作电源 DC48V 输入 DC48V 输入 其中 号代表直流电压正极 号代表直流电压负极 6 电磁兼容防护 保护地 该端子接系统综合地线 7 后方轨道状态条件输入 后方轨道状态条件 1 后方轨道状态条件 2 两端外接接点条件 后方轨道状态条件 1 端与 2 接通 表示后方轨道空闲 后方 轨道状态条件 1 端与 2 断开 表示后方轨道占用 可直接接后方轨道继电器前接点 8 调谐区检查条件输入 调谐区检查条件 1 调谐区检查条件 2 两端外接接点条件 调谐区检查条件 1 端与 2 接通 表示调谐区状态无需检查 用于一离去轨道区段 调谐区检查条件 1 端与 2 断开 表示调谐区状态需检查 用于 其它轨道区段 四 衰耗滤波器四 衰耗滤波器 1 功能 特性及用途 用于轨道电路受端 通过滤波器 将受端接收的混合信号分离成主轨道信号和调 19 谐区信号两部分 内含衰耗器 通过衰耗跳线方式 实现主轨道电路调整和调谐区调 整 2 工作原理 电路结构见图 2 8 电路主要由输入变压器和衰耗器 射极输出器及 K 型 4 阶带 通滤波器等四套电路构成 图 2 8 衰耗滤波器电路原理框图 经主轨道传输的本区段信号和经调谐区反向传输的相邻区段信号 即调谐区信号 同时输入衰耗滤波器 两种频率信号经输入变压器次级 3 4 端输出并加到第一路 第 二路主轨道信号衰耗器入端 同时 两种频率信号再经输入变压器次级 5 6 端输出并 加到第一路 第二路调谐区信号衰耗器入端 四路信号经衰耗器衰减 滤波器滤波后 两路主轨道信号滤波器滤出本区段频率信号 分别送入第一路 第二路接收器主轨道 信号输入端 两路调谐区信号滤波器滤出调谐区信号 分别送入第一路 第二路接收 器调谐区信号输入端 3 端子定义 1 信号输入 信号输入 信号输入 该端子的输入阻抗要与传输电缆的特性阻抗相匹配 2 主轨道信号输出 主轨道信号 1 主轨道信号 1 主轨道信号 2 主轨道信号 2 输出两路信号 对应于两个双机并用的接收器 3 调谐区信号输出 调谐区信号 1 调谐区信号 1 调谐区信号 2 调谐区信号 20 2 输出两路信号 对应于两个双机并用的接收器 4 工作电源 DC48V 输入 DC48V 输入 其中 号代表直流电压正极 号代表直流电压负极 五 电缆模拟单元五 电缆模拟单元 1 功能 特性及用途 室内外设备的信号传输是由信号传输电缆实现的 移频信号在电缆中传输有损耗 由于各信号点与信号楼的距离不同 信号传输电缆长度也是不同的 因此 对于各轨 道电路信号的损耗值也是不同的 这对轨道电路的调整是非常不利的 将不同传输长 度的实际电缆用电缆模拟单元补齐后 每个轨道电路的传输电缆长度就可以统一成一 个固定值 每个轨道电路传输电缆对信号的损耗值也就相同了 每个电缆模拟单元内 含若干个不同长度的电缆模拟节 选择不同的电缆模拟节通过跳线连接后组成不同长 度的电缆模拟四端网 2 工作原理 电缆模拟单元电路原理见图 2 9 图 2 9 电缆模拟单元电路原理图 电缆模拟单元用集中参数四端网络去等效于具有分布参数的实际电缆四端网络 二者特性阻抗和衰耗常数均相等 电缆单元内部包含 0 25km 0 5km 1km 2km 3km 4km 六节模拟电缆网络 模 拟电缆补偿原则实际电缆加模拟电缆长度之和为 10km 具体方法根据实际电缆长度确 定模拟电缆长度 就将相应长度的模拟电缆串接进去 补偿精度 0 25km 3 端子定义 1 单节模拟电缆网络端口 模拟电缆端口 1 模拟电缆端口 1 模拟电缆端口 2 模拟电缆端口 2 共有 0 25km 0 5km 1km 2km 3km 4km 六节模拟电缆网络 端口名称以长度 0 25k m 0 5 km1 km2 km2 5 km4 km Z30 Z28 Z26 Z24 Z22 Z20 Z18 Z16 Z14 Z12 Z10 Z8 Z6 Z4 Z2 B30 B28 B26 B24 B22 B20 B18 B16 B14 B12 B10 B8 B6 B4 B2 Z32 B32 D32 D30D2 D4 交流互感器 X001 交流互感器 X002 R025 R026 至 设 备 侧 至 室 外 电 缆 侧 侧面端子板侧面端子板 21 标称 各端口可用跳线首尾相连组成总模拟电缆网络 2 室外电缆侧接线端子 电缆侧端子 电缆侧端子 该端子用于连接室外电缆侧通道端口 3 室内设备侧接线端子 设备侧端子 设备侧端子 该端子用于连接室内设备侧通道端口 4 电缆侧网络端口 电缆侧网络端口 电缆侧网络端口 该端子用跳线接由单节模拟电缆网络组成的总模拟电缆网络端口 2 5 设备侧网络端口 设备侧网络端口 设备侧网络端口 该端子用跳线接由单节模拟电缆网络组成的总模拟电缆网络端口 1 六 通道防雷单元六 通道防雷单元 1 功能 特性及用途 通道防雷单元用于防护通过通道信号电缆传导的雷电干扰脉冲 防护作用分为横 向防护和纵向防护两种 2 工作原理 通道防雷单元电路原理见图 2 10 图 2 10 通道防雷单元电路原理图 通道防雷单元由一台防雷型变压器和一个避雷器组成 防雷变压器设置于发送 或接收 设备与电缆模拟单元之间 对于侵入电缆线对地间的雷电过电压进行纵向 防护 区间避雷器设置于室内电缆模拟单元与室外电缆之间 其作用是对侵入两电缆 线间的雷电过电压进行横向防护 3 端子定义 1 防雷变压器接线端子 防雷变压器设备侧 防雷变压器设备侧 防雷变压 器电缆侧 防雷变压器电缆侧 2 避雷器接线端子 避雷器 避雷器 22 七 轨道匹配单元七 轨道匹配单元 1 功能 特性及用途 用于轨道与信号电缆端口的匹配连接 为了针对不同载频的匹配关系 设有调整 端子 在轨道电路调整时 根据轨道电路载频值进行一次性设置 2 工作原理 轨道匹配单元电路原理见图 2 11 图 2 11 轨道匹配单元电路原理图 C1 C2 为电解电容 两个电容按相反极性串联变成无极性 在电路中起到隔直通 交作用 在直流电力牵引区段 防止直流成份通过造成匹配变压器磁路饱和 变压器 T 起到阻抗变换作用 实现轨道电路特性阻抗与信号电缆阻抗的匹配连接 变压器 T 设有多个抽头 可以根据不同的信号频率 精确设置变压器的变比 也就使 轨道电路与信号电缆能更好地匹配 电感 L 用于补偿电缆的容性 以减少信号的电缆传输损耗 同时 在轨道电路送 端被列车分路时 它可视作为一个限流阻抗 可以降低轨道电路送端分路电流 3 端子定义 1 信号输入输出端口 轨道侧端口 轨道侧端口 电缆侧端口 电缆侧端口 轨道侧端口用一对引接线接钢轨 电缆侧端口接信号电缆一对芯线 2 匹配设置端子 匹配设置公共端 匹配设置选择端 匹配设置选择端数量由具体设备而定 匹配设置公共端与一个匹配设置选择端跳 线连接为一个有效设置状态 其它情况为无效设置状态 在工程运用中 应由轨道电 路调整表规定具体的设置方法 23 八 调谐单元八 调谐单元 1 功能 特性及用途 与调谐区的钢轨阻抗共同构成电气绝缘节 2 工作原理 对于较低频率轨道电路 1700Hz 2000Hz 设置 L C 两元件的调谐单元 如图 2 12 a 所示 对于较高频率轨道电路 2300Hz 2600Hz 设置 L2 C2 C3 三元 件的调谐单元 如图 2 12 b 所示 图 2 12 调谐单元原理图 24 调谐单元对于本区段的载频呈现容性 其容性阻抗称之为极阻抗 容性阻抗与调 谐区钢轨 平衡线圈的综合电感构成并联谐振关系 呈现较高阻抗 可以减少对区段 信号的衰耗 调谐单元对于邻区段的载频为串联谐振 呈现很低阻抗 称为零阻抗 阻止相邻 区段信号进入本轨道电路区段 九 平衡线圈九 平衡线圈 1 功能 特性及用途 平衡线圈设于调谐区两个调谐单元的中间 两端头分别连接两根钢轨 用来平衡 牵引电流回流 实现上下行线路间的等电位连接 为电力吸上线提供轨道连接点 2 工作原理 由于它对于 50Hz 牵引电流呈现很小的交流阻抗 故能起平衡牵引电流回流的作用 由于线圈没有铁芯 在大电流情况下 也不存在磁路饱和问题 平衡线圈设有中心线 可作为下行线路间的等电位连接点 或者作为电力吸上线的连接点 十 补偿电容器十 补偿电容器 1 功能 特性及用途 安装于主轨道钢轨线路上 主要用于抵消钢轨电感对移频信号传输的影响 在工 程运用上 补偿电容器的容量 数量和间距与轨道电路载频和长度是相关的 因此 每个轨道电路具体补偿电容器的容量 数量和间距应符合轨道电路调整表的规定 2 工作原理 其补偿原理可理解为将每补偿段钢轨电感 L 与电容 C 视为串联谐振 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 见图 2 13 图 2 13 补偿电容器补偿原理示意图 理论分析得出 在一定的钢轨阻抗 补偿间距和载频的情况下 最佳补偿电容值 是唯一的 并可通过理论公式计算出来 R L C D C A B 25 第四章第四章系统调试与维护系统调试与维护 第一节第一节 轨道电路调整表轨道电路调整表 一 一 轨道电路调整表说明轨道电路调整表说明 轨道电路调整表见附表 1 衰耗电阻封线在区间移频组合外的 52 芯出线端子板上封连 例如 A1 A2 即代表封连 A1 和 A2 端子 B1 B2 即代表封连 B1 和 B2 端子 其中 区间移频组合 外的 52 芯出线端子板 04 对应衰耗滤波器 1 LS1 的衰耗电阻封线 出线端子板 05 对 应衰耗滤波器 2 LS2 的衰耗电阻封线 区间移频组合外的 52 芯出线端子板在组合的后面面向 52 芯出线端子板从右至 左的顺序号为 01 07 根据设备类型的区别 采用万可端子型接线板的区间移频组合调整端子与 52 芯出 线端子板有所区别 但调整方法完全相同 2 衰耗电阻封线说明 同一轨道区段的两路接收主轨道衰耗封线和两路正向 两 路反向调谐区衰耗封线相同 即主轨道信号接收器 1 接收器 2 使用的衰耗电阻封线相 同 调谐区信号正向衰耗电阻封线接收器 1 接收器 2 相同 调谐区信号反向衰耗电 阻封线接收器 1 接收器 2 相同 3 主轨道信号接收器 1 主接入 衰耗电阻封线如图 5 1 所示 图 5 1 4 主轨道信号接收器 2 主接入 衰耗电阻封线如图 5 2 所示 图 5 2 5 在主轨道衰耗器电阻封线调整好后 再调整调谐区衰耗电阻封线 使正 反向 接收器 1 接收器 2 的 调接入 电压为 600mV 700mV 1 调谐区信号接收器 1 调接入 正向衰耗电阻封线如图 5 3 所示 26 图 5 3 2 调谐区信号接收器 2 调接入 正向衰耗电阻封线如图 5 4 所示 图 5 4 3 调谐区信号接收器 1 调接入 反向衰耗电阻封线如图 5 5 所示 图 5 5 4 调谐区信号接收器 2 调接入 反向衰耗电阻封线如图 5 6 所示 图 5 6 6 区间功放器功出电平封线说明 区间功放器功出电平共有 5 挡电压输出实现输出电平的调整 功放器调整端子见图 5 7 区间移频组合外的 52 芯出线端子板 01 A 对应区间功放器 1 GF1 的功出端子封 线 出线端子板 02 A 对应区间功放器 2 GF2 的衰耗电阻封线 图 5 7 A15 为调整功率输出公共端 A16 A17 A18 A19 A20 为功率五挡输出端子 例 工程图纸为三挡输出 则封联 A15 A18 若为四挡输出 则封联 A15 A19 7 模拟电缆单元补偿长度调整 模拟电缆单元补偿封线端子见图 5 8 A15A16A17A18A19A20 0 25k m 0 5 km1 km2 km2 5 km4 km Z30 Z28 Z26 Z24 Z22 Z20 Z18 Z16 Z14 Z12 Z10 Z8 Z6 Z4 Z2 B30 B28 B26 B24 B22 B20 B18 B16 B14 B12 B10 B8 B6 B4 B2 Z32 B32 D32 D30D2 D4 交流互感器 X001 交流互感器 X002 R025 R026 至 设 备 侧 至 室 外 电 缆 侧 侧面端子板侧面端子板 27 图 5 8 8 轨道匹配单元 BP 变比调整 轨道匹配单元 BP 变比封联端子见图 5 9 图 5 9 二 调整步骤二 调整步骤 1 主轨道信号接收器 1 主接入 接收器 2 主接入 调整 按照施工图纸上表示的轨道区段载频 区段长度 在轨道电路调整表上查得对应 此载频 轨道区段长度的衰耗封线端子 按此端子表进行封联 2 正向调谐区信号接收器 1 调接入 接收器 2 调接入 调整 此项调整 需二人配合进行 需要测试仪表一块 CD96 3 一人用仪表的测试表 笔在接收器的 调接入 测试塞孔进行测试 并观察测试数据的变化 稳定后通知在 组合后面测试的另一人 同时 另外一人进行衰耗电阻封线调整 稳定后测试 测试 值在 600mV 700mV 间 3 反向调谐区信号接收器 1 调接入 接收器 2 调接入 调整 此项调整在轨道电路反向行车条件下调整 调整方法同方法 2 4 功放器调整 按照施工图纸上表示的轨道区段载频 区段长度 在轨道电路调整表上查得对应 此载频 轨道区段长度的功放器功出电平功出端子封线 进行封联 5 模拟电缆单元补偿长度调整 按施工图纸上电缆径路图 计算每个区段发送 接收电缆长度 对照轨道电路调 整表查得应该补偿电缆长度 按调整表封线端子进行封联 6 轨道匹配单元 BP 变比调整 28 根据轨道区段长度 载频 查找调整表 按调整表规定进行封联 三 调整后测试三 调整后测试 1 调整完毕后 用测试仪表在接收器 1 接收器 2 的 主接入 测试塞孔上测试 测试值在调整表所规定范围内 2 用测试仪表在接收器 1 接收器 2 的 调解入 测试塞孔上测试 测试值在 600mV 700mV 3 在列车反方向运行条件下 用测试仪表在接收器 1