站内轨道电路电码化

1 站内轨道电路电码化 2 由轨道电路转发或叠加机车信号信息技术的总称 一 电码化的概念 第一节概述 二 电码化的分类 按传输方式分 轨道电路转发和或叠加两种 按发码时机分 固定切换 脉动切换 占用叠加 逐段预先叠加 长发码 预叠加移频电码化 按轨道电路制式的不同分为 3 480轨道电路预叠加8 18信息移频电码化 480轨道电路预叠加ZPW 2000 UM 系列移频电码化 分两线和四线制 25Hz相敏轨道电路预叠加8 18信息移频电码化 25Hz相敏轨道电路预叠加ZPW 2000 UM 系列移频电码化 分两线和四线制 非电气化区段25Hz相敏轨道电路预叠加ZPW 2000 UM 系列移频电码化 分两线和四线制 4 按实施范围分 股道电码化和接发车进路电码化 按电缆的使用情况分 二线制和四线制 5 三 术语 1 车站股道电码化车站内到发线的股道及正线实施的电码化2 车站接发车进路电码化车站内按列车进路实施的电码化 3 叠加电码化列车进入本区段后实施的电码化 4 预叠加电码化列车进入本区段时 不仅本区段且其运行前方相邻区段也实施的电码化 闭环电码化 具有闭环检查功能的电码化 电码化轨道电路 入口电流 具有轨道电路和电码化双重功能的轨道电路 机车第一轮对进入轨道区段时 钢轨内传输机车信号信息的电流 出口电流 电码化发送端分路时 钢轨内传输机车信号信息的电流 7 实施车站股道电码化的范围 列车占用的股道区段 实施范围 经道岔直向的接车进路 为该进路中的所有区段 半自动闭塞区段 包括进站信号机的接近区段 自动站间闭塞区段 包括进站信号机的接近区段 自动闭塞区段 经道岔直向的发车进路 为该进路中的所有区段 色灯电锁器车站 一般在股道区段实施电码化 8 实施车站预叠加电码化的范围 经道岔直向的接车进路 为该进路中的所有区段 半自动闭塞区段 包括进站信号机的接近区段 自动站间闭塞区段 包括进站信号机的接近区段 自动闭塞区段 经道岔直向的发车进路 为该进路中的所有区段 实施车站接发车进路电码化的范围 车站内列车进路的所有区段 9 技术要求 电码化系统应满足故障 安全的原则 电码化不应降低原有轨道电路的基本技术性能 电码化发码设备应与区间自动闭塞制式一致 列车冒进信号时 至少其内方第一区段发禁止码或不发码 股道占用时 不终止发码 有效电码中断的最长时间 不应大于机车信号允许中断的最短时间 电码化设备是机车信号系统的地面设备 钢轨内应提供正确的机车信号信息 10 已发码的区段 当区段空闲后 电码化轨道电路应能自动恢复到调整状态 电码化发码设备及传输通道应加装检测装置 电码化应采取机车信号邻线干扰防护措施 与电码化轨道电路相邻的非电码化区段 应采取绝缘破损防护措施 当绝缘破损时使其不导向危险侧 非交流计数电码化制式的车站正线应采用预叠加电码化 到发线的股道采用叠加电码化 在机车信号作为行车凭证时 应采用闭环电码化 专用铁路与国铁车站接轨 进站防护信号机为调车信号机时 该信号机外方应设置不小于400m的电码化区段 11 表14 8 12 18信息移频入口电流 4 8 12 18信息移频系列电码化 在最不利条件下 入口电流值应满足表1的规定 12 ZPW 2000 UM 系列电码化 在最不利条件下 机车信号钢轨最小短路电流及入口电流值应满足表2的规定 表2ZPW 2000 UM 系列机车信号钢轨最小短路电流及入口电流 13 交流计数电码化 在最不利条件下 入口电流值应满足表3的规定 表3交流计数入口电流 14 ZPW 2000 UM 系列电码化 在最不利条件下 出口电流值不应大于6A 21 预叠加电码化 闭环电码化轨道电路机械绝缘节处应保证机车信号接收空间连续 当使用连接线交叉铺设满足机械绝缘节处空间连续时 连接线应采用绝缘护套防护 不得影响轨道电路的正常工作 22 电码化设计应满足防雷要求 应采用具有劣化指示功能的防雷模块 在最不利条件下 出口电流不得损坏电码化轨道电路设备 4 8 12 18信息移频系列电码化 在最不利条件下 非电气化牵引区段出口电流值不应大于3A 电气化牵引区段出口电流值不应大于6A 15 6 ZPW 2000 UM 系列电码化轨道电路区段补偿电容的设置原则 电码化区段大于等于300m时 应设置补偿电容 当入口电流不满足要求时 可增设补偿电容 应按等间距设置补偿电容 具体计算如下 等间距设置 其中 电容数量 N A N 百米位数 A 个位 十位数为0时为0 个位 十位数不为0时为1 表示等间距长度 轨道电路两端与第一个电容距离为 2 16 L 900m N 9A 0 补偿电容布置示意 17 三 电码化技术的发展 交流连续式轨道电路 简称480轨道电路 25Hz相敏轨道电路 不对称脉冲轨道电路 站内移频轨道电路 国铁常用的站内轨道电路类型 18 固定切换电码化 脉动切换电码化 叠加移频电码化 预叠加移频电码化 车站接发车进路电码化 闭环电码化 到目前为止电码化大致分为六种类型 19 1988年以前采用的占用固定切换发码方式 即原交流连续式轨道电路移频电码化 过去谓之的 站内正线移频化 固定切换电码化 电路原理 随着列车的驶入 各轨道区段的发码继电器FMJ随之吸起 利用各发码继电器FMJ进行切换 断开轨道继电器GJ电路 把移频电码化信息送上轨道 发码继电器FMJ的设计原则是随着列车的驶入而顺序动作 并且后面一个发码继电器FMJ吸起就将前面一个切断 这样就能保证在机车压入一个轨道区段时不仅能及时地收到移频信息 而且后面区段在列车出清前 就事先恢复好了原轨道电路 20 将原本为自动化的轨道电路因实施电码化的缘故而降低到半自动化 从而也降低了车站电气集中的技术水平 并且在控制台上需增设故障表示灯和复原按钮 甚至有时因忙乱或判断不清 车站值班员没有及时按压复原按钮而影响接发列车 为了构成 列车进入下一区段 的逻辑条件 则股道两端相邻的道岔区段也必须装设轨道电路 而在电锁器联锁的车站为了防止向有车线接车 按铁道部规定仅在股道装设轨道电路 因此 这种方式无法在电锁器联锁的车站实现股道电码化 从而限止了移频电码化的实施 固定切换电码化缺点 21 脉动切换电码化的提出 为了克服 固定切换 方式电码化的缺点 1988年开始采用 脉动切换 发码方式取代 固定切换 发码方式 脉动切换 即在发码过程中钢轨方面不是固定接向发码设备 而是脉动接入 时而接发码设备时而接轨道电路设备 电码化的终止不需靠 列车进入下一区段 可由本身的 空闲 条件实现 脉动切换电码化 22 脉动切换电码化的优点 克服了 固定切换 方式电码化轨道电路不能自动恢复的缺点 克服了不能适用调度集中区段和色灯电锁器联锁车站实施电码化的重大技术缺陷 在正线接发车进路 所有到发线的股道均能实施电码化 脉动切换 方式联锁条件最少 在旧站现有设备的情况下实施电码化 使其电码化电路实现方式基本统一 便于设计 施工和维修 23 脉动切换电码化3种类型 480轨道电路移频电码化 480轨道电路50Hz交流计数电码化 25Hz相敏轨道电路25Hz交流计数电码化 24 叠加式电码化的提出 要使机车信号稳定工作 则机车信号接收中断时间应小于机车信号制式允许的最大时间 这就提出了叠加式电码化电路 叠加发码通过电气隔离设备将轨道电路与电码化并接在一起 使轨道信息的发送 接收和电码化信息的发送 同时接向钢轨 将完成发码所需的时间降低到最小 叠加移频电码化 25 叠加发码原理图 叠加发码的原理 26 叠加式电码化的优缺点 设计简单 易于实现 当列车速度进一步提高 短区段连续存在时 会影响机车信号的正常工作 占用叠加发码 方式允许的最大接收中断时间小于0 6s 不影响机车信号正常工作 27 叠加式电码化类型 480轨道电路叠加移频电码化 25Hz相敏轨道电路叠加移频电码化 25Hz相敏轨道电路叠加ZPW 2000 UM71 系列电码化 分两线和四线制 28 研究进路电码化的意义 进路电码化 就是列车在进路内运行时 机车能连续不断地接收到地面发送的机车信号信息的电码化 它是车站股道电码化的延伸技术 进路电码化为进一步保证站内行车安全 提高运输效率 减轻司机的劳动强度 实现铁路运输自动化奠定了基础 车站接发车进路电码化 29 实施情况 该项目的交流连续式轨道电路4信息移频制式的进路电码化试点站于1994年5月在京沪线曹庄站开通并投入使用 1997年通过铁道部技术鉴定 由于当时条件所限 致使进路电码化设计复杂 实施困难 并未在全路推广使用 30 站内电码化预发码技术的提出 列车运行速度的提高 其制动更加困难 因其要求的制动距离是与速度的平方有关 冒进信号的可能性加大 故提速区段对机车信号的要求更高 1999年铁路提速140km h后 传统的站内电码化占用脉动切换电路和占用叠加电路已不适应列车提速对机车信号正常运用的要求 站内正线区段机车信号掉码问题明显增加 尤其在短区段更为严重 对提速列车造成一定的安全隐患 预叠加移频电码化 31 闭环电码化技术的提出 2004年以前实施的站内电码化由于是两个技术叠加的合成 存在两层皮问题 系统发出的机车信号信息仅仅是叠加在轨道电路上 而其信息是否确实发送到了轨道上 并未得到有效的检测 随着列车运行速度进一步提高 靠地面信号机的显示已不足以保证行车安全 目前的叠加预发码只能做到逐段闭环检查 不满足全部进路检查的需求 解决这一问题的办法 就是对站内电码化发码电路实现闭环检查 报警 有条件时可纳入联锁 闭环电码化 32 闭环电码化类型 480轨道电路叠加ZPW 2000闭环电码化 分两线和四线制 电气化区段25Hz相敏轨道电路叠加ZPW 2000闭环电码化 分两线和四线制 非电气化区段25Hz相敏轨道电路叠加ZPW 2000闭环电码化 分两线和四线制 33 第二节电码化叠加预发码技术 一 实施叠加预发码技术的原因二 预叠加电码化控制电路 34 1 采用预发码的原因 采用 预先叠加发码 的发送盒有两路独立输出 分别通过各轨道区段的条件进行叠加 每路发送供电时机始于上一段轨道占用 止于下一段轨道占用 在任一瞬间均有相邻的两个区段同时发码 一个是本区段的 另一个是下一个区段的 分别由发送盒的两路输出通过相应条件发往轨道 对下一个区段实现了 预先叠加发码 故此方式在发码时间上能确保无中断 一 实施叠加预发码技术的原因 35 2 系统设计原则及技术要求 车站正线采用 逐段预先叠加发码 方式 到发线股道采用 占用叠加发码 方式 国产移频发送设备载频设置 下行方向为750Hz 上行方向为650Hz UM71 WG 21A ZPW 2000发送设备载频设置 下行方向为1700Hz 上行方向为2000Hz 自动闭塞区段正线采用双套设备的预叠加电码化 侧线股道采用单套设备的占用叠加电码化 半自动闭塞区段正线采用双套设备的预叠加电码化 侧线股道采用单套设备的占用叠加电码化 接近区段可采用与电码化相应的自动闭塞轨道电路 二 预叠加电码化控制电路 JG CDG BDG ADG G 37 预叠加电码化原理 逐段叠加预先发码原理图 38 二 预叠加电码化控制电路 正线区段控制电路 预叠加电码化示意图 39 正线股道和到发线股道区段 正线股道及到发线股道叠加电码化示意图 40 电码化电路设计举例 电码化电路的设计原则 首先是发码条件 其次是发码时机 再其次是恢复时机 最后是电路的完善 如是否需要缓吸 缓放或加强型继电器等等 预叠加电码化电路 一般由三大部分组成 信号 进路检查电路 控制电路 转换开关电路 发码电路 41 控制电路 信号 进路检查电路只限经道岔直向接车进路或自动闭塞区段经道岔直向发车进路的电码化 这个电路由接车电码化继电器JMJ 发车电码化继电器FMJ组成 道岔区段电码化应检查列车是否冒进信号以及列车进路为道岔直向接车或道岔直向发车 该进路不单检查这两个条件 并要作记录供转换开关电路使用 接车电码化继电器JMJ 发车电码化继电器FMJ供电电路的接通公式 42 接车电码化继电器JMJ电路 43 发车电码化继电器FMJ电路 44 转换开关电路 转换开关电路由传输继电器GCJ和电码化继电器 JMJ或FMJ 组成 该电路负责验证轨道电路转发机车信号信息的条件 并控制向钢轨发码及轨道电路恢复的时机 45 接车进路的传输继电器GCJ电路 46 发车进路的传输继电器GCJ电路 47 股道有中间出岔时的传输继电器CJ电路 48 发码电路 由编码条件和码源 移频电源盒 发送盒 防雷单元等 组成 这一部分电路的作用是根据编码条件 通过移频发送设备发出不同的机车信号信息 编码电路即电码化移频发送盒的低频信息控制电路 低频信息控制电路由进 出站信号电路有关继电器接点构成 ZPW 2000正线编码电路 ZPW 2000侧线股道编码电路 ZPW 2000站内电码化发送设备N 1电路图 52 3 电码化设备的使用 电码化轨道电路的分支区段应加设隔离防护设备 与电码化轨道电路相邻的非电码化区段 应采取绝缘破损防护措施 当绝缘破损时不导向危险侧 为保证电码化和轨道电路的正常工作 相关配套器材不能采用R铁芯生产的设备 53 480轨道电路叠加8 18信息移频电码化原理图 54 非电气化25Hz相敏轨道电路叠加8 18信息移频电码化原理图 55 电气化区段25Hz相敏轨道电路叠加8 18信息移频电码化原理图 56 二线制25Hz叠加ZPW 2000 UM 系列电码化原理 57 四线制25Hz叠加ZPW 2000 UM 系列电码化原理 58 第五节闭环电码化系统 一 系统简介二 系统设计原则三 闭环电码化原理四 闭环电码化控制电路五 闭环电码化主要设备六 闭环电码化主要类型七 开通与维护 接上节 既有车站电码化存在的问题由于历史的原因 我国铁路站内采用的轨道电路与区间自动闭塞所采用轨道电路完全不同 站内轨道电路往往仅具备占用检查的功能 而不具备向车载设备传递信息的功能 为保证车载设备在站内的正常工作 采取了在站内轨道电路的基础上 叠加机车信号信息的技术 即车站电码化技术 一 系统简介 两层皮 问题 由于是在既有轨道电路上进行的叠加处理 再加上以往的机车信号仅仅是辅助安全设备 车站电码化采取的是占用发码技术 仅能对发送设备进行了检查 与联锁电路形成了 两层皮 造成了机车信号信息是否发到相应轨道电路上 不能闭环检查 维护调整困难 由于是占用检查 平时处于无码状态 维护部门很难进行入口电流的测试 维护和调整 很难保证机车信号正常工作 存在邻线干扰问题 现有电码化同方向进路只能作到同一载频组布置 使得相邻股道的载频不能隔开 再加上电缆使用没有达到区间的要求 使得邻线干扰问题在站内尤为突出 对于这一问题 上下行开关也难以彻底解决 解决对策第六次提速 200km h动车组ATP的引进以及CTCS的实施 要求我们必须坚持车载 地面是一个完整系统 通过地面 车载两方面共同解决上述问题 在铁道部的组织下 路内外信号专家经过反复研究与论证 提出了如下解决方案 通过闭环电码化解决 两层皮 问题 通过地面设置 锁频码 车载设备采取选频锁频技术措施 解决站内股道邻线干扰和司机上下行操作问题 对于ATP区段通过加设应答器解决咽喉区轨道电路无码问题 闭环电码化方案研究为解决原电码化的不足和满