7站上行接近区段zpw-2000a移频自动闭塞工程设计【整理版】.doc

I 摘 要 ZPW 2000A 型无绝缘移频自动闭塞是在法国 UM71 无绝缘移频自动闭塞技术引进 及国产化基础上 结合国情进行提高系统安全性 系统传输性能及系统可靠性的技术 再开发 ZPW 2000A 无绝缘轨道电路由较为完备的轨道电路传输安全性技术及参数优 化的传输系统构成 和 UM71 相比 其在轨道电路传输安全性 传输长度 系统可靠 性 可维修性及结合国情提高技术性能价格比 降低工程造价上都有了显著提高 本 次设计主要运用 ZPW 2000A 无绝缘移频自动闭塞系统构成原理及相关工程设计规范和 标准完成 7 站上行接近区段 ZPW 2000A 移频自动闭塞工程设计 设计主要包括图纸和论文两部分 图纸部分主要完成 7 站上行接近区段 ZPW 2000A 移频自动闭塞室内工程设计的部分图纸 包括 7 站区间信号平面布置图 4856G 4842G 4828G 闭塞分区电路图 上行 N 1 冗余原理电路图 7 站区间移频柜 综合柜 组合架设备布置图 综合柜零层配线表设计和点灯隔离变压器侧面配线图设 计 站间联系电路图 四 自动闭塞结合电路图 论文部分分析讨论了 ZPW 2000A 型无绝缘移频自动闭塞系统的特点 结构及传输安全性 同时具体分析了 ZPW 2000A 型无绝缘移频自动闭塞系统各部分的作用以及电路原理 最后重点介绍了工程设计的 步骤 方法以及每张图纸的设计过程 图纸设计满足 ZPW 2000A 系统构成原理 设计方法和设计过程满足铁路信号设计 规范 关键词 关键词 ZPW 2000AZPW 2000A 移频自动闭塞 工程设计 无绝缘 移频自动闭塞 工程设计 无绝缘 ENGINEERING DESIGN OF ZPW 2000A FREQUENCY SHIFT AUTOMATIC BLOCKING ABOUT 7 STATION UPLINK CLOSE SECTION ABSTRACT ZPW 2000A jointless track circuit was composed by self contained track circuit transmission security technology and parameter optimization of the transmission system Compared with UM71 ZPW 2000A frequency shift automatic block was enhanced in the track circuit transmission security the transmission length the system reliability the maintainability which combined the national condition to raise the cost performance and reduce the building cost of projects This paper which consisted of design paper and design drawings mainly completed engineering design about 5 station ZPW 2000A frequency shift automatic block section The key elements of the design drawings included signal plane arrangement diagram down departure section demarcation point 3247 G block section track circuit diagram down first departure section X1LQG block section track circuit diagram section frequency shift cabinets section integrated cabinets and combination cabinets equipments arrangement diagrams integrated cabinets zero layer distribution table and light isolating transformers side distribution table relation circuit between stations diagram three automatic blocking combine circuit diagram This paper mainly introduced demarcation point 3247G down first departure section X1LQG block section track circuit diagrams working principle The paper analyzed and discussed the characteristics structures and transmission security of the ZPW 2000A jointless frequency shift automatic block system At the same time the paper analyzed concretely the function and circuit principle of ZPW 2000A jointless frequency shift automatic block system Finally this paper focused on the design of the steps methods and design process for each diagram Key words ZPW 2000 Frequency shift automatic block engeneering design Jointless III 目 录 摘 要 I Abstract 错误错误 未定义书签 未定义书签 1 绪论 1 1 1 课题背景与意义 1 1 2 课题研究现状 3 1 3 本课题的研究内容与目标 1 2 正文格式说明 错误错误 未定义书签 未定义书签 2 1 毕业设计 论文 格式基本要求 错误错误 未定义书签 未定义书签 2 2 毕业设计 论文 页眉页脚的编排 错误错误 未定义书签 未定义书签 2 3 毕业设计 论文 正文格式 错误错误 未定义书签 未定义书签 2 4 章节标题格式 错误错误 未定义书签 未定义书签 2 5 各章之间的分隔符设置 错误错误 未定义书签 未定义书签 2 6 正文中的编号 错误错误 未定义书签 未定义书签 3 图表及公式的格式说明 错误错误 未定义书签 未定义书签 3 1 图的格式说明 错误错误 未定义书签 未定义书签 3 1 1 图的格式示例 错误错误 未定义书签 未定义书签 3 1 2 图的格式描述 错误错误 未定义书签 未定义书签 3 2 表的格式说明 错误错误 未定义书签 未定义书签 3 2 1 表的格式示例 错误错误 未定义书签 未定义书签 3 2 2 表的格式描述 错误错误 未定义书签 未定义书签 3 3 公式的格式说明 错误错误 未定义书签 未定义书签 3 3 1 公式的格式示例 错误错误 未定义书签 未定义书签 3 3 2 公式的格式描述 错误错误 未定义书签 未定义书签 3 4 参考文献的格式说明 错误错误 未定义书签 未定义书签 3 4 1 参考文献在正文中引用的示例 错误错误 未定义书签 未定义书签 3 4 2 参考文献在正文中引用的书写格式 错误错误 未定义书签 未定义书签 3 4 3 参考文献的书写格式 错误错误 未定义书签 未定义书签 3 4 4 参考文献的书写格式示例 错误错误 未定义书签 未定义书签 3 5 量和单位的使用 错误错误 未定义书签 未定义书签 3 5 1 使用方法 错误错误 未定义书签 未定义书签 3 5 2 中华人民共和国法定计量单位 错误错误 未定义书签 未定义书签 3 6 规范表达注意事项 错误错误 未定义书签 未定义书签 注 在该页面中点击鼠标右键 选择 更新域 在弹出窗口中选择 更新整个目录 确定即可自动生 成目录 标题 目录 字体 黑体 字号 小三 章 节标题和页码 字 体 宋体 字号 小四 阅后删除此 文本框 3 6 1 名词术语 错误错误 未定义书签 未定义书签 3 6 2 数字 错误错误 未定义书签 未定义书签 3 6 3 外文字母 错误错误 未定义书签 未定义书签 3 6 4 量和单位 错误错误 未定义书签 未定义书签 3 6 5 标点符号 错误错误 未定义书签 未定义书签 3 7 流程图 错误错误 未定义书签 未定义书签 4 打印说明 错误错误 未定义书签 未定义书签 4 1 封皮 摘要 错误错误 未定义书签 未定义书签 4 1 1 封皮 错误错误 未定义书签 未定义书签 4 1 2 摘要 错误错误 未定义书签 未定义书签 4 1 3 目录 错误错误 未定义书签 未定义书签 4 2 正文 错误错误 未定义书签 未定义书签 5 第四章题目 黑体 小三 1 5 倍行距 段后 11 磅 错误错误 未定义书签 未定义书签 5 1 第四章第一节题目 黑体 四号 1 5 倍行距 段前 0 5 行 错误错误 未定义书签 未定义书签 5 1 1 第四章第一节一级题目 黑体 小四 1 5 倍行距 段前 0 5 行 错误错误 未定未定 义书签 义书签 5 2 第四章第二节题目 错误错误 未定义书签 未定义书签 5 2 1 第四章第二节一级题目 错误错误 未定义书签 未定义书签 6 第五章题目 黑体 小三 1 5 倍行距 段后 11 磅 错误错误 未定义书签 未定义书签 6 1 第五章第一节题目 黑体 四号 1 5 倍行距 段前 0 5 行 错误错误 未定义书签 未定义书签 6 1 1 第五章第一节一级题目 黑体 小四 1 5 倍行距 段前 0 5 行 错误错误 未定未定 义书签 义书签 6 2 第五章第二节题目 错误错误 未定义书签 未定义书签 结 论 3 致 谢 5 参 考 文 献 6 附录 A 附录内容名称 7 附录 B 毕业设计典型错误和不规范情况 8 1 绪论 1 1 课题背景 我国无绝缘轨道技术的发展经历 UM71 型引进 WG 21A 型国产化 ZPW 2000A 型性能提高发展三个阶段 第一阶段 UM71 型引进阶段 ZPW 2000A 型无绝缘移频自动闭塞系统是在法国 UM71 无绝缘轨道电路技术引进 国产化基础上 结合国情进行的技术再开发 第二阶段 国产化阶段 第三阶段 性能提高发展阶段 较之 UM71 ZPW 2000A 型无绝缘移频自动闭塞 在轨道电路传输安全性 传输长度 系统可靠性 可维修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显著提高 该系统自 1998 年开始研究 2000 年 10 月底 针对郑州局 南昌局接连两次发生 因钢轨电气分离式断轨 轨道电路得不到检查 客车脱轨的严重事故 该系统提出了 解决 全程断轨检查 等四项提高无绝缘轨道电路传输安全性的技术创新方案 得到 了铁道部运输局 科技司的肯定 2001 年 针对郑 武 UM71 轨道电路雨季多处 红光带 该系统围绕 低道 碴电阻道床雨季红光带 问题 通过对轨道电路计算机仿真系统的开发 提出了提高 轨道电路传输性能的一系列技术方案 从理论和实践结合上实现了传输系统的技术优 化 2002 年 5 月 28 日 该系统通过铁道部技术鉴定 确定推广应用 1 2 本课题的研究内容与目标 自铁路开始运营以来 铁路信号一直担负着指挥列车运行 保证行车安全 从而 确保列车准确 畅通 安全的运送旅客和货物 铁路信号是铁路运输生产的一个生产 部门 它在铁路运输和国民经济中占有极其重要的地位 铁路信号的作用具体为保证 行车安全 提高运输效率 提高劳动生产率 改善运输人员的劳动条件 是直接指挥 行车的工具 在铁路现代化建设中 将越来越显示其重要的作用 随着铁路的飞速发展 信号技术也得到了快速发展 铁路信号现已成为提高运输 效率 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 自铁路出现 兰州交通大学毕业设计 论文 2 以来 就产生了如何控制列车运行间隔以确保列车运行安全及运输效率的问题 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 于是就出现了闭塞的概念 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 实现区间闭塞的设备也是随着铁路运输的发展而发展 闭塞设备技术对提高列车 运行密度和运行效率具有重要的作用 在闭塞设备发展的历史中经历了早期的人工闭 塞设备 半自动闭塞设备 自动闭塞设备以及列车运行间隔自动调整 同时 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 为了实现我国铁路向高速 重载 高密度方向的发展 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 如 ZPW 2000A 设备是目前我国使用的最先进的移频自动闭塞系统 ZPW 2000A 无绝缘轨道电路由较为完备的轨道电路传输安全性技术及参数优化的 传输系统构成 国家知识产权局已受理了有关 钢轨断轨检查 多路移频信号接 收器 等 8 项专利 成为我国目前安全性高 传输性能好 具有自主知识产权 的一种先进自动闭塞制式 为 机车信号做为主体信号 创造了必备的安全基础条件 2 ZPW 2000A 无绝缘移频自动闭塞系统 2 1 ZPW 2000A 型无绝缘移频自动闭塞系统特点 ZPW 2000A 型无绝缘移频自动闭塞在充分肯定 保持 UM71 和 WG 21 型无绝缘 轨道电路整体结构优势的基础上 具体特点如下 1 充分肯定 保持 UM71 无绝缘轨道电路整体结构上的优势 2 解决了调谐区断轨检查 实现轨道电路全程断轨检查 2 减少调谐区分路死区 实现对拍频干扰的防护 3 实现对调谐单元断线故障的检查 4 缩短了调谐区分路死去长度 由原先的 20 米缩短为不大于 5 米 5 通过系统参数优化 提高了轨道电路传输长度 6 提高机械绝缘节轨道电路传输长度 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 低道碴电阻最大传输长度要求 又为一般长度轨道电路最大限 度提供了调整裕度 提高了轨道电路工作稳定性 8 用 SPT 国产铁路数字信号电缆取代法国 ZC03 电缆 减小铜芯线径 减少备用 芯组 加大传输距离 提高系统技术性能价格比 降低工程造价 9 系统中发送器采用 N 1 冗余 接收器采用成对双机并联运用 提高系统可 靠性 大幅度延长单一电子设备故障而影响系统正常工作的时间 2 2 ZPW 2000A 型无绝缘轨道电路系统构成 ZPW 2000A 型自动闭塞系统构成如图 1 1 主要分为室外部分和室内部分 兰州交通大学毕业设计 论文 4 主轨道电路 调谐区 短小轨道电路 机 械 绝 缘 节 空 心 线 圈 调 谐 单 元 补偿电容 1G F1 调 谐 单 元 空 心 线 圈 调 谐 单 元 匹配 变压器 SPT电缆 电缆模 拟网络 站防雷 接收 匹配 变压器 匹配 变压器 SPT电缆SPT电缆 电缆模 拟网络 电缆模 拟网络 站防雷站防雷 发送 接收 室 外 室 内 XG XGH XGJ XGJH 相当总长 10Km 相当总长 10Km 衰耗衰耗 图 1 1 ZPW 2000A 型自动闭塞系统构成示意图 2 2 1 室外部分 1 调谐区 按 29m 设计 调谐区包括调谐单元和空芯线圈 电气参数保持原 UM71 参数 实 现两相邻轨道电路电气隔绝 2 机械绝缘节 由 机械绝缘节空芯线圈 与调谐单元并接而成 其特性与电气绝缘节相同 3 匹配变压器 一般条件下 按 0 25 1 0 km 道碴电阻设计 实现轨道电路与 SPT 传输电缆的 匹配连接 4 补偿电容 根据通道参数兼顾低道碴电阻道床传输 考虑容量 使传输通道趋于阻性 保证 轨道电路良好传输性能 5 传输电缆 SPT 型铁路信号数字电缆 1 0mm 一般条件下 电缆长度按 10km 考虑 根据 工程需要 传输电缆长度可按 12 5km 15km 考虑 6 调谐区设备引接线 采用 3600 mm 1600mm 或 3700mm 2000mm 长钢包铜引接线构成 每一个区段 使用三根 用于 BA SVA 等设备与钢轨间的连接 2 2 2 室内部分 1 发送器 用于产生高稳定高精度的移频信号 采用微电子器件构成 该设备中 考虑了同 一载频 同一低频控制条件下 双 CPU 电路 为实现双 CPU 的自检 互检 两组 CPU 及一组用于产生 FSK 移频信号的可编程控制器各自采用了独立的石英晶体源 发 送设备的放大器均采用了射极输出器方式构成 防止故障时功出电压的升高 设备考 虑了对移频 载频 低频及幅度三个特征的检测 1 两组 CPU 对检测结果符合要求时 以动态信号输出通过 安全与门 控制执行环节 发送报警继电器 FBJ 将信号输 出 系统采用 N 1 冗余设计 故障时 通过 FBJ 接点转至 1 FS 2 接收器 ZPW 2000A 型无绝缘轨道电路将轨道电路分为主轨道电路和调谐区短小轨道电路 两部分 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 接收器 主要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 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 检查轨道电路完好 减少分路死区长度 还用接收门限控制实现对 BA 断线的检查 接收器除接收本主轨道电路频率信号外 还同时接收相邻区段小轨道电路的频率 信号 接收器采用 DSP 数字信号处理技术 将接收到的两种频率信号进行快速付氏变 换 获得两种信号能量谱的分布 并进行判决 上述 延续段 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 作为轨道继电器 GJ 励磁的必要检查条件 XGJ XGJH 之一 如图 1 2 所示 兰州交通大学毕业设计 论文 6 图 1 2 本轨道区段 JS 与邻轨道区段 JS 的关系 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 衰耗 用于实现主轨道电路 小轨道电路的调整 给出发送接收故障 轨道占用表示及 发送 接收用 24 电源电压 发送供出电压 接收 GJ XGJ 测试条件 4 电缆模拟网络 设在室内 按 0 5 0 5 1 2 2 2 2km 六段设计 用于对 SPT 电缆的补偿 总补偿距离为 10km 2 3 系统防雷 系统防雷可分为室内 室外两部分 1 室外 一般防护从钢轨引入雷电信号 含横向 纵向 横向 限制电压在 75KV 10KA 以上 纵向 根据设计 一般可通过空芯线圈中心线直接接地进行纵向雷电防护 在不 能直接接地时 应通过空心线圈中心线与地间加装横纵向防雷元件 电化牵引区段考 虑牵引回流不畅条件下 出现的纵向不平衡电压峰值 限制电压选在 500V 5KA 以 上 非电化区段则只考虑 50Hz 220V 电流影响 纵向限制电压选在 280V 或 275V 10KA 以上 2 室内 防护由电缆引入的雷电信号 横向 限制电压在 280V 10KVA 以上 纵向 利用低转移系数防雷变压器进行防护 2 4 系统主要技术条件 2 4 1 环境条件 ZPW 2000A 型无绝缘移频轨道电路设备在下列环境条件下应可靠工作 2 1 周围空气温度 室外 40 70 室内 5 40 2 周围空气相对湿度 不大于 95 温度 30 时 3 大气压力 70 0kPa 106kPa 相对于海拔高度 3000m 以下 4 周围无腐蚀和引起爆炸危险的有害气体 2 4 2 发送器 1 低频频率 10 3 n 1 1Hz n 0 17 即 10 3Hz 11 4Hz 12 5Hz 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 载频频率 下行 1700 1 1701 4Hz 上行 2000 1 2001 4Hz 1700 2 1698 7Hz 2000 2 1998 7Hz 2300 1 2301 4Hz 2600 1 2601 4Hz 2300 2 2298 7Hz 2600 2 2598 7Hz 3 频偏 11 Hz 4 输出功率 区间发送 70W 400 负载 2 4 3 接收器 轨道电路调整状态下 主轨道接收电压不小于 240mV 主轨道继电器电压不小于 20V 小轨道接收电压不小于 42mV 小轨道继电器或执行条件电压不小于 20V 2 4 4 直流电源电压范围 1 与原有 UM71 系统设备配套 直流电源电压范围 23 5V 24 5V 兰州交通大学毕业设计 论文 8 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 2 4 5 轨道电路 1 分路灵敏度为 0 15 分路残压小于等于 140mA 带内 注 轨道电路有三种情况 这三种轨道电路的传输长度是一致的 规定如下 电气绝缘节 电气绝缘节 由空心线圈 空心线圈组成 电气绝缘节 机械绝缘节 由空心线圈 机械绝缘节空心线圈组成 机械绝缘节 机械绝缘节 由机械绝缘节空心线圈 机械绝缘节空心线圈组成 2 主轨道无分路死区 调谐区分路死区不大于 5m 3 有分离式断轨检查性能 轨道电路全程 含主轨及小轨 断轨 有关轨道继电 器可靠失磁 3 ZPW 2000A 系统原理说明 2 1 系统原理概述 ZPW 2000A 型无绝缘移频轨道电路系统 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抗 利于本区段信号的传输 及接收 对于相邻区段频率信号呈现零阻抗 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 同时为了解决全程断轨检查 在调谐 区内增加了小轨道电路 ZPW 2000A 型无绝缘移频轨道电路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 主轨道电路的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 并将处理结果形成小轨 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 做为轨道继电器 GJ 励磁的必要检查条件之一 本区段接收器同时接收到主轨道移频信号及小轨道 电路继电器执行条件 判决无误后驱动轨道电路继电器吸起 并由此来判断区段的空 闲与占用情况 主轨道和调谐区小轨道检查原理示意图见图 1 2 该系统 电气 电气 和 电气 机械 两种绝缘节结构电气性能相同 2 2 接收器原理 2 2 1 用途 1 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 或称 0 5 0 5 保证接收系统的高可靠运用 2 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 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 4 检查轨道电路完好 减少分路死区长度 还用接收门限控制实现对 BA 断线的 检查 2 2 2 电路原理介绍 1 接收器双机并联运用原理 3 接收器由本接收 主机 及另一接收 并机 两部分构成如图 2 1 A区段主机输入 B区段并机输入 B区段主机输入 A区段并机输入 主 机 并 机 主 机 并 机 A区段主机输出 B区段并机输出 B区段主机输出 A区段并机输出 A GJ B GJ 兰州交通大学毕业设计 论文 10 图 2 1 双机并联运用原理框图 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 主机 B 主机输入接至 B 主机 且并联接至 A 主机 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 2 接收器原理框图及说明 图 2 2 接收器工作原理框图 如图 2 2 是接收器工作原理图 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 主轨道A D 小轨道A D 主轨道A D 小轨道A D CPU1 CPU2 安全与门1 安全与门2 故障检查 安全与门1 安全与门2 载频选择 载频选择 小轨道检查条件 小轨道检查条件 自 A 衰 耗 自 B 衰 耗 GJ 自 B 并 机 输 出 至 B 并 机 输 出 至CPU1 CPU2检查 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 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 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 安全与门接收到两 路方波信号后 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 如果接收盒收到的信号电压过低 就认为是列车分路 3 载频读取电路 接收器载频读取电路与发送低频载频读取电路类似 载频通过相应端子接通 24V 电源 确定 通过光电耦合器将静态的直流信号转换成动态的交流信号 由双 CPU 进行 图 2 3 载频选择电路 识别和处理 并实现外界电路与数字电路的隔离 如图 2 3 所示 读取光耦 控制光耦 5V A 读取点 输出至CPU B 5V 兰州交通大学毕业设计 论文 12 4 安全与门电路 图 2 4 安全与门电路 安全与门电路有两个 分别带动一个 1700 继电器 其中小轨道的安全与门可以一个 1700 的继电器 也可以另一个接收的安全与门提供一级驱动电源 对数字电路来讲 当发生故障时 一般表现出固定的高电平 1 或固定的低电平 0 为了实现数字 电路的故障安全 我们用动态信号作为正常的工作信号 来带动继电器 如果 CPU 判决出低频 两 CPU 就分别产生 3KHz 的方波信号 安全与门收到两路方 波信号后 就输出一个直流电压 如果任何一方波没有 就没有直流输出 继电器就 落下 如图 2 4 方波 1 存在时 光耦 3 处于开关状态 回路中的电流处于交变状态 通 过变压器 B1 和整流滤波 在光耦 4 的二次侧产生一个直流电压 此时 如果方波 2 也 存在 那么光耦 4 也处于开关状态 使三极管 V2 也处于开关状态 通过三极管 V2 的 放大动作继电器 通过分析可以看出 任何一路方波信号不存在 都没有直流信号输 出 继电器就落下 光耦 5 是为了检查安全与门而设置的 如果 CPU 有方波输出 那么安全与门有直 流输出 此时光耦 5 导通 C 处于高电平 1 当安全与门中的变压器 整流桥等元 器件故障时 虽有方波信号输入 但安全与门无直流输出 此时光耦 5 不导通 C 处于 来 自 小 轨 道 检 查 条 件 方波1 B1 024 光耦4 方波2 B3 24 三极管 C 光耦5 低电平 0 CPU 通过检查 C 点电位 就可判决出安全与门的好坏 然后报警 实现 故障转换 提高系统可靠性 对于 小轨道安全与门 B1 光耦 3 使用外接 24V 电源 一般该电源来自 小轨道 检查条件 对于车站离去区段 无 小轨道检查条件 该电源来自 24V 024V 实际上该安全与门为 光耦 3 光耦 4 小轨道检查条件 三个与门条件 2 3 衰耗盘原理 2 3 1 用途 1 对主轨道电路的接收端输入电平调整 3 对小轨道电路正反向的调整 4 给出有关发送 接收用电源电压 发送功出电压 轨道输入输出 GJ XGJ 测 试条件 5 给出发送 接收故障报警和轨道占用指示灯等 6 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 延时落下 2 3 2 电路原理介绍 衰耗盘调整电路原理图如图 2 5 兰州交通大学毕业设计 论文 14 图 2 5 衰耗盘调整电路原理图 1 主轨道输入电路 主轨道信号 V1 V2 自 c1 c2 变压器 B2 输入 SB1 变压器阻抗约为 36 55 1700 2600Hz 以稳定接收器输入阻抗 该阻抗选择较低 利于抗干扰 变压器 SB1 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 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 正方向电压调整用 a11 a23 端子 反方向电压调整用 c11 c23 端子 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 SB2 输出至接收器 2 4 发送器概述 2 4 1 用途 ZPW 2000A 型无绝缘移频轨道电路发送器在区间适用于非电码化和电码化区段 18 信息无绝缘移频自动闭塞 供自动闭塞 机车信号和超速防护使用 在车站可适用于 非电码化和电码化区段站内移频电码化发送 并可用作站内移频轨道电路使用 2 4 2 原理框图及电路原理简要说明 1 系统框图如图 2 6 图 2 6 通用型发送器原理框图 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 CPU1 CPU2 载 频 编 码 条 件 低 频 编 码 条 件 移 频 发 生 器 频 率 检 测 控 制 输 出 频 率 检 测 控 制 输 出 FSK 控制与门 滤波 功放 功出检测 功出检测 安全与门 FBJ 至 1 发 送 至 轨 道 兰州交通大学毕业设计 论文 16 门 使 FSK 信号送至滤波环节 实现方波 正弦波变换 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 装死或休眠保护 2 微处理器 可编程逻辑器件及作用 采用双 CPU 双软件 双套检测电路 闭环检查 CPU 采用 80C196 由它构成移频发生器 控制产生移频信号 它还担负着输出 信号检测等功能 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 低频和载频编码条件的读取 低频编码条件读取 采用 24V 电源构成一个功率型 防干扰 有 故障 安全 保证的电路 为了实 现动态检测 并用光电耦合器实现隔离 图 2 7 低频编码条件的读取 如图 2 7 所示为 18 路低频编码条件读取电路的一路 当 CPU 准备读取低频编码条 件时 先送一低电平到 B 使光耦 2 导通 如果这时编码条件处于接通状态 光耦 1 应 编码条件电源 编码继电器接点 读取光耦 控制光耦 5V A 读取点 输出至CPU 控制点 自CPU输出 B 5V 导通 A 处于低电平状态 如果编码条件未接通 光耦 1 截止 A 处于高电平状态 根 据 A 端的电平 就可以判断出低频编码条件是否接通 在低频编码条件读取电路中 光耦 1 起到了关键作用 如果光耦 1 被击穿 接可 能导致编码条件读取错误 影响安全 因此 为了保证低频编码条件读取电路的故障 安全 在电路设计中增加了光耦 2 电路环节 在读取 CPU 编码条件时 送一低电平到 B 在检测光耦 1 的好坏时 送一高电平到 B 使光耦截止 切断编码条件读取电路 若此时光耦 1 正常 A 应为高电位 若光耦 1 故障 A 处就为低电位 这样 CPU 就可以判断出编码条件读取电路是否故障 如果光耦 2 本身故障 CPU 也会检测到并报警 这里不再分析 载频编码条件读取 载频编码条件读取 与低频编码条件的读取相类同 4 稳步移频信号的产生 低频 载频编码条件通过并行 I O 接口传到两个 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 经检测后 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 弦波变换器 方波正弦波变换器是由可编程低频滤波器 260 集成芯片构成 5 安全与门电路 对数字电路来讲 当发生故障时 一般表现出固定的高电平 1 或 固定的低电平 0 为此 我们把动态方波信号作为正常工作信号 两路 CPU 正常工作时分别产生各自 的方波信号 通过安全与门 产生一个直流信号 发送报警继电器 FBJ 如果任何一路 方波信号没有 应不会产生直流信号 发送报警继电器将落下 切断移频信号 方波1 光耦1 B1 光耦2 方波2 B2 24 三极管 C2 24 R1 Rb2 Re Ce R0Rb1 整流桥1 整流桥2 C1 U0 FBJ 兰州交通大学毕业设计 论文 18 图 2 8 安全与门 电路 如图 2 8 当有方波 1 时 光耦 1 处于开关状态 回路中的电流处于交变状态 变 压器隔离以及整流滤波 产生一个独立的直流电源电压信号 此外 如果方波 2 存在 那么 光耦 2 也处于开关状态 使三极管处于开关状态 通过三极管的放大 变压器 的隔离及整流滤波 产生一个直流信号 驱动发送报警继电器 6 发送器 N 1 冗余系统原理 在 ZPW 2000 系统中 为使 1 发送盘 FS 随时能顶替任一发生故障的发送盘工 作 它必须考虑解决以下问题 载频选择 各主用发送盘用在不同的闭塞分区 各自均有固定的使用载频 上 行线路按 2000 2600 交叉配置 下行线路按 1700 2300 交叉配置使用 当某一闭塞 分区发送盘 FS 故障时 1 FS 应自动选择在该闭塞分区所用载频上 低频编码条件选择 各闭塞分区发送盘 FS 的编码条件应是该闭塞分区的次三个 闭塞区段空闲状态条件 当某一闭塞分区发送盘 FS 故障后 1 发送盘 FS 也应该 按该分区所用编码条件去控制 1 发送盘 FS 编码 产生相应移频信号 并代替原主 发送盘 FS 已故障的 FS 盘 将移频信号送往故障盘所对应的股道 发送通道选择 如何将所产生的移频信号送往故障发送盘 FS 所对应的闭塞区段 这就是 1 发送盘 FS 发送通道处理问题 1 发送盘 FS 在任一个主用发送盘故障时 均能准确无误地将移频信号送往故障盘所在的区段 闭塞分区有长有短 股道环境也不一样 各分区的发送盘 FS 在工作时均有不同 的发送功率 这也要求 1 发送盘 FS 在替代主 FS 设备时应考虑选择与主 FS 设备相同 的发送电平 且具有自动选择功能 2 5 防雷模拟网络盘 2 5 1 用途 防雷电缆模拟网络盘设于网络接口柜内或设于无绝缘防雷电缆模拟网络组匣内 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 以便于轨道电路的调整和构成改变列车运行方向 2 5 2 电路原理介绍 图 2 9 站防雷和电缆模拟网络原理框图 1 站防雷电路原理简要说明 室外电缆会带来雷电冲击信号 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 横向雷电防护 采用 280V 左右防护等级压敏电阻 压敏电阻应具有模块化 阻 燃 有劣化指示 可带电插及可靠性较高的特点 纵向雷电防护 对于线对地间的纵向雷电信号目前采用加三极放电管保护 加 低转移系数防雷变压器防护和室外加站间贯通地线防护 2 电缆模拟网络电路原理简要说明 兰州交通大学毕业设计 论文 20 电缆模拟网络 可视为室外电缆的一个延续如图 2 9 和图 2 10 所示 图 2 10 电缆模拟网络电路原理 2 6 电气绝缘节及调谐单元 2 6 1 调谐区 电气绝缘节 调谐区既电气绝缘节 除车站进出站口交界点外 各闭塞分区分界点均设电气绝 缘节 调谐区按 29m 长设计 它由调谐单元 称 BA 及空心线圈 称 SVA 组成 其参数保持原 UM71 参数 功能是实现两相邻轨道电路电气隔离 空芯线圈是非电气绝缘节的必须元件 该系统在每一个轨道电路区段设置一个空 芯线圈目的是对 50Hz 电流形成较低的阻抗 对不平衡电流电势起到短路 平衡作用 另外 该线圈若设在调谐区中间 适当确定参数 可起到改善调谐区阻抗作用 该线圈也可用作复线区段 上下行线路间等电位连接 渡线绝缘两端牵引电流平衡以 及防雷接地等作用 SVA 设在调谐区 归纳起来有以下作用 1 平衡牵引电流回流 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 lOm 故能起到对不平衡牵引电流电动势的短路作用 2 对于上 下行线路间的两个 SVA 中心线可做等电位连接 一方面平衡电路间 牵引电流 一方面可保证维修人员及设备安全 起纵向防雷作用 2 6 2 空心线圈 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 设 I1 I2 有 100A 不平衡电流 可近似将空心线圈视为短路 则有 I3 I4 I1 I2 2 450A 由于空心线圈对牵引电流的平衡作用 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 一方面保证维修人员安全 2 7 匹配变压器 2 7 1 作用 该匹配变压器用于钢轨 轨道电路 与 SPT 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 2 7 2 原理分析 图 2 11 匹配变压器原理图 兰州交通大学毕业设计 论文 22 1 V1 V2 经调谐单元端子接至轨道 E1 E2 经 SPT 电缆接至室内如图 2 14 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 4700uF 电解电容 Cl C2 该电容按相反 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 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 6 8 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 2 8 补偿电容 2 8 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性能 2 8 2 原理 由于 60km 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 图 2 12 补偿电容结构示意图 A B C D RL 如图 2 12 其补偿原理可理解为将每个补偿段钢轨 L 与电容 C 视为串联谐振 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