zpw2000.doc

天津铁道职业技术学院毕业论文目 录摘要2关键词：2引言2一、ZPW2000的原理及概述3（一）、ZPW2000A型无绝缘移频自动闭塞系统特点3（二）、ZPW2000A型无绝缘轨道电路系统构成41、室外部分：42.室内部分：4（三）、原理说明4二、道碴电阻的概述5（一）、相关名词解释5三、道碴电阻对ZPW-2000的影响分析及解决办法6（一）、影响道碴电阻阻值的因素6（二）、道碴电阻对ZPW-2000的影响分析6（三）如何减小道碴电阻对ZPW-2000的影响8结语10参考文献11谢辞12摘要本文主要探讨道碴电阻对ZPW2000的影响。ZPW200系列无绝缘轨道电路分为ZPW2000A型和ZPW2000R型，目前，在我国应用较广泛的是ZPW2000A型无绝缘轨道电路。道碴电阻越小轨道电路的漏泄电流越大，轨道电路越不稳定。因此本文重点从影响道碴电阻阻值的几个相关因素来分析道碴电阻对ZPW2000的影响，以及如何通过影响道碴电阻阻值的因素来提高道碴电阻的阻值，从而使轨道电路的传输长度增大，达到稳定ZPW2000无绝缘轨道电路的目的。关键词：道碴电阻、ZPW2000引言ZPW2000系列自动闭塞充分吸收了UM71的技术优势，并实现了重大技术改进和创新。他克服了UM71在传输安全性和传输长度上存在问题。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。而决定ZPW2000稳定性的因素之一道碴电阻的阻值是很重要的，提高道碴电阻的阻值可以确保轨道电路的传输长度。调谐区死区长度、文本主要从以下四个方面研究道碴电阻对ZPW2000A的影响：一、 ZPW2000的概况分析及性能优势等方面二、 道碴电阻的概况分析三、 影响道碴电阻的阻值的因素及道碴电阻对ZPW2000的影响有哪些四、 如何减小道碴电阻对ZPW2000的影响一、ZPW2000的原理及概述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的部门，在它铁路现代化建设和国民经济发展中起着极其重要的作用。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，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，是铁路信号设备的技术水平得到了很大的提高。想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UT系统，以及我国自行研制的新型移频自动闭塞系统，如ZPW2000，都已被广泛的应用。ZPW2000系列主要有ZPW2000A和ZPWWW2000R两种，而在我国应用最广泛的是ZPW2000A。ZPW2000A型无绝缘移频自动闭塞是在法国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。较之UM71，ZPWWW2000A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。（一）、ZPW2000A型无绝缘移频自动闭塞系统特点系统的特点体现在以下几方面：1. 充分肯定、保持UM71无绝缘轨道电路整体结构结构上的优势；2. 解决了调谐区断轨检查，实现轨道电路全程断轨检查；3. 减少调谐去分路死去；4. 实现对调谐单元短线故障的检查；5. 实现对拍频干扰的防护；6. 通过系统参数优化，提高了轨道电路传输长度；7. 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输；8. 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欧姆km标准道碴电阻、低道碴电阻最大传输要求，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；9. 用SPT国产铁路数字信号电缆取代电缆，减小铜芯线径，减少备用线组，加大传输距离，提高系统技术性能价格比，降低工程造价；10. 采用长钢包铜引接线取代75m铜引接地线，利于维修；11. 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，大幅度提高单一电子设备故障不影响系统正常工作的时间；（二）、ZPW2000A型无绝缘轨道电路系统构成1、室外部分：（1）.调谐区;（2）.机械绝缘节;（3）.匹配变压器：一般条件下，按0.251.0欧姆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（6）.调谐区设备引接线2.室内部分：（1）.发送器（2）.接收器（3）.衰耗盘（4）.电缆模拟网络（三）、原理说明ZPW2000A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器绝缘节来实现相邻轨道电路区段的隔离。电器绝缘节长度改进为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。ZPW2000A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，并将段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，作为轨道继电器（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2-1.该系统“电气-电气”和“电气-机械”、“机械-机械”三种绝缘节结构电气性能相同。二、道碴电阻的概述道碴电阻是指在轨道电路中，电流从一根钢轨经过轨枕、道碴和大地泄漏到另一根钢轨所呈现的电阻。它是计算机轨道电路的一个参数，它的大小直接影响轨道电路的质量。道碴电阻越小轨道电路的漏泄电流越大，轨道电路越不稳定。道碴电阻的大小与道碴材料、道床厚度、轨枕的材料、质量和数量，湿度以及气候变化有关。（一）、相关名词解释1.轨枕：现在普遍使用的轨枕分为木枕和钢筋混凝土枕两种。轨枕既要支撑钢轨，又要保持钢轨的位置，还要把钢轨传递过来的巨大压力在传递给道床。2.轨枕间距：轨枕的间距应根据运量、行车速度及道床类型等条件决定。间距较小时，路基、道床、钢轨以及轨枕本身所受作用力均小，但间距过小则增加工程费用，且影响道床的捣固作业。轨枕间距一般为5262厘米。我国铁路一般以每公里铺设轨枕的根数间接显示轨枕间距。3.道碴：主要采用碎石、卵石、矿渣等材料。道碴经过筛选而成，根据材料性能和参数指标按规定分为一级道碴和二级道碴。道碴块与块之间存在着空隙和摩擦力，使得轨道具有一定的弹性，这种弹性不仅能吸收机车车辆的冲击和振动，使列车运行比较平稳，而且大大改善了机车车辆和钢轨、轨枕等部件的工作条件，延长了使用寿命。道碴的弹性一旦丧失，则钢筋混凝土轨枕上所受的载荷比正常状态时要增加5080%。可以设想，如果没有道碴，线路将会出现怎样的状况。道碴还有排水作用。4.道床：通常指的时轨枕下面，路基面上铺设的石碴（道碴）垫层。主要作用是支承轨枕，把来自轨枕上部的巨大载荷，均匀地分布到路基面上，大大减少了路基的变形。三、道碴电阻对ZPW-2000的影响分析及解决办法（一）、影响道碴电阻阻值的因素道碴电阻的大小与道碴材料、道床厚度、轨枕的材料、质量和数量，湿度以及气候变化有关。1. 道碴材料：道碴是直径2070mm的小块状花岗岩，主要采用碎石、卵石、矿渣等材料。2. 道床厚度：即轨枕下面，路基面上铺设的石碴（道碴）垫层的厚度应该适中。3. 轨枕的材料、质量、和数量：现在我国普遍使用钢筋混凝土枕，相比较木枕，钢枕有许多的优势。在我国，普通轨枕长度为2.5m，每公里线路上铺设轨枕的数量是根据铁路运量和行车速度等运营条件来确定的，一般而言，在15201840根之间。4. 湿度以及气候变化：我们可以从道碴等方面尽量降低湿度及气候变化对道碴电阻的影响。（二）、道碴电阻对ZPW-2000的影响分析道碴电阻是计算轨道电路的一个重要参数，它的大小直接影响轨道电路的质量。道碴电阻越小轨道电路的漏泄电流越大，轨道电路越不稳定。因此控制好道碴电阻的阻值对ZPW-2000无绝缘轨道电路来说是至关重要的。1. 道碴电阻的大小对ZPW-2000A型轨道电路的传输长度的影响在1.0.km道碴电阻等相同条件下，ZPW-2000A为1.461.5km。ZPW-2000A型轨道电路的传输长度传 道 输 床 长 电 载 度 阻 频 m 1.0.km0.6.km0.5.km0.4.km0.3.km1700HZ15008246745744242000HZ15008246745744242300HZ15008246745744242600HZ1460774624524424注：轨道电路有三种情况：电气绝缘节-电气绝缘节，由空芯线圈-空芯线圈组成电气绝缘节-机械绝缘节，由空芯线圈-机械绝缘节空芯线圈组成机械绝缘节-机械绝缘节，由机械绝缘节空芯线圈-机械绝缘节空芯线圈组成这三种轨道电路的传输长度是一致的。由上表我们可以看出，道碴电阻越小，轨道电路的传输长度越小，轨道电路越不稳定，因此我们应该尽量提高道碴电阻的阻值。2. 道碴电阻与轨道电阻设计长度的关系调整状态：在标准传输条件下（电缆长度10km），最低道碴电阻不小于下表所列值，轨道电路必须满足一次调整，轨道电路接收器输入电压，不小于140mv，轨道电路设计长度为下表规定值，在设计长度已有8%的余量。当实际道碴电阻低于0.4.km时，可适当缩短轨道电路设计长度，特殊处理。轨道电路设计长度载频HZ道碴电阻（.km）17001900175015001050850600200019001750150010508005502300180016501500105080055026001800165014601050800550（三）如何减小道碴电阻对ZPW-2000的影响减小道碴电阻对ZPW-2000的影响，即提高道碴电阻的阻值，可以根据影响道碴电阻阻值的因素中的几个方面来考虑：1. 道碴材料：道碴是直径2070mm的小块状花岗岩，主要采用碎石、卵石、矿渣等材料。道碴经过筛选而成，根据材质性能和参数指标按规定分为一级道碴和二级道碴；特重型轨道、隧道内轨道及宽枕轨道应用一级道碴。其他轨道可用二级道碴。2. 道床厚度：道床厚度要适中。另外，铁路线长年暴露在大自然中，风沙尘土、垃圾污物、货车上散落下来的煤粉、矿粉等，都会侵入道碴。再加上因列车的动力作用和线路捣固时的冲击而引起的本身机械磨耗，随着时间的推移和运量的增加，它的块状间的空隙就逐渐被脏物所填塞而变得板结。道碴的排水性能、承载的力降低，失去了应有的弹性。加剧了机车车辆的震动和冲击，因此必须定期地对道床进行清筛，剔除污土，补充新碴。随着生产的发展和技术的进步，新型的轨下基础崭露头角。其中之一就是道床整体化。用某些胶合材料（如沥青砂浆、块硬水泥砂浆、某些粘性的聚合物等）和碎石道碴浇灌在一起，形成整体化道床，可以提高承载能力，使道床的下沉量比普通道床减小约90%，而且可使线路的纵向、横向阻力增加约0.74倍，排水性能也大大得改善，具有防脏、防冻、不长草的特点，颇受国内外铁路工程界的亲睐。另外，近年来轨枕板与整体道床也得到广泛应用。轨枕板与普通轨枕一样长，宽度却大一倍。密铺时，相邻板块之间的缝隙只有约18mm，几乎把道床顶面全部覆盖住。使用轨枕板可以防脏，是一种“少维修”的线路结构。整体道床则完全取消了道碴，它直接在路基底上浇筑混凝土，可以保证线路稳定平顺，维修工作量很小，许多地下铁道都使用这种线路结构。3. 轨枕的材料、质量和数量：现在，我国普遍使用钢筋混凝土枕，相比较木枕，钢枕有许多的优势，例如使用寿命长，稳定性高，养护工作量小，损伤率和报废率比木枕要低得多。在无缝线路上，钢筋混凝土轨枕比木枕的稳定性平均提高15%20%。钢制轨枕不推荐使用，因为钢制轨枕的金属消耗量过大，造价不菲，体积也笨重。当然，钢筋混凝土轨枕也有缺点，尤其时重量比木枕大得多，所以，在不稳固的路基及新填路基等处不宜采用；在冬季有冻胀的地段，一般不允许采用；在大量运输煤炭和矿石及线路道床严重脏污的地段，最好不采用。轨枕既要支撑钢轨，又要保持钢轨的位置，还要把钢轨传递来的巨大压力再传递给道床，所以，轨枕数量越多，轨道强度越大。而在我国，普通轨枕长度为2.5m，每公里线路上铺设轨枕的数量是根据铁路运量和形车速度等运营条件来确定的，一般而言，在15201840根之间。4. 湿度以及气候变化：这一点是我们无法避免的，我们无法改变湿度和天气的变化，但是我们可以降低它的影响。例如道碴有一定的排水功能，但是我们必须定期地对道床进行清筛，剔除污土，补充新碴。为了防止道碴污秽，延长其清筛周期，这样才能尽量避免道碴的排水性能、承载能力降低，失去了应有的弹性，加剧了机车车辆的震动和冲击结语法国UM71无绝缘轨道电路设备以其无机械绝缘、抗干扰性强、工作稳定及可升级为数字轨道电路（430系列）等特点，在世界21各国家有4万余套的广泛应用，韩国汉城釜山高速线路也含其中。有了时速300km高速铁路及1700A牵引电流重载线路的长期、成熟运用经验，机车信号作为主体信号已运用20余年。ZPW-2000型无绝缘轨道电路时在法国UM71无绝缘轨道电路技术引进基础上，结合我国国情进行提高系统安全性和系统传输性能的技术再开发。它无论在电器还是在机械绝缘节轨道电路中，较法国UM71轨道电路都有着长得多的传输距离，在满足我国0.251.5.km各种道碴电阻道床传输、20km30km的站间距离及采用国产SPT数字信号电缆等方面都使系统性能价格比大幅度提高。ZPW-2000无绝缘移频自动闭塞系统满足了“机车信号作为主体信号”的要求，为落实和实施2000年5月1日起实施铁路新技规第91条，为今后铁路进一步安全提速创造了必要条件。道碴电阻作为影响ZPW-2000无绝缘轨道电路的稳定与否的一项重要参数，应将其阻值尽量提高，保证ZPW-2000无绝缘轨道电路的稳定性。对于本文中提到的湿度及气候变化对道碴