ZPW-2000A区间轨道电路学习资料

1、第一章 ZPW-2000A型无绝缘移 频自动闭塞系统概述 一、概述： 1.载频、频偏的选择： 我国于20世纪90年代初引进法国高速铁路的 UM71移频自动闭塞设备，并在此基础上结合我 国国情研制了更加适应我国铁路的区间移频自 动闭塞设备，该设备即为目前铁道部推广使用 的ZPW-2000无绝缘轨道电路移频自动闭塞设备。 ZPW-2000无绝缘轨道电路移频自动闭塞低 频、 载频延用了UM71技术。载频分别为四种： 1700HZ、2000HZ、2300HZ、2600HZ。其中上 行线使用2000 HZ和2600 HZ交替排列，下行线 用1700HZ和2300 Hz交替排列。 移频自动闭塞移频自动闭塞

2、以移频轨道电路为基础，用钢轨传递移频信息。它 是一种选用频率参数作为信息的制式，利用调制方法把规定的调制信 号（低频信息）搬移到载频段并形成振荡，由上下边频构成交替变化 的移频波形，其交替变化的速率就是调制信号频率。其信息特征就是 不同的调制信号频率。 频偏f为11HZ。 低频调制信号Fc(低频信 息)从10.3 HZ至29 HZ按 1.1 HZ递增共18种。即 这18种低频信息分别为： 10.3 HZ、11.4HZ、12.5 HZ、13.6 HZ、14.7 HZ、 15.8 HZ、16.9 Hz、18 HZ，19.1 HZ、20.2 HZ、 21.1H2、22.4 HZ、23.5 HZ、24

3、.6 HZ、25.7HZ、 26.8 HZ、27.9 HZ、29 HZ。 在低频调制信号作用下， 一个周期内，信号频率 发生f1、f2来回变化。其 中f1=f0 -f，f2=f0 +f 。 显 示发送的低频码（HZ）信号显示含义 通 过 或 出 站 信 号 机 HU 码 26.8前方闭塞分区有车占用 U 码 16.9(次架信号机显示H)前方只有1个闭塞分区空闲 U2 码 14.7(次架信号机显示UU)次架为进站信号机开放双黄信号 U2S码 20.2(次架信号机显示USU)次架为进站信号机开放黄、闪黄信号 LU 码 13.6前方只有2个闭塞分区空闲 L 码 11.4前方有2以上闭塞分区空闲 进

4、站 信 号 机 HU 码 26.8进站信号关闭 HB 码 24.6进站开放引导信号 UU 码 18进站开放侧线停车信号 U 码 16.9进站开放正线停车信号 U2 码 14.7 (出站信号开放)列车“直进”“弯出”通过 UUS码 19.1经18号道岔侧线通过 LU 码 13.6出站信号开放黄灯信号 L 码 11.4正线通过信号 载频fo选得较高(1700 HZ-2600 HZ)。在这 些频段上，牵引回归电流的强度已经很弱。 因此， ZPW-2000A移频轨道电路在电气化 区段的抗于扰能力比较强。 频偏f选为11HZ。由于频偏较小，信号能 量集中在中心频率附近，远离邻线和邻区 段的干扰。在每个闭

5、塞分区的钢轨中传输 的移频信息，实际上是频率为中心载频的 下边频f1和上边频f2的两个交替变换的正弦 交流信息，即f1、f2在单位时间内频率变换 的次数由低频调制信号Fc 决定。 在移频自动闭塞区段，移频信息的传输，是按照运行 列车占用闭塞分区的状态，迎着列车的运行方向，自动地 向各闭塞分区传递信息的。如图所示，若下行线有两列列 车A、B运行，A列车运行在1G分区，B列车运行在5G分区。 由于1G有车占用，防护该闭塞分区的通过信号机7显示红 灯，这时7信号点的发送设备自动向闭塞分区2G发送以 26.8 Hz调制的中心载频为2300Hz的移频信号。当5信号点 的接收设备接收到该移频信号后，使通过

6、信号机5显示黄 灯。此时5信号点的发送设备自动地向闭塞分区3G发送以 16.9 Hz调制的中心载频为17000Hz的移频信号。当3信号 点的接收设备接收到该移频信号后，使通过信号机3显示 绿黄灯。 同理，3信号点的发送设备又自动地向闭塞分 区4G发送以13.6 Hz调制的中心载频为2300的移 频信号，当1信号点的接收设备接收到此移频信 号后，使通过信号机1显示绿灯。1信号点的发送 设备会自动向5G发送11.4HZ调制1700HZ的移频 信号。由于续行列车B已进入5G分区，该区段的 接收设备接收不到11.4HZ调制1700HZ的移频信 号，防护后续区段的信号机点红灯。道理同1G区 段。此时B车

7、司机可按绿灯显示定速运行。 如果列车A由于某种原因停在1G分区续行列车B进 入3G分区时，司机见到5信号机显示黄灯，则应 注意减速运行。当续行列车B进入2G分区时，由 于信号机7显示红灯，司机使用常用制动措施，使 列车B能停在显示红灯的信号机的前方。这样， 就可根据列车占用闭塞分区的状态，自动改变地 面信号机的显示，准确地指挥列车的运行，实现 自动闭塞 ZPW-2000A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。 前者较后者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

8、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 脱轨的重大事故，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，获得了铁道部运输局、 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。 2002年1

9、0月17日至今，该系统对适用于地下铁道 短调谐区ZPW-2000技术方案进行了运用试验，情 况良好。 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优化的传输系统参数构成。 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。 1.1 ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭型无绝缘移频自动闭 塞系统特点塞系统特点 充分肯定、保持UM71无绝缘轨道电路整 体结构上的优势。 解决了调谐区断轨检查，实现轨道电路 全程断

10、轨检查。 减少调谐区分路死区。 实现对调谐单元断线故障的检查。 实现对拍频干扰的防护。 通过系统参数优化，提高了轨道电路传 输长度。 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。 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 1km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。 用SPT国产铁路数字信号电缆取代法国ZCO3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。 采用长钢包铜引接线取代75mm2铜引接线， 利于维修。 系统中

11、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。 1.2 ZPW-2000A型无绝缘轨道型无绝缘轨道 电路系统构成电路系统构成 1G（F1） 调 谐 单 元元 调 谐 单 元 调 谐 单 元 空 心 线 圈 相当总长 10km 匹 配 变压器 SPT电缆 电缆模 拟网络 相 当 总 长 10km 室内 匹 配 变压器 SPT电缆 电缆模 拟网络 室外 电缆模 拟网络 SPT电缆 匹 配 变压器 补偿电容 主轨道电路 调谐区 （短小轨道电路） 1600 mm 3600mm /2 空 芯 线 圈 机 械 绝 缘 节 接

12、收 发送 GJ 接收 站防雷 站防雷站防雷 /2 （XGJ、XGJH） （XG、XGH） 1.2.1 室外部分室外部分 1调谐区（JESJES）： 按29m设计，实现两相邻轨道电路电气隔绝。 2机械绝缘节： 由“机械绝缘节空心线圈”与调谐单元并接而成，其 节特性与电气绝缘节相同。 3匹配变压器： 一般条件下，按0.251.0km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

13、要，传输电缆 长度可按12.5 km、15 km考虑。 6调谐区设备引接线： 采用3600mm、1600mm钢包铜引接线构成。用 于BA、SVA、SVA等设备与钢轨间的连接。 1.2.2 室内部分室内部分 1发送器： 用于产生高精度、高稳定移频信号源。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： 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。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，做为轨道继电器 （GJ）励磁的必要检查条件（XG

14、J、XGJH） 之一，见下图 XG、XGH 1GJ 3GJ XGJ、XGJH G、GH G、GH XG、XGH 调谐区短小轨道 本轨道电路 邻轨道电路 主轨道 JS FS CPU2 CPU1 JS CPU2 CPU1 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 收邻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。 系统采用成对双机并联运用方式。 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2

15、4电源电压、发送功出电压、 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、 22km六段设计，用于对SPT电缆的补偿， 总补偿距离为10km。 1.2.3 系统防雷系统防雷 系统防雷可分为室内室外两部分： 1.室外：防护从钢轨引入雷电信号，含横向、 纵向。 横向：为压敏电阻； 纵向：一般可通过空心线圈中心线直接接 地进行纵向雷电防护。 2.室内：防护由电缆引入的雷电信号，设在电 缆模拟网络盘内。 横向：为带劣化显示的压敏电阻，限制电压 在280、10KA以上。 纵向：利用低转移系数防雷变压器进行防护。 第二章 ZPW-2000A型无绝缘移 频自动闭塞系统

16、电路原理 2.1 电气绝缘节电气绝缘节 2.1.1 作用：作用： 电气绝缘节由调谐单元、空芯线圈及 29m钢轨组成。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。 2.1.2 简要工作原理简要工作原理 电气绝缘节长29米，在两端各设一个调谐单元 （下称BA），对于较低频率轨道电路（1700、 2000Hz）端，设置L1、C1两元件的F1型调谐单元； 对于较高频率轨道电路（2300、2600Hz）端，设 置L2、C2、C3三元件的F2型调谐单元。见下图 14.5m 29m 钢轨 F22300（2600）Hz 轨道电路 A 1 SVA F2 L1 C1 F1 L2 C2 C3 F1

17、1700（2000）Hz 轨道电路 “f1”（f2）端BA的L1C1（L2C2）对“f2”（f1）端的频率为串联谐振， 呈现较低阻抗（约数十毫欧姆），称“零阻抗”相当于短路，阻止了相 邻区段信号进入本轨道电路区段，见图（C）左端（图（b）右端）。 “f1”（f2）端的BA对本区段的频率呈现电容性，并与调谐区钢轨、 SVA的综合电感构成并联谐振，呈现较高阻抗，称“极阻抗”（约2欧）， 相当于开路。以此减少了对本区段信号的衰耗。 f1 f2 Ls L1 C1 L2 C2 C3 （a） L/4 f1 L2C2对f1串联谐振 得到低阻抗 （b） 11 2 1 1 1 CL C C C与以右电 感并联谐

18、振 取得高阻抗 L1C1对f2串联谐振 得到低阻抗 f2 （c） 2 2 2 23 1 C LL C3 C3与以左电 感并联谐振 得到高阻抗 2.1.3 BA工作稳定性工作稳定性 L1、L2采用U型磁性瓷，为降低温度系数，间隙垫有 环氧薄片。 为使电感与电容（C1、C2、C3）达到较好的温度补 偿，U型磁性瓷上下固定采用了金属弹簧方式。当温度 升高时，弹簧拉力减弱，使电感增加受到一定程度抵消。 电容选择应具有温度系数小，工作稳定，损耗角小， 高频工作可靠的特点。 电感线圈选用多股电磁线绕制，以减少高频下的电阻。 与钢轨的引接线采用3600mm，1600mm钢包铜引接 线，与钢轨采用塞钉连接方式

19、，接触电阻50。 2.1.4 空芯线圈空芯线圈 1.空芯线圈：空芯线圈： 在无绝缘轨道电路区段，在每一个轨道电路区段 亦设置一个起到平衡牵引电流的空芯线圈。在两 轨间该线圈应对50Hz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， 并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。 2.空芯线圈SVA结构特点： SVA由直径1.53mm、19股电磁线绕制，截面为 35mm2。在20时，以1592Hz信号测试，电感 量为：L33H，电阻值为25mR14m。 直流电阻为R

20、04.50.5m。 铜线敷有耐高温的玻璃丝包。 SVA设有中心线，每半个线圈可通过100安培电 流。即在100安不平衡电流或200安中点流出牵 引电流情况下可以长期工作。在500安4分钟的 不平衡电流下（或中心点通过1000安平衡电流 下），SVA均可正常工作。 由于没有铁心，大电流情况下，不存在磁路饱 和问题。 3.SVA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 10m），故能起到对不 平衡牵引电流电动势的短 路作用，见下图 设I1、I2有100安不平 衡电流，可近似视为短路， 则有由于SVA对牵引电

21、流 的平衡作用，减小了工频 谐波对轨道电路设备的影 响。 I1=400A I3=450A I2=500A I4=450A （2）对于上、下行线 路间的两个SVA中心 线可做等电位连接。 一方面平衡线路间牵 引电流，一方面可保 证维修人员安全。见 下图 完全横向连接 简单横向连接 （3）作抗流变压器： 如在道岔斜股绝 缘两侧各装一台SVA， 二中心线连接。 应该指出，SVA 作抗流变压器时，其 总电流200安（长 时间通电）。 （4）SVA对1700Hz感抗值仅有0.35，对 2600Hz也只有0.54。在调谐区中，不能把 它简单作为一个低阻值分路电抗进行分析， 而应将其作为并联谐振槽路的组成部

22、分。 SVA参数的适当选择，可为谐振槽路提供一 个较为合适的Q值，保证调谐区工作的稳定 性。 2.1.5 机械绝缘节空芯线圈机械绝缘节空芯线圈 对于进站和出站口均设有机械绝缘节。 为使机械绝缘节轨道电路与电气绝缘节轨 道电路有相同的传输参数和传输长度。根 据29m调谐区四种载频的综合阻抗值，设计 SVA。并将该SVA与BA并联，即可获得预期 效果。 2.1.9 匹配变压器匹配变压器 1.作用： 用于钢轨（轨道电路）与SPT铁路数字 信号电缆的匹配连接。 2.电路分析： V1、V2经调谐单元端子接至轨道，L1、 L2经SPT电缆接至室内。 考虑到1.0 km道碴电阻，并兼顾低道碴电阻道床，该变

23、压器变比优选为9：1。 钢轨侧电路中，串联接入二个16V，4700F电解电容（C1、 C2）该二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。 F为匹配变压器的雷电横向防护元件。 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106.8）。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。 2.2 发送器发送器 2.2.1 作用：作用： 1.产生18种

24、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 及N+1冗余运用的转换条件。 1700-1 1700-2 2300-1 2300-2 2000-1 2000-2 2600-1 2600-2 1701.4Hz 1698.7Hz 2301.4Hz 2298.7Hz 2001.4Hz 1998.7Hz 2601.4Hz 2598.7Hz 8种载频（上下行各四种） 2.2.2 原理框图及电路原理说明原理框图及电路原理说明 1原理原理: 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

25、微处理器CPU1、CPU2中，其中CPU1控制“移频发生器”产生低 频控制信号为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,使发送报警继 电器FBJ励磁，并使经过功放的FSK信号输出至轨道。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）。 2微处理器、可编程逻辑器件及作用：微处理器、可编程逻辑器件及作用： 采用双

26、CPU、双软件、双套检测电路、闭环 检查； CPU采用80C196，其中CPU1控制产生移频 信号。CPU1、CPU2还担负着移频输出信号 的低频、载频及幅度特征的检测等功能； 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和载频编码条件的读取 低频和载频编码条件读取时，为了消除配线干扰 采用“功率型”电路。 考虑到“故障安全”原则，应将24V直流电源变换 成交流，呈动态检测方式，并将外部编码控制电 路与CPU等数字电路有效隔离，如下图： 4移频信号产生：移频信号产生： 低频、载频编码条件通过并行I/O接口分别送到两个CPU后，

27、 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。 为保证“故障安全”，CPU1、CPU2及用于“移频发生器”的 “可编程逻辑器件”分别采用各自独立的时钟源。 经检测后，两CPU各产生一个控制信号，经过“控制与门”， 将FSK信号送至方波正弦变换器。 方波正弦变换器：该变换器是由可编程低通滤波器260集 成芯片构成其截止频率，同时满足对1700Hz、2600 Hz三 次及以上谐波的有效衰减。 5激励放大器激励放大器 为满

28、足“故障安全”要 求，激励放大器采用射极 输出器。 为提高输入阻抗，提高射 极输出器信号的直线性， 减少波形失真，免除静态 工作点的调整以及电源电 压对放大器工作状态的影 响，激励放大器采用运算 放大器。 该运算放大器采用+5V、- 5V电源，如右图。 + - +5 -5 6功率放大器：功率放大器： （1）简化电路： 从故障安全及提高功 出电压稳定性考虑，功 率放大器采用射极输出 器，其简化电路如下图。 FSK信号经过B5输入至 共集电极乙类推挽放大 器，V30、V18分别对 输入信号正负半波进行 放大。 V18 V30 B6B5 图：功率放大器 （2）实际电路的构成： 发送电平级电压见下表

29、电平级连接端子电压备注 11-11 9-12170常用级，站内电码化固定用一级 22-11 9-12156常用级 33-11 9-12135常用级 44-11 9-12110常用级 55-11 9-1277 常用级 61-11 4-1262 73-11 5-1258 82-11 4-1246 91-11 3-1235 104-11 5-1233 注：区间常用 15电平级 站内电码化：固定用1级 7安全与门电路（如图）安全与门电路（如图） “安全与门”在确认两组动态信号同时存在条件下，方可 驱动执行继电器，其原理框图如下图： 发送器“安全与门”电路如下图 8表示灯设置及故障检测表示灯设置及故障检

30、测 （1）“工作”表示灯 设在衰耗盘内，与FBJ 线圈条件相并联，R用作 限流，“N”为“工作”指 示灯，光耦提供发送报警 接点。 发送工作正常：工作表 示灯亮，报警接点通。 发 送 故 障：工作表示 灯灭，报警接点切断车站 移频报警继电器YBJ电路。 报警 接点 FBJ R N工作 自 发 送 盒 （2）故障表示灯： 为便于检修所对复杂数字电路的维修，盒 内针对每一套CPU设置了一个指导维修人员 查找设备故障的“故障表示灯”。用其闪动状 况，表示它可能出现的故障点，具体情况 参如下表： 闪动次数含 义可能的故障点 1低频编码条件故障 低频编码条件线断线或混线； 相应的光耦被击穿或断线； 相应

31、的稳压管二级管被烧断或击穿。 2功出电压检测故障 负载短路； 功放电路故障； 滤波电路故障； 其他故障引起； 3低频频率检测故障 JT3或JT4或N16故障； J1断线； 4上边频检测 故障 JT3或JT4或N16故障； J1断线； 5下边频检测 故障 JT3或JT4或N16故障； J1断线； 6型号选择条件故障 型号选择条件线断线或混线； 相应的光耦击穿或断线； 相应的稳压管二级管被烧断或击穿； 7载频编码条件故障 载频编码条件线断线或混线； 相应的光耦被击穿或断线。 注：闪光方式为灯闪N次后，暂停一段时间，然后继续闪动，其中N=17 2.2.3 发送器发送器“N+1”冗余系统原理冗余系统原

32、理 1发送器外线联接示意图（如下图）发送器外线联接示意图（如下图） 2发送器端子代号及用途说明（如表）发送器端子代号及用途说明（如表） 序号代号用途 1D地线 224-124V电源外引入线 324-2载频编码用24V电源（1FS除外） 4024-1024电源外引入线 5024-2备用 617001700Hz载频 720002000Hz载频 823002300Hz载频 926002600Hz载频 10-11型载频选择 11-22型载频选择 12F1F1829Hz10.3Hz低频编码选择线 1315、9、11、 12 功放输出电平调整端子 14S1、S2功放输出端子 15T1、T2测试端子 16F

33、BJ-1 FBJ-2外接FBJ（发送报警继电器端子） 注：低频编码及1FS载频编码电源取自2-17端子 3发送器插座板底视图（如下图）发送器插座板底视图（如下图） 4发送器发送器“N+1”冗余系统原理接线图（如下图）冗余系统原理接线图（如下图） 5.“N+1”故障转换电路 “N+1”冗余系统，在多台设备故障时，只能 倒换其中一台故障设备。所以“+1”发送盘FS， 在用于区间各信号点发送盘FS故障倒换时，应 按优先级别进行。优先级由工程设计时确定。 一般可按先下行、后上行、先离去、后接近、 再一般闭塞分区的顺序进行倒换。 由于“+1”发送盘FS随时需要“顶替”不同区段、 不同信号点处的发送盘FS

34、进行工作，同时还需 满足不同区段、不同信号点对发送盘的不同要 求。因此“+1”发送盘FS必须有相应的故障倒换 电路来保证这些要求的实现。 “N+1”故障转换电路主要考虑四方面问题， 一是发送通道的选择，即决定“+1”发送盘产生 的移频信号送往哪个闭塞分区；二是编码条件 选择，决定“+1”发送盘应该选用哪个区段的编 码条件进行编码；三是载频选择，决定“+1”发 送盘此时采用何种载频进行移频信号调制；四 是功出电压的选择。以上四个方面的条件选择， 均由故障倒换电路完成。 当某发送盘FS的发送报警继电器FBJ落下时， 则通过FBJ落下接点自动将通道转接至发生故 障的区段，自动接入该区段的编码条件，自

35、动 选通相应载频电路。 2.3 接收器接收器 2.3.1 作用：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（或0.5+0.5），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. 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. 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。 2.3.2 原理框图及原理说明原理框图及原理说明 1接收器双机并联运用原理框图接收器双

36、机并联运用原理框图 接收器由本接收“主机”及另一 接收“并机”两部分构成。 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(A GJ)； B主机输出与A并机输出并联， 动作B主机相应执行对象(B GJ) 2接收器原理框图（如下图）接收器原理框图（如下图） 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

37、输出驱动等功能。 安全与门14：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。 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，送至两CPU，通过各自识别， 并通信、比较确认一致，视为正常，不一致时，视为故障并报 警。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。表明接收信号符合幅度、载频、低频要求时，就输 出3kHz的方波，驱动安全与门。安全与门收到两路方波后，就 转换成直流电压带动继电器。如果双CPU的结果

38、不一致，安全 与门输出不能构成，且同时报警。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，接收盒也报警。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（如下图）载频读取电路（如下图） 接收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进行识别和 处理，并实现外界电路与数字电路的隔离。 4微机处理器电路（如下图）微机处理器电路（如下图） 5安全与门电路安全与门电路 安全与门电路有四个，分别带动主机轨道继电器，并机

39、轨道继电器以及 提供主机小轨道继电器、并机小轨道继电器的执行条件。其电路原理与发送器 FBJ电路类似，故不详述，如下图： 6故障表示灯故障表示灯 为便于检修所对复杂数字电路的维修，盒内针对每一套CPU设置了一 个指导维修人员查找设备故障的“故障表示灯”。用其闪动状况表示它可能 出现故障的点，具体情况如表。 G闪动次 数 （N） 含 义可能的故障点 1CPU故障 RAM故障 CPU 内部RAM故障 2主机载频故障 载频输入条件没有或有两个及以上； 相应的光耦被击穿。 3备机载频故障 载频输入条件没有或有两个及以上； 相应的光耦被击穿。 4通信故障CPLD故障或另一CPU故障 5安全与门1故障安全

40、与1输出电路故障 6安全与门2故障安全与2输出电路故障 7安全与门3故障安全与3输出电路故障 8安全与门4故障安全与4输出电路故障 9EPROM故障 2.3.3 接收器双机并联运用原理接收器双机并联运用原理 1接收器外线连接示意图（如下图）接收器外线连接示意图（如下图） 2接收接收 器端子代器端子代 号及用途号及用途 说明（如说明（如 下表）下表） 序号代号用途 1D地线 2+2424V 电源 3(+24)24V电源（由设备内给出，用于载频及类型选择） 4024024V电源 51700(Z)主机1700HZ载频 62000(Z)主机2000HZ载频 72300(Z)主机2300HZ载频 826

41、00(Z)主机2600HZ载频 91(Z)主机1型载频选择 102(Z)主机2型载频选择 11X1(Z)主机小轨道1型载频选择 12X2(Z)主机小轨道2型载频选择 13ZIN(Z)主机轨道信号输入 14XIN(Z)主机邻区段小轨道信号输入 15GIN(Z)主机轨道信号输入共用回线 16G(Z)主机轨道继电器输出线 17GH(Z)主机轨道继电器回线 18XG(Z)主机小轨道继电器（或执行条件）输出线 19XGH(Z)主机小轨道继电器（或执行条件）回线 20XGJ(Z)主机小轨道检查输入 21XGJH(Z)主机小轨道检查回线 221700(B)并机1700HZ载频 232000(B)并机2000

42、HZ载频 242300(B)并机2300HZ载频 252600(B)并机2600HZ载频 261(B)并机小轨道1型载频选择 272(B)并机小轨道2型载频选择 28X1(B)并机正向运行选择 29X2(B)并机反向运行选择 30ZIN(B)并机轨道信号输入 31XIN(B)并机邻区段小轨道信号输入 32GIN(B)并机轨道信号输入共用回线 33G(B)并机轨道继电器输出线 34GH(B)并机轨道继电器回线 35XG(B)并机小轨道继电器（或执行条件）输出线 36XGH(B)并机小轨道继电器（或执行条件）回线 37XGJ(B)并机小轨道检查输入 38XGJH(B)并机小轨道检查回线 39JB+

43、接收故障报警条件“” 40JB-接收故障报警条件“” 3接收器插座底板视图（如下图）接收器插座底板视图（如下图） 4接收器双机并联运用原理接线图（如下图）接收器双机并联运用原理接线图（如下图） 2.4 衰耗盘衰耗盘 2.4.1 作用：作用： 1. 用做对主轨道电路的接收端输入电平调整。 2. 对小轨道电路的调整含正反向。 3. 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。 4. 给出发送、接收故障报警和轨道占用指示灯等。 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。 2.4.2 衰耗盘面板布置图衰耗盘面板布置图 注：发

44、送工作灯：绿色 接收工作灯：绿色 轨道占用灯：红色 2.4.3 电路原理说明电路原理说明 衰耗盘 1轨道输入电路轨道输入电路 主轨道信号V1、V2自C1C2变压器B1输入， B1变压器其阻抗约为3655（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B1其匝比为116：（1146）。次级 通过变压器抽头连接，可构成1146共146级变 化，按调整表调整接收电平。 2小轨道电路输入电路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A11A23端子，反 方向调整用C11C2

45、3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B2输出至接收器。 移频报警电路 3表示灯电路表示灯电路 （1）“发送工作”灯通过发送器输入FBJ1、 FBJ2条件构成，并通过“光耦1”接通发送 报警条件（BJ1、BJ2）。 （2）“接收工作”灯通过输入接收器JB+、JB- 条件构成，并通过“光耦2”接通接收报警条 件（BJ2、BJ3）。 （3）“轨道占用”灯通过输入接收器G、GH条 件构成，轨道占用时，通过“光耦4”的受光 器关闭，使“轨道站用灯”点灯。 4测试端子测试端子 SK1：“发送电源”接FS+24V、024V SK2：“发送功出

46、”接发送器功出 SK3：“接收电源”接JS+24V、024V SK4：“接收输入” SK5：“主轨道输出”经B1变压器电平调整后输 出至主轨道主机、并机。 SK6：“小轨道输出”经调整电阻调整后，通过 B2变压器送至小轨道主机、并机。 SK7：“GJ”主轨道，GJ电压 SK8：“XG”小轨道执行条件电压。 5移频总报警继电器（移频总报警继电器（YBJ） YBJ控制电路仅在移频柜第一位置设置。 在衰耗盘设“光耦5”。FS+24电流通过对本 段轨道电路发送故障条件（BJ1、BJ2）、 接收故障条件（BJ2、BJ3）以及其它段轨 道电路有关检查条件串联检查，系统设备均正 常时，使“光耦5”受光器导通

47、控制三级管V7导 通，并使YBJ励磁。 电容C1起到缓放作用，防止各报警条件瞬 间中断，造成YBJ跳动。 2.4.4 衰耗盘外线连接衰耗盘外线连接 BJ-2 BJ-1a28 b28 YB+ c27 a27 YBJ BJ-3c28 0 24 + 24 12 2.4.5 衰耗盘端子用途说明衰耗盘端子用途说明 序号端子号用途 1c1轨道信号输入 2c2轨道信号输入回线 3a24正向小轨道信号输入 4c24反向小轨道信号输入 5a1a10、c3、c4主轨道电平调整 6a11a23正向小轨道电平调整 7c11c23反向小轨道电平调整 8c5主机主轨道信号输出 9c7主机小轨道信号输出 10c6、c8主机

48、主轨道小轨道信号输出共用回线 11b5并机主轨道信号输出 12b7并机小轨道信号输出 13b6、b8并机主轨道小轨道信号输出共用回线 14a30、c30轨道继电器（G、GH） 15a31、c31小轨道继电器（XG、XGH） 16a29发送24直流电源 17c29接收24直流电源 18c9024电源 19a25、c25发送报警继电器FBJ-1、FBJ-2 20a26、c26接收报警条件JB+、JB- 21a27移频报警继电器YBJ 22c27移频报警检查电源YB+ 23a28、b28发送报警条件BJ1BJ2 24b28、c28接收报警条件BJ2BJ3 25a32、c32功放输出S1、S2 2.5

49、 站防雷和电缆模拟网络 2.5.1 作用：作用： 用做对通过传输电缆引入室内雷电冲击 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SPT数字信号电缆，使补偿电缆和实际电 缆总距离为10km，以便于轨道电路的调整 和构成改变列车运行方向电路。 2.5.2 原理框图原理框图 0.5 km 0.5 km 1 km 2 km 2 km km 雷 电 纵 向 防 护 雷 电 横 向 防 护 至 发 送 及 接 收 衰 耗 盘 至 室 外 电 缆 2*2 站防雷和电缆模拟网络原理框图 2.5.3 站防雷电路原理简要说明站防雷电路原理简要说明 在其上有室外电

50、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。 1.横向雷电防护：横向雷电防护： 采用280V左右防护等级压敏电阻。 从维修上考虑，压敏电阻应具有模块化、 阻燃、有劣化指示、可带电插拔及可靠性 较高的特点。 2.纵向雷电防护：纵向雷电防护： 对于线对地间的纵向雷电信号可采用以 下三方式： （1）加三极放电管保护： （2）加低转移系数防雷变压器防护 采用低转移系数防雷变压器，其原理图 如下： 结构1： 结构2：室外侧A与室内侧C为相互“环抱”缠 绕，中间有加厚隔离层B，以减少线圈间耦 合电容CB，线圈C被非封口的金属铂D包裹， 工艺中加大之间的耦合电容CD

51、，并将D接至 地线E。如下图： （3）室外加站间贯通地线防护： 室外采用贯通地线做为钢轨对地不平衡的 良好泄流线，如下图： 2.5.4 电缆模拟网络简要说明电缆模拟网络简要说明 “电缆模拟网络” 可视为室外电缆的一 个延续。 1电路原理图： 2电缆模拟网络按0.5、0.5、1、2、2、2*2km六 节对称型网络，以便串接构成0-10km按0.5km间 隔任意设置补偿模拟电缆值。 3模拟电缆网络值按以下数值设置： 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采用四端 引线。 2.6 补偿电容作用及原理补偿电容作用及原理 2.6.1 保证轨

52、道电路传输距离保证轨道电路传输距离: 由于60kg重1435mm轨距的 钢轨电感1.3H/m。同时每 米约有几个pf电容。对于 17002300Hz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。 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，见下图: R L C D C A B 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。 为保证轨道电路电容调整、分路及机车信 号同时满足一定要求

53、时，补偿电容容量应 有一个优选范围。 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。 补偿电容的设置方式宜采用“等间距法”，即 将无绝缘轨道电路两端BA间的距离L按补偿 电容总量N等分，其步长。轨道电路两端按 半步长，中间按全步长（）设置电容，以 获得最佳传输效果。 综上，根据载频频率、最低道碴电阻数值、 轨道电路传输状态的要求、电容容量、数 量、设置方法得当，将大大改善轨道电路 的传输，加大轨道电路传输长度。 ZPW2000A区间补偿电容有55F、 50F 、 46F 和4

54、0F四种。 2.6.2 保证接收端信号有效信干比：保证接收端信号有效信干比： 由于轨道电路加补偿电容后趋于阻性，改善了 轨道电路信号传输，加大了轨道入口端短路电流， 减小了送受电端钢轨电流比，从而保证了轨道电 路入口端信号、干扰比，改善了接收器和机车信 号的工作。 2.6.3 实现了对断轨状态的检查实现了对断轨状态的检查: 2.6.4 保证了钢轨同侧两端接地条件下，轨道电路分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：路及断轨检查性能： 由以上分析可以看出，加装补偿电容是保证轨 道电路有较高技术性能的有效和必要的措施。 第三章 技术指标及测试 3.1 总技术条件 3.1.1 环

55、境条件环境条件 ZPW-2000A无绝缘移频轨道电路在下列环境条件下应 可靠工作： 1周围空气温度： 室外：-30+70 室内：-5+40 2周围空气相对湿度： 不大于95%（温度30时） 大气压力：74.8kPa106kPa（相对于海拔高度2500m以 下） 3周围无腐蚀和引起爆炸危险的有害气体。 3.1.2 发送器：发送器： 1低频频率：低频频率： 10.3+n1.1Hz ，n=017 即：10.3 Hz、11.4 Hz、12.5 Hz、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 H

56、z、24.6 Hz、 25.7 Hz、26.8 Hz、27.9 Hz、29 Hz 2载频频率载频频率 下行： 1700-1 1701.4 Hz 1700-2 1698.7Hz 2300-1 2301.4Hz 2300-2 2298.7 Hz 上行： 2000-1 2001.4 Hz 2000-2 1998.7Hz 2600-1 2601.4Hz 2600-2 2598.7 Hz 3频偏：频偏：11 Hz 4输出功率输出功率 ： 70W（400负载） 3.1.3 接收器：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（1700负载， 无并机接入状态

57、下）； 小轨道接收电压不小于33.3mV（考虑到上下 边频幅度差，运用中，3338mV）； 小轨道继电器或执行条件电压不小于20V （1700负载，无并机接入状态下）。 3.1.4 直流电源：直流电源： 电压范围：23.5V24.5V； 与原有UM71系统设备配套，其直流电压范围 为22.528.8V。 3.1.5 轨道电路轨道电路 1主轨道电路工作值 240mV； 2小轨道电路工做值 33.3 mV； 3分路灵敏度为0.15； 4主轨道电路分路残压为140mV（带内）； 5ZPW2000在10km SPT电缆及不同道碴电阻条 件。 6ZPW2000在10、12.5、15km SPT电缆及1.

58、0、 1.2、1.5km道碴电阻下，轨道电路传输长 度。 7主轨道无分路死区 调谐区分路死区不大于5m。 8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。 9机械机械、机械电气、电气电气三种方式 绝缘轨道电路具有相同传输长度。 10系统冗余 （1）发送器采用N+1冗余，实行故障检测转换； （2）接收器采用成对双机并联运用，故障报警。 3.2 室内设备室内设备 3.2.1 发送器发送器 1技术指标技术指标 区间发送器 技术指标如下表 序号项 目指标范围备 注 1低频频率Fc0.03Hz Fc为10.3Hz29Hz 共18个信息 2 载 频 频 率 1700-1

59、 1700-2 2300-1 2300-2 2000-1 2000-2 2600-1 2600-2 1701.4Hz0.15 Hz 1698.7Hz0.15 Hz 2301.4Hz0.15 Hz 2298.7Hz0.15 Hz 2001.4Hz0.15 Hz 1998.7Hz0.15 Hz 2601.4Hz0.15 Hz 2598.7Hz0.15 Hz 3 输出电压 （1电平）161V170V 直流电源电压为 25V0.5V 400负载 Fc=18 Hz 输出电压 （2电平）146V154V 输出电压 （3电平）128V135V 输出电压 （4电平）104.5V110.5V 输出电压 （5电平

60、）75V79.5V 4故障转换时间1.6S故障至FBJ后接点闭合 图：发送器测试接线图 2测试项目及方法测试项目及方法 （1）测试接线 端子位置见：区间发送器插座版底视图 低频连接端子 如下表 频率（HZ）10.311.412.513.614.715.816.91819.1 所列端子与 +24-2 连接F18F17F16F15F14F13F12F11F10 频率（HZ）20.221.322.423.524.625.726.827.929 所列端子与 +24-2 连接F9F8F7F6F5F4F3F2F1 载频选择端子 载频有八种，四个基本载频配合-1与-2完成 如下表 载频频率1700-1170