区间信号自动控制-4.1

上节重点内容回顾1、自动闭塞的定义2、自动闭塞的基本原理？3、自动闭塞的分类？4、区间通过信号机的布置方法？移频自动闭塞概述01国产移频自动闭塞02第四章移频自动闭塞系统UM系列无绝缘自动闭塞03ZPW-2000移频自动闭塞04ZPW-2000双线双向四显示自动闭塞电路05客运专线ZPW-2000轨道电路0601移频自动闭塞概述基本定义：

以移频轨道电路为基础的自动闭塞。它选用频率参数作为控制信息，采用频率调制的方法，把低频信号(Fc)搬移到较高频率工程(载频f0)上，以形成振幅不变、频率随低频信号的幅度作周期性变化的调频信号。将此信号用钢轨作为传输通道来控制通过信号机的显示，达到自动指挥列车运行的目的。移频自动闭塞概述移频自动闭塞概述（a）低频信号；（b）整形后的低频信号；（c）载频信号；（d）调频信号。

调制信号波形图

调频变化规律：（1）以载频f0为中心做上下偏移（2）当低频调整信号输出低电位时，载频向下偏移△f（3）当低频调整信号输出高电位时，载频向上偏移△f（4）调频信号受低频信号的调整做低端载频和高端载频的交替变化。移频自动闭塞概述移频信号

在轨道电路中传输的信息是低端载频和高端载频，载频f0实际上不存在，由于低端载频和高端载的交替变化接近突变性，就像频率在移动，因此成为移频信号。作用低频信号用于控制信号机的显示；载频（高频信号）运载低频信号，提高抗干扰能力。我国移动自动闭塞（1）国产化阶段

代表ZP-89型移频自动闭塞，载频550、650、750、850偏频55，低频7、8.5、9.5、11、12.5、13.5、15、16.5、17.5、18.5、20、21.2、23.5、24.5、26HZ共15种移频自动闭塞概述（2）技术引进阶段

代表ZPW-2000无绝缘轨道电路移频自动闭塞，采用UM71技术，载频为1700HZ、2000HZ、2300HZ、2600HZ，上行采用2000和2600HZ，下线采用1700和2300HZ，频偏11HZ，低频信号在10.3-29之间。共18种，10.3+n*1.1(n=0-17)

特点（1）载频选的较高，在改频段，牵引电流的强度很弱，抗干扰能力强。

（2）频偏选为11HZ，频偏较小，信号能量集中在中心载频，远离临区和临线干扰移频自动闭塞概述基本工作原理

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，迎着列车运行的方向，自动地向各闭塞分区传递信息的。移频自动闭塞概述特点抗干扰能力较强，既能适用于内燃牵引区段，又能适用于干扰较大的电力引区段。信息量大，除能满足目前的三显示自动闭塞和六显示的机车信号外，多信息移频自动闭塞还可满足四显示自动闭塞和列车速度控制系统信息量的需要。信号显示的应变时间不大于2s,能满足我国未来高速行车的要求。可分散安装在铁路沿线，也可集中安装在邻近车站继电器室内。在非电力牵引区段区段，移频轨道电路长度可达1.95～2.1Km，在电力牵引区段，可达1.85～2km。移频自动闭塞概述特点采用电子元件为主，因而耗电省、体积小、重量轻，在电子元件发生故障的情况，能满足“故障—安全”的要求。有较完善的过压防护措施，在雷电冲击下，能起到保护作用，保证设备不间断使用。采用了双重系统和设备故障自动报警装置，发送盒热机备用、故障转换及报警，电源盒、接收盒双机并用，采用故障报警的冗余方式，或采用Ｎ＋１冗余系统，可靠性高。移频自动闭塞信息能直接用于机车信号，因此在装设机车信号时无需增加地面设备。

02国产移频自动闭塞国产移频自动闭塞

频率参数选择（1）牵引电流对移频信号的影响

非电气化区段，信号电流在钢轨传输，受到来自钢轨阻抗和道床阻抗的影响；

电气化区段，牵引电流在钢轨上回流，两种不同性质的电流在同一钢轨上传输，牵引电流严重干扰信号电流工作。国产移频自动闭塞

电力牵引区段，供电示意图

国产移频自动闭塞

电气化区段移频自动闭塞原理实际上两根钢轨对地的泄漏电阻不完全相等，阻抗也不等，因此牵引电流也不等，扼流变压器两线圈上的磁通也不等，牵引电流不平衡产生干扰电压。国产移频自动闭塞

实验分析，电力牵引电流的能力主要集中在奇次谐波上，干扰大，欧茨谐波能力小，干扰小，如何防止牵引电流谐波干扰采取以下三个措施：

（1）提高发送设备的频率

（2）在接收设备的前级增加带通滤波器，把载频中心频率相邻的奇次谐波滤掉；（3）在接收设备中增加一级带阻滤波器，把通带内的载频中心频率计牵引电流的奇次波滤掉，提高信干比。国产移频自动闭塞

移频自动闭塞频率参数的选择2.自动闭塞频率参数的选择为使接收设备在干扰作用下能稳定可靠地工作，一般采用三种方法：①采用频率分隔，即把信号频率选在干扰频段之外；②提高信号功率，能量远大于干扰能量；③既采用频率分隔又适当提高信号功率。

国产移频自动闭塞

ZP-89型移频自动闭塞

ZP-89型移频自动闭塞的信息特征：载频仍为550Hz、650Hz、750Hz、850Hz频率配置同四信息移频自动闭塞，频偏为±55Hz。低频频率有8个，他们是8（30）Hz、11Hz、15Hz、20Hz、26Hz、9.5Hz、13.5Hz、17.5（16.5）Hz。三显示：地面信号3种、机车信号6种四显示：地面信号4种、机车信号8种国产移频自动闭塞

四显示地面信号显示意义四显示机车信号显示意义接收低频频率机车信号显示说明11.0HzL预告前方信号机显示L灯，规定速度运行13.5HzLU预告前方信号机显示LU灯，规定速度运行15.0HzU预告前方信号机显示U灯，减度运行16.5HzU2预告前方信号机显示U灯，进站信号机是UU灯，减速准备进入侧线20.0HzUU预告前方信号机显示UU灯，准备侧线停车26.0HzHU预告前方信号机显示H灯，停车无信号B由11.0Hz、13.5Hz、15.0Hz进入无码区无信号HU由26.2Hz进入无码区发送低频频率地面信号显示说明11.0HzL运行信号，前方至少三个分区空闲13.5HzLU警惕信号15.0HzU减速信号26.0HzH禁止信号国产移频自动闭塞ZP-89型移频自动闭塞国产移频自动闭塞ZP-89型移频自动闭塞SGB—衰耗隔离盘；JC—检测盘；FL—防雷单元。ZP-89型移频自动闭塞冗余方式：国产移频自动闭塞ZP-89型移频自动闭塞室内防雷单元：电缆模拟网络：03UM系列无绝缘自动闭塞UM系列无绝缘自动闭塞UM

71:通用调制71型无绝缘移频轨道电路

71年法文的通用调制UM系列无绝缘自动闭塞UM71型自动闭塞

UM71型自动闭塞信息量大，能满足速差式自动闭塞和超速防护的需要：具有抗1000A牵引电流和100A钢轨不平衡电流电气化干扰的能力；防雷性能好；在轨道电路传输区段内具有较均衡的传输特性和断轨检查功能：并能满足双线双向自动闭塞的技术需要。它采用谐振式无绝缘轨道电路，以谐振构成电气绝缘节，取代了机械绝缘。UM71为移频制式，其载频为1700Hz、2000Hz、2300Hz、2600Hz，频偏±11Hz，低频从10．3Hz到29Hz按等差数列每隔1．1Hz一个，共18个。

UM系列无绝缘自动闭塞UM71型自动闭塞的技术优势：1．实现了轨道电路的无绝缘化2．频率选择合理，抗干扰能力强3．具有良好的轨道电路传输性能4．可实现电气分离式断轨检查5．对电气化区段适应能力强6．可实现双方向运行7．可取消地面信号机8．可实现轨道电路的一次调整UM系列无绝缘自动闭塞室内室外UM系列无绝缘自动闭塞谐振式无绝缘轨道电路谐振式无绝缘轨道电路原理图

系统组成部分1．发送器2、接收器3、调谐单元、空心线圈4．带模拟电缆的匹配变压器4．补偿电容

发送器UM系列无绝缘自动闭塞UM71轨道电路的组成及工作原理闭塞分区UM71无绝缘轨道电路原理图室内室外26m电气绝缘节匹配单元发送器UM71轨道电路长度1700HZ1700HZUM系列无绝缘自动闭塞认识设备发送器接收器轨道继电器UM系列无绝缘自动闭塞UM系列无绝缘自动闭塞UM系列无绝缘自动闭塞空芯线圈SVAUM系列无绝缘自动闭塞匹配单元UM系列无绝缘自动闭塞UM系列无绝缘自动闭塞UM系列无绝缘自动闭塞区间补偿电容的安装位置与钢轨连接处与钢轨连接处UM系列无绝缘自动闭塞室外部件电气绝缘节带模拟电缆的匹配变压器补偿电容电缆UM71轨道电路各部件的作用UM系列无绝缘自动闭塞电气绝缘节空心线圈谐振单元UM71轨道电路各部件的作用如何实现相邻轨道电路的信息隔离？UM系列无绝缘自动闭塞谐振式无绝缘轨道电路的原理空心线圈本区段对相邻区段产生串联谐振，移频信号被短路本区段产生并联谐振，移频信号被接收电气绝缘节原理UM系列无绝缘自动闭塞并联谐振“f1”端的BA1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。串联谐振“f1”端的BA1对“f2”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“f2”信号进入本轨道电路区段。UM系列无绝缘自动闭塞谐振式无绝缘轨道电路的原理串联谐振:呈现低阻并联谐振:呈现高阻电气绝缘节的绝缘原理是利用谐振来实现的。当载频确定后，选择BA1及BA2的参数，使本区段的调谐单元对相邻区段的频率呈串联谐振，只有百分之几欧姆的阻抗(称为“0阻抗”)，移频信号被短路；而对本区段的频率呈容抗，与26m钢轨的电感和SVA的电感配合产生并联谐振，有2~2．51Ω的阻抗(称为“极阻抗”)，移频信号被接收，这样，某种载频的移频信号只能限制在本区段传送，而不能向相邻区段传送，没有机械绝缘节就像有绝缘节一样，构成了电气隔离。电气调谐区长26m，是轨道电路的“死区段”，在“死区段”内失去对车辆占用的检查。这个“死区段”对列车的正常运行没有妨碍，也不影响机车信号的连续显示。只是短于26m的轨道车或最外轴距短于26m的单机正好停在调谐区内才会造成失去检查的情况。因此，规定调谐区内禁止轻型车辆和小车停留。UM系列无绝缘自动闭塞由直径为1.53mm的19股铜丝绕成的无铁芯线圈，铜线截面为35mm2，线圈中点有一抽头，单圈可通过100A电流，中点抽头可通过200A电流，空芯线圈通过大电流时不会产生磁饱和。空心线圈UM系列无绝缘自动闭塞1、在电化牵引区段，平衡牵引电流的回流，减少干扰。2、对上、下行线路间的两个SVA做等电位连接后接地，平衡两线间的牵引电流，可保证维修人员的安全。3、与调谐单元配合，保证调谐区工作的稳定。4、参与和改善调谐区的工作，作扼流变压器用。I1=400AI3=450AI2=500AI4=450ABABABABASVA空芯线圈的作用：UM系列无绝缘自动闭塞空芯线圈的安装

通过螺栓固定在轨道旁的基础上，通过带绝缘护套的多芯铜线与两根钢轨相连。多芯铜线长度为3M和1.5M。为保证安全每边通常使用两根；一根焊接在固定的轨低上部，另一根采用塞钉固定在轨腰上。SVA和BA一样，只检测不修，故障报废。UM系列无绝缘自动闭塞实现相邻两轨道电路的电气绝缘调谐单元UM71轨道电路各部件的作用UM系列无绝缘自动闭塞调谐单元分为F1型和F2型两类四种型号（V1F1、V2F1、V1F2、V2F2）型号名称代号原理图V1F11700Hz调谐单元VOIE11700HzF1

型V2F12000Hz调谐单元VOIE22000HzV1F22300Hz调谐单元VOIE12300Hz

V2F22600Hz调谐单元VOIE22600HzV2V1

BA1BA2UM系列无绝缘自动闭塞

调谐单元cC1L1abC2L2C0Lr/41700Hz2300HzdLr/4Lr/4Lr/4SVAUM71轨道电路各部件的作用BA1BA2UM系列无绝缘自动闭塞UM系列无绝缘自动闭塞判断调谐单元的故障故障类型：BA中的电感或电容发生故障时，都会影响本轨道电路正常工作。判断方法：利用该BA必对相邻轨道的频率产生串联谐振的原理，把表的测试频率调整到相应区段的频率，分别测BA的电容和电感电压，如果不相等，则更换BA。UM系列无绝缘自动闭塞判断UM系列无绝缘自动闭塞判断延长轨道电路的传输长度补偿电容UM71轨道电路各部件的作用对1700~2600Hz这一频段的信号，钢轨呈现较高的感抗使信号衰减很快，影响轨道电路的传输长度。UM系列无绝缘自动闭塞判断补偿电容UM系列无绝缘自动闭塞判断电抗曲线X(Ω)0f(Hz)f0呈感性呈容性UM71轨道电路各部件的作用UM系列无绝缘自动闭塞判断补偿电容BASVABAD100mCCCDBASVABASVAUM71轨道电路各部件的作用UM系列无绝缘自动闭塞判断电容的维护UM系列无绝缘自动闭塞判断补偿电容故障判断故障：电容短路、断线、容量变小或塞钉松动等。判断方法：因电容特性根据容抗变化来确定，故用选频表对电容两端（轨面上）电压及通过电容的电流进行测试。（正常时，其比值关系符合下表。偏差较大时，电容故障。此项工作应首先检查塞钉接触良好。）频率1700Hz2000Hz2300Hz2600HzUc/Ic2.579-3.1522.192-2.6791.906-2.3291.686-2.061UM系列无绝缘自动闭塞判断室外轨道电路区段内每个补偿电容的测试项目为：过容电流、电容前电压Vc前、电容端电压Vc端、电容后电压Vc后。最简单的办法是直接用钳型表测试电容的电流。正常情况下，电容回路中的电流为0.5～2A之间，靠近发送端的电流比靠近接受端的电流大。经常发生的故障是电容开路，此时电流为0。补偿电容测试UM系列无绝缘自动闭塞判断实现轨道和电缆的阻抗匹配，保证最佳传输,兼有升压和降压的作用匹配变压器UM71轨道电路各部件的作用UM系列无绝缘自动闭塞判断带模拟电缆的匹配变压器TAD-LFSUM系列无绝缘自动闭塞判断UM系列无绝缘自动闭塞设备安装UM系列无绝缘自动闭塞发送、接收设备与轨道电路间传输移频信息的通道。

电缆UM71轨道电路各部件的作用UM系列无绝缘自动闭塞UM71系统的发送器发送器的作用发送器的组成及工作原理UM系列无绝缘自动闭塞

产生18种低频信号产生4种载频信号将移频信号送向钢轨并可靠动作接收端UM71系统发送器的作用UM系列无绝缘自动闭塞产生FCO信号10.3×27-29×27HZ产生18种低频信号10.3HZ-29HZ产生FAX信号产生移频信号和TBF’选出差频1000HZ，输出-48V的直流信号检查移频信号与-48V直流信号是否同时存在’UM71系统发送器的工作原理UM系列无绝缘自动闭塞室外编码端子10.3HZ-29HZ输出电平调整端子UM71系统发送器的工作原理UM系列无绝缘自动闭塞UM71系统的接收器接收器的作用接收的组成及工作原理UM系列无绝缘自动闭塞UM71系统接收器的作用检查轨道电路空闲(GJ)；区分不同的移频信号；检查低频信号。UM系列无绝缘自动闭塞GJ输入电平调整端子UM71系统的接收器UM系列无绝缘自动闭塞轨道电路电平调整限幅滤波低门限控制鉴幅鉴频低频信号检查执行开关轨道继电器调整电压滤除干扰信息验证低频信号频率和幅值的正确与否调制解调出低频信号检测接收器的工作状态执行部分UM71系统接收器的工作原理UM系列无绝缘自动闭塞室内室外UM系列无绝缘自动闭塞UM71系统在我国的使用郑武段一个闭塞分区一段轨道电路，中间不加分割点（满足制动距离和传输距离）车站设逆方向进站信号机和点式环线，通常站内设分割信号机UM系列无绝缘自动闭塞UM71系统在我国的使用郑武段区间正方向运行时使用6种信息构成四种显示，反方向运行时设有反向追踪信息UM系列无绝缘自动闭塞UM71系统在我国的使用沈山线频率的使用一个闭塞分区两段轨道电路，中间加有分割点UM系列无绝缘自动闭塞UM71系统在我国的使用沈山线频率的使用使用UM71的9种信息，构成地面信号4显示UM系列无绝缘自动闭塞故障处理案例室内故障案例室外故障案例UM系列无绝缘自动闭塞室内故障案例信号机械室全部红光带区间电源屏电源故障UM系列无绝缘自动闭塞室内故障案例案例二：某站S行线某段轨道电路故障值班人员发现QKZ和QKF无直流，后发现熔断器断后更换后又故障。信号工长发现端子松动造成，紧固后不再发生。过程：UM系列无绝缘自动闭塞案例三：某站由于ZFJ插接不良，引起该车站管内UM71轨道电路故障UM系列无绝缘自动闭塞过程：某站D2G故障，值班员测试分线盘无功出，测试发送器也没有功出，更换发送器后（没有插好），故障没有恢复，测试电源时测错端子，怀疑保险问题，更换保险故障没有恢复，而且错误更换（10A换成3A）。案例四：发送盒故障的分析和处理UM系列无绝缘自动闭塞室外故障案例案例一：某站D5G红光带分析：轨道电路引接线松动引起。另外，长引接线顺轨枕穿越多个轨底，由于道床高低不一，轨枕头与头不对称，引接线在穿越另一轨底时，就会暴露在低道床的轨底下，使之与轨底相连，产生红光带。UM系列无绝缘自动闭塞在室外测试时，发现第五个电容容量不够，没有更换造成故障送端第一个电容引接线断。案例二：电容不良、缺少引起的室外故障过程：UM系列无绝缘自动闭塞案例三：由于工务绝缘垫绝缘不良造成漏泄大引起的UM71红光带过程：用兆欧表测试电阻发现，新绝缘垫电阻较低，绝缘不良。UM系列无绝缘自动闭塞过程：接收器端接收电压200mV，而正常350mV。经查找为室外检查引接线时，将铁丝固定在工务段弹簧扣件上造成。铁丝相当于电感案例四：由于误操作造成的UM71红光带分析：UM系列无绝缘自动闭塞UM系列无绝缘自动闭塞UM2000系统组成UM

2000无绝缘数字轨道电路由室内和室外设备构成。室内部分由发送器、接收器、方向电路板、电源板及模拟电缆板组成；室外部分由电气绝缘节（JES）（一个电气绝缘节由两个调谐单元BU、两个补偿调谐单元DB、一个空心线圈SVAC和钢轨组成）、补偿电容器、钢轨、电缆及匹配变压器TAD组成，如图所示。UM系列无绝缘自动闭塞UM2000系统组成UM系列无绝缘自动闭塞UM2000轨道电路工作原理发送信息在发送端，UM

2000无绝缘数字轨道电路的控制编码信息由计算机柜（应用机柜BAP）根据前方轨道电路及其它控制信息情况进行编码，经接口机柜BIP传送到轨道柜BIV上，编码信息经发送器进行调制放大后，由方向板接入发送端模拟电缆送到室外，再经电缆、匹配变压器（TAD）进入电气绝缘节（JES）。接收信息在接收端，轨道中的信号经过匹配变压器（TAD）、电缆、模拟电缆板、方向板传送至接收器。接收器用发送信息来校验接收到的信息，然后经BIP柜将其传送至BAP柜，再经计算机进行信息处理后，计算机发出轨道显示信息。

UM系列无绝缘自动闭塞UM2000轨道电路工作原理电路单元的作用电路单元包括发送器、接收器、方向板、模拟电缆板、调谐单元BU、补偿调谐单元、空心线圈SVSC、匹配变压器、补偿电容器。发送器的作用：产生低频信息（TBF）及载频为f0的移频信号，并对信号进行放大。接收器的作用：检查轨道电路空闲，区分不同载频的移频信号，检查低频信号。方向板的作用：接收BIP的指令，改变发送器、接收器的方向，从而实现双向运行。

UM系列无绝缘自动闭塞UM2000轨道电路工作原理电路单元的作用模拟电缆板的作用：通过板上的模拟电缆线（补偿网络）将不同长度的室外电缆补充至同一长度，简化了轨道电路的调整，同时使改变运行方向的电路得以简化。调谐单元BU的作用：对本区段的信号频率呈容性，该电容与调谐区钢轨和空心线圈的电感并联谐振，呈现较高的阻抗，可减少对本区段信号的功率损耗。对相邻区段信号频率串联谐振，呈现较低的阻抗，可以阻止相邻区段的信号进入本区段，以此实现两相邻轨道电路的电气隔离。

UM系列无绝缘自动闭塞UM2000轨道电路工作原理电路单元的作用补偿调谐单元的作用：当调谐单元故障时，替代调谐单元工作。当调谐单元正常工作时，起补偿调谐及电容的作用，使系统工作更可靠。空心线圈SVAC的作用：作为谐振回路的电感，提高电气绝缘节（JES）谐振的品质因素；平衡两钢轨中的牵引电流，它的中心点可与相邻相应的空心线圈的中心点做等电位连接，平衡两钢轨中牵引电流，保证设备及人身安全。

UM系列无绝缘自动闭塞UM2000轨道电路工作原理电路单元的作用匹配变压器（TAD）的作用：实现电缆与轨道电路的匹配连接。补偿电容器的作用：补偿钢轨电感对轨道信号传输的影响，延长轨道电路的长度；使钢轨中有足够强度的信号电流，提高信干比，保证机车信号设备及轨道电路可靠工作。

UM系列无绝缘自动闭塞

项目UM71UM2000载频上行2000、26002000、2600下行1700、23001700、2300调制方式

FSK数字调频低频信息间隔/Hz1.10.64范围/Hz10.3-290.88-17.52、25.67低频调制信号数量18个27bit低频信息含义

只有速度信息包含速度、距离、坡度、地址、校验和路网调频分区长度（m）

2620分区长度（m）最短15025最长20001500补偿电容容量/uf3322步长/m

60（1700，2300）

80（2000，2600）补偿调谐单元

无有设备器件

模拟分立元件DSP数字处理器UM2000轨道电路特点UM系列无绝缘自动闭塞UM2000轨道电路主要技术参数（1）分路电阻：0.15

Ω；（2）分路电流：站内道岔区大于1.6

A、其它区段大于0.8

A；（3）道碴电阻：区间2.0

Ω/km，站内道碴电阻：1.5

Ω/km。（4）根据上述参数确定轨道电路极限长度，区间轨道电路：两端均为电气绝缘节时极限长度为1

200

m；一端为电气绝缘节，另一端为机械绝缘节，或两端均为机械绝缘节时为1

000

m。站内无岔区段轨道电路：一端为电气绝缘节，另一端为机械绝缘节，或两端均为机械绝缘节时极限长度为800

m，但是当邻线同频时，轨道电路极限长度缩短为450

m。

UM系列无绝缘自动闭塞UM2000轨道电路主要技术参数站内道岔区段轨道电路：一端为电气绝缘节，另一端为机械绝缘节，或两端均为机械绝缘节时极限长度为450

m。

正线特殊轨道区段：为了保证车载设备信息的完整接收，在两端为机械绝缘节时正线轨道电路长度必须大于155

m。UM系列无绝缘自动闭塞UM2000轨道电路主要技术参数（5）信息码。UM

2000用27个低频信号0.88、1.52、2.16…17.52

Hz和一个反映轨道占用/出清的低频信号25.68

Hz，依次逐位和线性分组码27码元相乘，形成一个低频序列，对载频进行调制，形成混合模拟移频信号发送到钢轨，地面接收设备解调出轨道占用与出清信息；车载设备解调出27

bit的线性分组码信息指挥行车。

在27

bit信