铁路信号基础设备维护（第二版）课件：ZPW-2000系列无绝缘轨道电路维护

ZPW-2000系列无绝缘轨道电路维护

ZPW-2000系列无绝缘轨道电路维护

移频轨道电路既是移频自动闭塞的基础，又用于监督该闭塞分区的空闲。目前，主要采用ZPW-2000系列无绝缘移频轨道电路。⒈谐振式无绝缘移频轨道电路1）移频轨道电路移频轨道电路向轨面发送调频信号，又称调制信号。其选用频率参数作为控制信息，采用频率调制的方式，把低频调制信号FC搬移到较高频率（载频f0）上，以形成振荡不变、频率随低频信号的幅度作用期性变化的移频信号，其波形如图3–46所示。由图可知，移频信号的变化规律，是以载频f0为中心，作上、下边频偏移。当低频信号为低电位时，载频向下偏移，为f1=f0–△f，称为下边频；当低频信号为高电位时，载频向上偏移，为f1=f0+△f，称为上边频。由此可知，移频信号受低频信号调制的作上、下边频交替变化，在单位时间内变化次数与低频调制信号频率相同。图3–46移频信号波形

ZPW-2000系列无绝缘轨道电路维护⒈谐振式无绝缘移频轨道电路2）谐振式无绝缘移频轨道电路谐振式无绝缘移频轨道电路由设在室内的发送器、接收器、轨道继电器和设在室外的调谐单元、空心线圈、带模拟电缆的匹配变压器及若干补偿电容组成，如图3-47所示。图3–47谐振式无绝缘轨道电路两个调谐单元BA1与BA2间距离为29m，空心线圈SVA位于BA1与BA2的中间。BA1、BA2、SVA及29m长的钢轨构成电气调谐区。电气调谐区又称电气绝缘节，用以取代传统的机械绝缘节，实现相邻轨道电路的隔离。

ZPW-2000系列无绝缘轨道电路维护⒈谐振式无绝缘移频轨道电路2）谐振式无绝缘移频轨道电路图3–48电气绝缘节的工作原理电气绝缘节的工作原理如图3–48所示。调谐单元BA是构成电气绝缘节的主要部件。相邻轨道电路的载频不同，BA的型号也不同。BA1型由L1、C1构成；BA2型由L2、C2、C0构成。电气绝缘是通过谐振来实现的。载频确定后，通过选择BA1及BA2内电抗元件的参数，使本区段的调谐单元对相邻区段的频率呈串联谐振状态，呈现零阻抗，只有约数十毫欧的阻抗，可靠地短路相邻区段的移频信号，防止越区传输。便于实现相邻区段信号的电气绝缘。而对本区段的频率呈容抗，与29m钢轨的电感和及SVA的电感配合发生并联谐振，呈现极阻抗，有2～2.5Ω的阻抗，利于本区段信号的传输及接收。这样，某种载频的移频信号只能在本区段内传送，而不能向相邻区段传送，就像有绝缘节一样，构成了相邻区段信号的电气隔离，划定了轨道电路的控制范围，如图3-49所示。图3-49调谐区工作原理图

ZPW-2000系列无绝缘轨道电路维护⒈谐振式无绝缘移频轨道电路2）谐振式无绝缘移频轨道电路电气绝缘节长L（调谐区长度取决于轨道电路钢轨参数值，不同轨道结构的轨道电路的钢轨参数不同，见图3-50。图3-50

调谐区设置长度要求图3-51电气绝缘节调谐区内的检测功能示意图

利用相邻区段的接收器，对调谐区谐振信号进行解调处理，设置高低两个防护门限，对调谐区进行检查。如图3-51所示。

空心线圈SVA用来平衡两钢轨间的不平衡电流，还参加调谐区的工作以及保证维修安全；补偿电容用来抵消钢轨的感性，保证轨道电路的传输距离。

ZPW-2000系列无绝缘轨道电路维护2.ZPW-2000A型无绝缘轨道电路1)ZPW-2000A型无绝缘轨道电路特点(1)在调谐区内增加了小轨道电路，实现了对轨道电路全程断轨的检查，大幅度减少了调谐区死区长度（２０ｍ减小到５ｍ以内），实现了对调谐单元的断线检查和对拍频信号干扰的防护。(2)利用轨道电路计算软件实现了轨道电路的参数优化，提高了轨道电路的传输长度，改善了低道床电阻轨道电路工作的适应性。(3)用国产铁路信号数字电缆取代法国的ZCO3型电缆，线径由,1.13㎜降至1.0㎜，减少了备用芯组，传输距离从7.5㎞提高到10㎞，系统的性价比提高。调谐区设备的70㎜2铜引接线用钢包铜线取代，方便了维修。(4)用单片微机和数字信号处理芯片代替晶体管分立元件和小规模集成电路，提高了发送移频信号频率的精度和接收移频信号的抗干扰能力。(5)发送器采用“n+1”冗余，接收器采用成对双机并联运用，提高了系统可靠性。

ZPW-2000系列无绝缘轨道电路维护2.ZPW-2000A型无绝缘轨道电路2)ZPW-2000A型无绝缘轨道电路构成及工作原理图3–52ZPW-2000A型无绝缘轨道电路

ZPW-2000A型无绝缘轨道电路由室外和室内设备两大部分构成，如图3–52所示。其绝缘节有“电气-电气”和“电气-机械”两种结构，电气性能相同。

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，产生不同含义的低频调制的移频信号，该信号通过电缆通道（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，所以该信号既向主轨道传送，也向调谐区小轨道传送；主轨道信号经钢轨送到轨道电路的受电端，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区段相邻轨道电路接收器处理，并将处理结果形成小轨道电路继电器执行条件送至本区段接收器，本区段接收器同时接受到主轨道移频信号及小轨道电路继电器执行条件，判断无误后驱动轨道继电器吸起，并由此判断区段的空闲与占用情况。

ZPW-2000系列无绝缘轨道电路维护2.ZPW-2000A型无绝缘轨道电路2)ZPW-2000A型无绝缘轨道电路构成及工作原理（1）室外设备①调谐区（JES—JES）。按29m设计，设备包括空芯线圈和调谐单元构成；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（SVA）（按载频分为1700-1、1700-2、2000-1、2000-2、2300-1、2300-2、2600-1、2600-2Hz八种）与调谐单元并接而成，其电气特性与电气绝缘节相同。③匹配变压器一般条件下，按0.25～1.0Ω•km道砟电阻设计，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砟电阻道床传输，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。⑥传输电缆SPT型铁路信号数字电缆，Φ1.0mm，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。⑦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。

ZPW-2000系列无绝缘轨道电路维护2.ZPW-2000A型无绝缘轨道电路2)ZPW-2000A型无绝缘轨道电路构成及工作原理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。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傅氏变换（FFT）,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，做为轨道继电器（GJ）励磁的必要检查条件（XGJ、XGJH）之一，如图3–53所示。

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。图3–53主轨道和调谐区小轨道检查原理图③衰耗器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、发送功出电压、接收GJ、XGJ测试条件等。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。

ZPW-2000系列无绝缘轨道电路维护3.ZPW-2000R型无绝缘轨道电路ZPW-2000R型无绝缘轨道电路的工作原理与ZPW-2000A型基本相同；频率参数与ZPW-2000A型完全相同，其电路构成如图3–54所示。调谐区设备由平衡线圈、调谐单元、匹配单元、钢包铜引接线组成。电气绝缘节平衡线圈、调谐单元和匹配单元按五点布置，分别安装在专用带有绝缘防护箱的支架或混凝土基础上，设备中心线与钢包铜引接线保持在同一直线上。调谐区长30m，尽量选取长钢轨，不具备条件时，允许有一个轨缝，但两轨缝之间要连接良好，接触电阻要小于50Ω。ZPW-2000R型无绝缘轨道电路构成

ZPW-2000系列无绝缘轨道电路维护4.高速铁路ZPW-2000A型无绝缘轨道电路高速铁路ZPW-2000A轨道电路基于ZPW-2000无绝缘轨道电路，针对高速铁路的应用进行了适应性改造，分为区间设备和站内设备两种。⑴高速铁路ZPW-2000A轨道电路技术特点1）接收器载频选择可通过列控中心进行集中配置，发送器采用无接点的计算机编码方式，由列控中心进行低频编码，取代了既有ZPW-2000A轨道电路系统的继电编码方式，取消了大量的编码继电器。2）发送器由既有的N+1提高为1+1的备用模式，最大限度地降低了因设备故障而影响行车。3）将调谐单元和匹配单元整合为一个调谐匹配单元，减少了系统的设备数量，提高了系统的可靠性。4）优化了补偿电容的配置。不同的信号载频采用不同的补偿间距；补偿电容采用了全密封工艺，提高了其容值稳定性和延长了使用寿命。5）加大了空心线圈的导线线径，从而提高了关键设备的安全容量要求。6）带有监测和故障诊断功能，为系统的状态修提供了技术支持；7）站内采用与区间同制式的客专ZPW-2000A轨道电路，提高了系统的可靠性。8）站内道岔区段的弯股采用与直股并联的一送一受轨道电路结构，使道岔分支长度由小于等于30m延长到的160m，提高了机车信号车载设备在站内使用的安全性及灵活性。

ZPW-2000系列无绝缘轨道电路维护4.高速铁路ZPW-2000A型无绝缘轨道电路2）系统框图及简要工作原理图3–55区间电气绝缘节－电气绝缘节轨道电路系统结构图

ZPW-2000系列无绝缘轨道电路维护4.高速铁路ZPW-2000A型无绝缘轨道电路2）系统框图及简要工作原理图3-56区间机械绝缘节－电气绝缘节轨道电路系统结构

ZPW-2000系列无绝缘轨道电路维护4.高速铁路ZPW-2000A型无绝缘轨道电路2）系统框图及简要工作原理图3–57站内机械绝缘节－机械绝缘节轨道电路系统结构

ZPW-2000系列无绝缘轨道电路维护4.高速铁路ZPW-2000A型无绝缘轨道电路3）系统冗余设计⑶系统冗余设计1）发送器采用1备1方式，如图3-58所示。2）接收器由本接收“主机”及另一接收“并机”两部分组成，如图3-59所示。

ZPW-2000系列无绝缘轨道电路维护4）站内道岔区段轨道电路相对于目前“站内轨道电路电码化”而言，站内ZPW－2000A轨道电路是集轨道电路信息和列车的车载信息于一体，在任意时刻向钢轨同时传送轨道电路信息和列车的车载信息。站内道岔区段轨道电路采用“分支并联”一送一受轨道电路结构，以实现道岔弯股的分路检查防护和车载信号信息的连续性传输。高速铁路道岔区段的弯股分支长度远大于30m，且弯股侧线在一定条件下需要车载信息连续。为此，采取道岔分支增设“道岔跳线”方式，实现轨道电路的分路防护和车载信息的连续性。（1）站内道岔区段道岔分支轨道电路信息连续性高速铁路列车控制系统的机车车载设备，要求地面轨道电路系统提供列车车载信息，其传送的信息必须能够实时、连续、稳定地被机车的车载设备接收，这就要求地面轨道电路系统提供给列车车载信号设备的信息，必须在时间和空间上的连续性。①时间上的连续站内采用了与区间同制式的ZPW-2000A轨道电路，可以确保地面轨道电路系统提供给列车车载设备的信息在时间上是连续的。

ZPW-2000系列无绝缘轨道电路维护4.站内道岔区段轨道电路1）站内道岔区段道岔分支轨道电路信息连续性②空间上的连续高速铁路车站轨道电路采用机械绝缘节，正线采用胶粘绝缘节，并且站内轨道区段有道岔轨道区段，列车车载信息的连续性问题主要存在于机械绝缘节处和道岔的弯股。●机械绝缘节处信息的空间连续图3-61机械绝缘节结构图从图3-61可以看出，由于受到机械绝缘节结构的影响，轨道电路设备的安装必然要离开机械绝缘节一定的距离。因此，机车经过机械绝缘节时，因受到轨道电路设备安装位置的限制和机车的车载信号接收感应器的安装位置限制，机车的车载信号接收感应器在轨道电路的机械绝缘节两边均存在一段机车车载信号接收“盲区”，如图3-62所示。图3-62机械绝缘节处各尺寸图

ZPW-2000系列无绝缘轨道电路维护4）站内道岔区段轨道电路

从图3-62可以看出，轨道电路的钢轨连接线往钢轨上连接设备时，需要离开鱼尾板一定的距离，距轨缝的距离约0.6m～0.8m；而机车车载信号设备的接收线圈距机车的第一轮对的距离最大可达1.0m。机车的第一轮对从A点开始至轨缝C点相对于接收线圈自B点运行的D点的范围内。当机车车载信号设备的接收线圈在B～D间，因钢轨内无电流或电流量不足而造成机车车载信号设备的接收中断。只有当线圈已越过轨缝1.0m或机车的第一轮对已越过轨缝，其前方的轨道电路区段被机车分路时，则机车车载信号设备的接收线圈下方钢轨内的车载信号电流才能够大于或等于机车信号入口电流，车载信号设备可重新可靠地接收机车信号车载信息，这一接收“盲区”约为1.6～1.8m。

为了消除列车车载信号的接收“盲区”，在道岔绝缘节处采用“跳线换位”和在轨道电路收发端处采用轨道电路钢轨引接线迂回的方法。具体如图3-63所示。图3-62机械绝缘节处各尺寸图图3-63绝缘节处道岔跳线图综上所述，图3-63通过改变道岔跳线的走线方式，图3-64通过对轨道电路钢轨引接线的安装方式采取迂回走线处理，可以消除机车车载信号在机械绝缘节处的信息中断问题。图3-62机械绝缘节处各尺寸图

图3-64

机械绝缘节处轨道电路钢轨引接线迂回设置图

ZPW-2000系列无绝缘轨道电路维护4）站内道岔区段轨道电路●道岔区段内车载信息的连续性道岔区段内，由于道岔结构，绝缘节设置和道岔跳线设置等，均会引起机车车载信号在岔区内信息不连续的问题，现以单开道岔为例说明车载信息连续性。对于单开道岔区段的轨道电路，如果按照传统方式安装道岔跳线，则在弯股上机车车载信号设备的接收线圈下方，钢轨内的车载信号电流量不足以动作车