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第2章ZPW-2000A型自动闭塞的室外设备和室内设备
2.1室外设备
室外设备包括电气绝缘节、电气-机械绝缘节匹配变压器、补偿电容。
2.11电气绝缘节
电气绝缘节是由调谐单元、空心线圈以及29米长的钢轨组成，用于实现两轨道电路的电气隔离。
调谐区按长29米设计，以获得调谐单元与轨道电路的匹配连接。
（1）调谐单元
调谐单元是由电感线圈和电容组成的二端网络。
分为F1型和F2型其中F1型时有L1.C1两个元件构成，分别用于上下行频率较低的载频（1700HZ和2000HZ）而F2由L2.C2.C3三个元件构成，分别用于上下行线频率较高的载频（2300HZ和2600HZ）。
调谐单元BA设于一个白色聚酯盒内，盒的尺寸为355mm×
270mm×
88mm，安装在轨道旁的基础上。
调谐单元的防护：
防止热胀冷缩造成元件参数漂移及外力损伤，BA内部器件被塑胶密封，通过带绝缘节护套的多芯铜线与两根钢轨相连，多芯铜线至两侧钢轨场分别为3米和1.25米。
可靠性：
通过采用两根铜线，一根焊接在轨底上，另一根用在塞钉连接在轨腰上。
（2）空心线圈
空心线圈是由直径为1.53毫米的19股铜线绕成的无铁心带有中间抽头，单圈可通过100安培电流全圈可通过200安培电流。
它时主要用来平衡两根钢轨间的不平衡牵引回流。
空心线圈原理：
对钢轨中的50HZ牵引回流及其奇次谐波呈10毫欧姆左右的电抗，可视为一条短路线，两根钢轨间存在的不平衡回流经空心线圈短路后，将不会存在。
A
B有100A的电流不平衡电流，由空心线圈的短路作用，则为不平衡的电流为零。
这就是牵引回流起到平衡作用，减少工频及其谐波对轨道电路的干扰。
空心线圈没有铁心，不存在较大电流下磁跑饱和的问题保持平衡有很好的效果。
空心线圈的作用：
1.参与和改善调谐区的工作；
2.保证维修的安全：
要平衡上下行线路间的牵引电流，需在每隔一定距离，上下行线路间的两个空心线圈中间抽头在一起并接地，就是等电位连接，等电位连接分为
（1）简单横向连接：
两钢轨间的等电位连接时不直接接地。
（2）完全横向连接：
两钢轨间的等电位连接，并通过空心线圈中心点直接接入地线。
（3）无横向连接的空心线圈中心点，则经过防雷元件接地。
空心线圈的要求：
1.轨道接地必须通过完全横向连接实间。
2.两个完全横向连接的距离不得小于1500m3.两个完全横线连接的距离大于等于2000米时，之间需增加一简单横向连接，二简单横向连接之间的距离不得低于1000米。
4.如果电气绝缘节之间的距离超过100米，必须增加一个空扼流变压器完成横向连接它的位置在电气绝缘节终端，连接空心线圈中心点，在机械绝缘节终端，连接扼流变压器中心点，在区间线路增设的空扼流变压器中心点。
2.12机械绝缘节空心线圈
在进出站口处设有机械绝缘节与空心线圈参数也根据传输通道参数和载频频率设计。
2.13扼流变压器
在道岔弯股绝缘节两侧各安装一个空心线圈，将两线圈的中间抽头连接了作为扼流变压器使用。
工作原理：
对牵引电流，上下磁通相反，它们的总磁通等于零，对信号设备无影响;
信号圈中电流正常本区段，不会越过绝缘节。
2.14电缆
传输电缆采用国产内屏蔽铁路信号数字电缆SPT线径为1.0毫米总长按10千米考虑的。
SPT铁路信号数字可实现1兆赫兹（模拟）、2mbit/s（数字）以及额定电压交流750伏或直流1100伏及以下铁路信号系统中有关设备和控制装备之间的连接，传输系统控制信息及电能。
可在铁路电气化区段使用，不使用于：
自动闭塞系统轨道电路相同频率的发送线对和接收线对使用同一电缆，自动闭塞系统轨道电路相同频率的发送线对接收线对使用同一屏蔽四线组。
2.15补偿电容
补偿电容的作用：
1.保证轨道电路的传输距离由于60千克重1435毫米轨距的钢轨电感为1.3μH/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。
使信号衰减较快，影响了轨道电路的传输长度，为了消除钢轨的感性，采用分段加补偿电容的方2.保证接受端信号有效信干比由于轨道电路增加了补偿电容后趋于阻性，改善了轨道电路信号传输性能，加大了轨道入口端短路电流，减小了送受电端钢轨电流比。
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。
补偿电容器的补偿原理：
就是将每补偿段钢轨电感与电容视为串联谐振。
补偿电容的设置方式采用“等间距”的方法。
所谓“等间距”的方法就是先确定本区段轨道电路的补偿长度就是电气绝缘中空心线圈中心到另一个电气绝缘接中空心线圈中心的距离或者从机械绝缘节到电气绝缘中空心线圈的距离也就等于轨道电路的长度减去29米，然后选设计确定补偿电容容量n等分，其安装允许误差为0.5米范围。
电容器采用电缆焊接在电容器内部，轴向分两头引出，把电缆用环氧塑脂灌封。
2.2室内设备
室内设备包括发送器、接收器、衰耗器和电缆模拟网络等。
其中发送器、接送器、衰耗器安装在移频柜上，电缆模拟网络等安装在综合柜上。
2.21移频柜
区间移频柜供区间自动闭塞用，一个区间移频柜含10套ZPW-2000A型自动闭塞设备，纵向5供个组合，每个组合可装两个轨道电路的设备，包括接收器.发送器.衰耗器个两台以及发送断路器，接收断路器，3排18列柱端子格两个，（发送断路器为10A，接受断路器为5A），每格组合内接收器按对构成双机并用。
2.2.2.综合柜
ZPW-2000A是用来安装防雷和电缆模拟网络、各种防雷组合单元、站内隔离托架和继电器组合，最多可放9层ZPW.XML1组匣，每层组匣可放10台ZPW.PML网络盘，无绝缘防雷电缆模拟网络组匣直接安装在组合架上，网络接口柜与无绝缘防雷电缆模拟网络组匣均用与放置室内防雷及电缆模拟网络设备。
2.23发送器
ZPW-2000A采用载频通用型N+1冗余方式，故障时，通过FBJ接点转至“+1”FS设备。
（1）发送器的作用
发送器用来产生高精度.高稳定性的移频信号。
有18种低频信号，它和UM71自动闭塞低频频率一样【10.3+1.1n（n从0到17的数）]，还有载频8种，分别为下行：
1701.4Hz，1698.7
Hz，2301.4
Hz，2298.7
Hz上行：
2001.4Hz，1998.7Hz，2601.4Hz，2598.7Hz。
产生足够功率的输出信号，额定输出功率70W（400欧姆负载），最大输出功率105W。
调整轨道电路，可根据电路的具体情况，通过输出端子的不同连接，获得10种不同的发送电平。
对移频信号进行自检测，故障时给出报警及N+1冗余运用的条件。
（1）发送器的基本原理
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微处理器中，其中CPU1控制“移频发生器”产生低频信号为的移频键控信号。
移频信号分别送至CPU进行检测。
在检测结果符合规定后，即产生控制输出信号，经“控制与门”使移频信号送至滤波环节，实现方波——正弦波变化。
功放输出的移频信号，送至两CPU进行功出电压检测。
两CPU对移频键信号的低频.载频喜好和幅度特征检测符合要求后，打开安全与门，使发送报警继电器励磁，并使经过功放的移频输出至轨道。
当发送输出端短路时，经检查测使“控制与门”有10秒的关闭（装死或称休眠保护）。
发送器的主要环节：
1.微处理器和可编程逻辑器件，发送器采用双CPU.双软件.双套检测电路.闭环检查，CPU采用80C196，其中CPU控制产生移频信号，双CPU还担负着移频输出信号的低频.载频幅度特征的检测等功能，有可编程逻辑器件构成移频发生器，并行I/O扩展接口，频率计数器。
2.低频和载频编码条件的读取：
对于18种低频，分别设置读取电路，共18个，对于载频，则按4种频率和1.2型设置，共6个。
由“编码继电器接点”接入“编码条件电源（+24伏）。
在电路中设有读取光耦和控制光耦电路，在控制点送入方波信号，当+24伏编码条件电源沟通时，即可从“读取光耦”受光器点获得于控制点相位相同的方波信号，送至CPU，实现编码条件的读取，“控制光耦”与“读取光耦”的设置，实现了对电路元件故障的动态检查，任意光耦的发光源.受光器发生短线或击穿等故障时，“读取光耦”都得不到动态的交流信号，以此实现故障-安全。
（为了故障—安全，将24伏直流电源变成交流，成动态检测）。
3.移频信号的产生：
低频.载频编码条件通过并行的I/O接口分别送到两个CPU后，首先判断该条件是否由且仅有一路，满足要求后，CPU1通过查表的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自检，由CPU2互检经检测后（满足要求），两个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。
4.方波-正弦波变器：
它是由可编程低通滤波器260集成芯片构成，适当选取其截止频率，对1700赫兹、2600赫兹三次以上谐波的有衰减，获得良好的正弦波波形。
移频信号的失真度小、幅度差小，充分的利用信号能量。
5.激励放大器；
它采用射极输出器，为了提高输入阻抗，提高射极输出器信号的直线性，减少波形的失真，避免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，它采用了运算放大器。
6.功率放大器：
采用射极输出器为共集电极乙类放大器。
安全与门。
2.24衰耗器
衰耗器在使用种有两种类型，分别为ZPW.PS型与ZPW.PS1型。
（1）衰耗器的作用
衰耗器的作用1.用作对主轨道电路的接受端输出电平调整；
2.对小轨道电路的调整（含正反方向）；
3.给出有关发送.接受用电源电压.发送功出电压；
4.给出发送.接受故障报警和轨道占用指示灯等；
5.提供检测条件。
（2）衰耗器的电路原理
衰耗器包括轨道输入电路和小轨道电路输入。
轨道输入电路：
主轨道信号自C1.C2输入变压器B1。
B1变压器阻抗为36欧姆倒55欧姆，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匝数比为116：
（1到146的数）。
次级通过变压器抽头连接，可构成从1到146共146级变化，按调整表调整接收电平。
小轨道电路输入电路：
根据方向电路变化，接受端将接至不同的两端小轨道电路，故小轨道电路的调整按正反两方向进行的，正向调整用A11到A23端子，反方向调整用用C11到C23端子，负载阻抗为3.3千欧姆，把小轨道信号经过1：
3升压变压器的处理，可提高数模转换器的采样精度，输出至接收器。
（3）ZPW2000系统设备故障报警分类
一级：
对车站值班员，通过总移频报警继电器失磁表示站内移频发送接受设备有故障存在，在控制台上通过声光方式给以报警。
控制台上设有音频报警灯，当移频总报警继电器失磁时，点亮红灯，并通过故障电铃鸣响，以提高车站值班员注意。
二级：
对车站工区维修人员，通过每段轨道电路所属衰耗器的“发送工作”，“接收工作”指示灯状态表示发送.接受盘是否故障。
三级：
对检修车间维修人员，通过发送器.接收器内部故障定位指示灯闪动次数向检修所维修人员提示设备故障的范围。
在控制台设有总移频报警灯，当移频总报警继电器失磁时点亮红灯，并通过故障电铃鸣响，以提醒车站值班员注意。
2.25站内防雷和电缆模拟网络
站防雷和电缆模拟网络包括站内防雷组合以及电缆模拟网络。
（1）电缆模拟网络：
电缆模拟网络的作用是调整区间轨道电路传输的特性，是室外电缆的一个延续，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10千米，以便于轨道电路再不同列车运行方向电路时的调整，以保证传输电路工作的稳定性。
它直接接在室外电缆的入口处，送受电端成对使用，设横.纵向防雷组合防止电缆上感应的强电损坏室内设备。
电缆模拟网络由室外移至室内，0.5、0.5、1
、2
、2×
2km千米六节对网络设计的，以便串接构成0的哦10千米按0.5千米间隔任意设置补偿模拟电缆值。
为了判断和区分区间故障的范围，送受电的模拟网络上设三个测试孔
“设备”测试孔：
再室内设备的连接侧，用于送端时连接发送器，其值等于发送功率电压，用于受端时连接衰耗器，其值根据区间电的远近不同比分线盘电压有不同程度的降低，等于衰耗器的轨入电压。
“防雷”测试孔：
再室内设备与模拟网络的连接的低转移系数防雷变压器的二次侧，其值与设备测孔值相近
“电缆测”试孔：
在室外电缆的连接端，用于送端时时经模拟网络的衰耗后送上分线盘的电压，用于受端时为室外电缆送回室内的电压值，因此其值等于分线盘的送受电端电缆端子的.
（2）站防雷电路
站防雷电路用作对通过传输电缆引入室内雷电冲击的防护。
以保护模拟网络及室外发送.接受设备，采用横向与纵向雷电防护，纵向为低转移系数的防雷变压器，横向为带劣化指示的压敏电阻。
横向雷电的防护：
采用280伏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。
可带电插拔及可靠性较高的特点。
纵向雷电防护：
对于线对地间的纵向防雷信号可采用家三级放电管保护.加低转移系数防雷变压器防护和室外加站内间贯通地线防护三种方式。
采用低转移系统防雷系统的防雷变压器，该变压器的室外侧A与室内侧C相互环保缠绕，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，加大C与D之间的耦合电容CD，并将D接至地线E，在钢轨线路旁没有设置贯通地线的条件下，该防雷变压器有显著的纵向防雷作用。
由于该变压器的防护原理是尽量减少小轨道侧与室内侧线圈间耦合电容的数值，所以轨道侧线对室内间要尽量远离。
室外加站贯通地线防护的方式效果最佳，贯通地线作为钢轨对地不平衡的良好泄流线，在双线区段上下行线路为完全横向连接时，可将空心线圈中心直接接地，简单横向连接时，可通过防雷元件接地，此时室内电缆模拟网络不在考虑纵向防护。
2.26接收器
接收器的用途：
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。
另外，还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。
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，保证接收系统的高可靠运用。
接收器双机并联运用原理：
接收器由本接收“主机”及另一接收“主机”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。
接收器原理框图及说明：
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。
载频读取电路：
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（详细分析略）。
微处理器电路：
微处理器电路采用双CPU、双软件。
两套软件硬件对信号单独处理，把结果相互较核，实现故障—安全。
CPU采用数字信号处理器TMS320C32。
CPU完成信号的采样、运算判决和控制能力。
该CPU每秒钟能完成1千万次加法、减法或乘法运算。
数据存储器（RAM）：
用于存放采集的数据和运算的结果。
数据存储器供电后可以对其运算读写处理，断电后其内部数据就消失不保存。
程序存储器（EPROM）：
是程序的载体，CPU执行的指令和运算需要的常数储存在其中。
ROM中的信息通过编程写入，断电后数据仍能保存。
如果需要檫除其中的信息。
可以通过紫外线照射檫除，可反复使用。
译码器：
完成CPU与EPROM、RAM、A/D及输入输出接口（I/O）等之间的逻辑关系。
输出电路：
根据CPU对输入信号分析的结果，通过通信相互较核后，然后输出动作相应的继电器。
报警电路：
CPU定时对EPROM、RAM和CPU中的存储器进行检查，也对载频电路和安全与门电路进行检查，根据检查的结果和双CPU进行通信相互较核后的结果，决定给出相应警告条件。
来自两个CPU的信号，经过一个与非门后，控制报警电路。
如果正常，CPU就输出一个高电平
（1），与非门输出一个低电平（0），这时衰耗盘接收工作表示灯点亮，光耦导通。
给外部提供一个导通的条件，构成总频率报警电路。
如果发现故障，CPU就输出低电平（0），与非门输出高电平，工作表示灯灭，光耦断开，构成报警电路。
辅助电路：
主要有时钟电路、通讯时钟电路等，时钟时CPU工作的动力，其大小也反映了CPU的工作速度、现在CPU时钟电路采用的时40MHz的晶振。
通讯时钟电路是双CPU通讯时的外部时钟，该时钟通过对CPU的输出频率分频后，再提供给CPU通讯用，通讯时钟约200KHz。
上电复位及“看门狗”的电路：
该电路主要是由微处理监督定时器MAX705和与非门组成。
刚开机时，CPU需要一个约几百毫秒的低电位使CPU能进行复位。
正常工作后，为了保证程序按照设计的流程循环运行，在程序运行过程中，定时给MAX705一个信号，使其保持高电平输出。
如果程序的运行出了问题或接收盒出现了“死机”，MAX705没有接收到CPU的定时信号，就输出一个低电平，使CPU重新复位，使其重新开始运行。
第3章ZPW-2000A型系统的工作原理和施工组织程序
3.1工作原理
ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞系统是以移频轨道电路为基础的自动闭塞，它选用频率作为控制信息，采用频率调制的方法，把低频信息调至到较高频，以形成振幅不变、频率随低频信息的幅度为周期性变化的调制信号。
路控制的、表示不同含义的低频调制移频信号。
该信号经电缆通道传至室外的匹配变压器及调谐单元，从轨道的发送端经钢轨送入主轨道电路及调谐区小轨道电路接收器，主轨道电路信号经钢轨送到轨道电路的接收端，然后经调谐单元、匹配变压器、电缆通道将信号传送到本区段的接收器。
3.2系统构成
ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞构成原理图：
3-1
3.3设备的调试
总移频报警灯设在控制台通过移频总报警继电器YBJ落下实现声光报警。
YBJ控制电路设在移频柜第一位置。
衰耗盘面板表示灯说明接收工作灯—绿色亮灯表示工作正常灭灯表示故障。
发送工作灯—绿色亮灯表示工作正常灭灯表示故障。
轨道占用灯—正常反映轨道电路空闲时绿灯列车占用时亮红灯。
3.31设备故障三级报警指示
车站值班人员—通过总报警继电器落下表示发送、接收故障接通控制台声、光报警电路。
车站工区维护人员—通过每个轨道电路衰耗盘面板上的“发送工作”灯、“接收工作”灯了解设备的故障情况。
检修所维修人员—通过发送、接收器内部故障定位指示灯闪动次数提示故障范围。
3.32电缆模拟网络主要参数测试说明
测试位置—在电缆模拟网络盘面板上。
“设备”塞孔—送端与发送功出电压相同受端与接收轨入电压同。
“电缆”塞孔—与电缆连接侧电压相同即与室内分线盘电压相同。
“防雷”塞孔—防雷变压器二次侧电压。
3.33移频设备主要参数测试说明测试位置—在衰耗盘面板上。
“发送功出”塞孔—发送器输出电平测试。
“接收电源”塞孔—接收器24V工作电源23.5V-24.5V。
“发送电源”塞孔—发送器24V工作电源23.5V-24.5V。
“轨入”塞孔—接收器输入电压轨道U-V1V2大于240mV。
“GJ”塞孔—轨道继电器电压大于20V。
“GJZ”塞孔—主机轨道继电器电压大于20V。
“GJB”塞孔—并机轨道继电器电压大于20V。
“轨出1”塞孔—来自主轨道主轨道经过电平级调整后的输出电平大于240mV。
“轨出2”塞孔—来自小轨道经过衰耗电阻分压后的输出电平应在110mV左
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