ZPWA移频自动闭塞系统原理故障.docx

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ZPWA移频自动闭塞系统原理故障

ZPW-2000A移频自动闭塞系统原理、故障处理及几点建议

姓名：

王某

学号：

2012035

专业班级：

铁道通信信号

指导老师：

摘要

ZPW-2000A型无绝缘移频轨道电路组成的自动闭塞系统在我国铁路系统已得到广泛应用，其对铁路扩能、提速、提效起着非常重要的作用，是一种具有国际先进水平的新型自动闭塞，在感受它技术先进、性能优越等特点的同时，在日常使用、维护中出现的一系列问题也成为困扰信号维修人员的一大难道，现在铁路是高速度高密度运行，因此一线员工对其工作原理的熟练掌握和快速准确的判断、处理故障则无疑对我国快速发展的铁路有极大的促进作用。

但是其要成为主体化机车信号控车设备，由于其信息量的限制还不能独自担当控车技术的主要设备，要应用在更高运营速度的客运专线时，其设备将必须进一步改进或者优化，本文就此也提出了几点建议。

关键词：

ZPW-2000A；系统原理；故障分析；发展

引言

闭塞是铁路上防止列车对撞或追撞（追尾）的方式，是铁路上保障安全的重要方法。

闭塞设备是用来保证区间或闭塞分区在同一时间内只能运行一个列车，从而保证行车安全，提高行车效率。

然而实际工作中，由于对设备工作原理不清楚，操作不当，不能维修或者维修不熟练，造成设备故障不能及时得到解决，严重威胁行车安全和效率的事时有发生！

因此要想成为一名真正的铁路技术工人必须对各设备工作原理了然于胸，要做好随时能够快速处理各种突发状况的准备，还要能通过日常测试、维护把不安全隐患消灭在萌芽中，这些就使得我们必须对各设备有更深的理解！

第一章ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞系统概述

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的引进和国产化的基础上结合国情进行开发的一种自动闭塞制式。

ZPW-2000A型移频自动闭塞是一种新型的自动闭塞，它对于保证区间行车安全，提高区段通过能力，起着非常显著的作用。

ZPW-2000A移频自动闭塞在系统安全性、系统传输性、系统可靠性等方面进行了提高，整个系统在轨道电路的控制下，控制通过信号机的显示，自动地指挥列车通过闭塞分区，从而实现了列车运行的自动化。

在特殊情况下，系统还可以通过一定手段，为反向运行的列车提供运行条件。

系统提供了各种测试端孔，便于维修测试。

系统的核心器材采取冗余方式，发生问题可以自动倒备。

通过抗干扰数字电缆的连接，器材集中放置在机械室，改善了器材的使用环境，提高了器材的使用寿命，便于维修保养。

而且它解决了轨道电路全程断轨检查，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。

采用单片机和数字信号处理技术，提高了抗干扰能力。

1.1系统特点

（1）保持UM71无绝缘轨道电路整体结构上的优势。

（2）解决了调谐区断轨检查，实现轨道电路全程断轨检查。

（3）减少调谐区分路死区。

（4）实现对调谐单元断线故障的检查。

（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传输。

（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1Ω·km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。

（9）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。

（10）采用长钢包铜引接线取代75mm2铜引接线，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（0.5+0.5），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系统构成

ZPW-2000A闭塞系统主要由室内设备、室外设备、系统防雷三大部分组成。

1.2.1室内设备

由发送器、接收器、衰耗盘、电缆模拟网络等组成。

发送器用于产生高精度、高稳定移频信号源，采用“N+1”冗余设计。

故障时，通过FBJ接至“+1”FS.

接收器为“0.5+0.5”主备使用。

ZPW-2000A型无绝缘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”。

“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，见下图

综上所述，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。

接收器采用成对双机并联运用方式。

（3）衰耗盘，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+24V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，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。

1.2.2室外设备

（1）电气绝缘节（调谐区）

电气绝缘节由调谐单元（ZW.T1（F1）、ZW.T1（F2））、空芯线圈（ZW.XK1）、设备引接线、及29m钢轨组成。

用于实现两相邻轨道电路间的电气隔离。

（2）机械绝缘节

由“机械绝缘节空芯线圈（ZPW.XKJ）”与调谐单元并接及设备引接线组成，其特性与电气绝缘节相同。

（3）匹配变压器（ZPW.BP）

实现轨道电路与传输电缆的匹配连接（道碴电阻一般在0.25～1.0Ω的情况下）。

（4）补偿电容

根据通道参数兼顾低道碴电阻道床传输，采用分段加装补偿电容方法，在一定程度上减少钢轨电感对移频信号传输的影响，延长（或保证）轨道电路长度；保证轨道电路的传输性能。

（5）传输电缆

ZPW-2000A采用铁路内屏蔽数字信号电缆，其电缆芯线直径为Φ1.0mm，一般条件下，电缆长度按10Km考虑。

（6）设备引接线

采用3600mm、1600mm钢包铜注油线，用于调谐单元、空芯线圈、匹配变压器等设备与钢轨间的连接

1.2.3系统防雷

系统防雷可分为室内和室外两部分

1.室内

（1）一般防护从钢轨引入的雷电信号，包括横向防雷、纵向防雷。

横向：

限制电压在75V、10KA以上。

纵向：

根据设计，一般可通过空心线圈中心线直接接地进行纵向雷电防护。

在不能直接接地时，应通过空心线圈中心线与地间加装横向、纵向防雷元件。

电气化区段考虑牵引回流不畅条件下，出现的纵向不平衡电压峰值，限制电压选在AC500V、5KA以上。

非电气化区段则只考虑50HZ、AC220V电流影响，纵向电压选在AC280V（或AC275V）、10KA以上。

（2）防雷地线电阻要严格控制在10欧姆以下。

（3）对于多雷地区、石质地层的地区，有条件应加装贯通地线。

2.室外

防护由电缆引入的雷电信号。

横向：

限制电压在AC280V、10KA以上。

纵向：

利用低转移系数防雷变压器进行防护。

第二章系统及各设备工作原理

2.1系统工作原理

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，迎着列车的运行方向，自动地向各闭塞分区传递信息的。

如下图所示，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26.8Hz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16.9Hz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13.6Hz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。

ZPW2000A移频自动闭塞的工作原理

2.2各设备工作原理

1、匹配变压器电路图

电路分析

（1）、V1V2经调谐单元端子接至轨道，L1L2经SPT电缆接至室内。

（2）、考虑到1.0Ω·km道碴电阻，并兼顾低道碴电阻道床，该变压器变比优选为9：

1。

（3）钢轨侧电路中，串联接入二个16V，4700μF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。

（4）F为匹配变压器的雷电横向防护元件。

2、电气绝缘节电路图

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。

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。

“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。

3、补偿电容作用

等效电路

钢轨呈现感性在1700Hz、2600Hz有着甚高的感抗值阻碍了信息的传输为此在钢轨上一段距离内加装有补偿电容见上图。

由于L与C的补偿抵消了钢轨电感，使钢轨呈现阻性并在BB、CC呈现较高的阻抗和较高的电压。

当电容断线故障时由于补偿作用的消失钢轨感性的作用使信号在钢轨上产生较大的衰减，从而降低了接收端电压使系统导向安全。

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。

以此在补偿段入口端（A、B）取得一个趋于电阻性负载R。

并在出口端（C、D）取得一个较高的输出电平。

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。

电缆模拟网络

电缆模拟网络按0.5、0.5、1、2、2、2*2km六节对称π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。

空芯线圈

电力牵引区段，对于有机械结缘节的轨道电路，采用扼流变压器沟通和平衡牵引电流回流，由于要通过较大牵引电流，在牵引电流不平衡条件下，又不能造成扼流变压器饱和，造成变压器体积大、重量大、维修工作量大等缺点。

但是扼流变压器