任务41 ZPWA室内设备发送器的维护.docx

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任务41ZPWA室内设备发送器的维护

任务4.1ZPW—2000A室内设备发送器的维护

发送器是用来产生低频信号所控制的移频信号，然后放大送到钢轨上以检测列车的占用情况。

ZPW-2000A型无绝缘轨道电路发送器，在区间适用于非电化和电化18信息无绝缘轨道电路区段，供自动闭塞、机车信号和超速防护使用；在车站用于非电化和电化区段站内移频电码化的移频信息的发送。

具体作用包括：

1、产生相应的移频信号；

2、实现十个电平等级调整；

3、功率放大；

4、自检并实现故障报警。

一、发送器的工作原理

1、原理框图

从图中可以看出，该发送器的电路主要包含载频编码条件电路、低频编码条件电路、CPU1、CPU2、移频发生器、控制与门、滤波电路、放大电路、安全与门、FBJ等。

由此可以看出，该系统发送器采用了微处理器技术，比UM71的发送器要先进的多，而与国产化ZP．WD型18信息移频系统发送器的基本原理非常相似。

但是ZPW—2000A型无绝缘轨道电路发送器通过载频编码条件电路实现了载频选择功能，也就是说，该系统发送器四种载频通用，大大减少了产品种类。

下面根据该电路原理图来分析它的工作过程：

同一载频编码条件、低频编码条件源以原码、反码形式分别送入两套微处理器CPU1、CPU2中，其中CPU1产生低频控制信号Fc，控制“移频发生器”产生低频控制信号为Fc的移频键控信号FSK。

移频键控信号FSK分别返送至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，即滤除了3次及以上谐波干扰。

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，并通过其接点使经过功放的FSK信号输出。

当发送输出端短路时，经检测使“控制与门”有10S关闭状态（或称为装死或称休眠保护状态）。

2．微处理器、可编程逻辑器件及作用：

（1）采用双CPU、双软件、双套检测电路、闭环检查

（2）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；（3）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。

33．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。

该图所示为CPU对18路低频或8路载频编码条件的读取电路。

依“编码继电器接点”接入“编码条件电源”（+24V）为消除配线干扰，采用+24V电源及电阻R构成“功率型”电路。

考虑故障—安全，电路中设置了读取光耦、控制光耦。

由B点送入方波信号，当+24V编码条件电源构通时，即可从“读取光耦”受光器A点获得与B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。

任一光耦的发光源，受光器发生短线或击穿等故障时，“读取光耦”A点都得不到动态的交流信号。

以此实现故障—安全，电路详细分析略。

另外，采用光电耦合器也实现了外部编码控制电路与CPU数字电路的隔离。

对于18路低频选择电路，该电路分别设置，共18个。

对于载频电路则接四种频率及1、2型设置，共6个。

4．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，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、2600Hz三次及以上谐波的有效衰减。

5．激励放大器

为满足“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。

6采用运算放大器。

该运算放大器采用+5V、-5V电源。

如右图。

6．功率放大器从故障－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。

实际电路的构成（如图：

功率放大器）在电路设计中，考虑了以下情况：

①鉴于输出功率较大，直接由B5通过功率管推动B6需要B5有较大的输出功率，增加了前级电路负荷。

为此，在构成功率放大器过程中，V30（V18）选用达林顿大功率三极管。

并由V25、V29与V30（V20、V19与V18）构成多级复合放大。

这样，大大减轻了前级的负荷。

②二极管V24（V21）用于V25（V20）反向过压的保护。

③V26（V17）也构成过电流保护。

当V25（V20）Ic过高时，V26（V17）将导通，构成对后级的“钳位”控制。

④V28（V16）用于V30（V18）输入过流的保护。

当过流时，通过R54、R51（R43、R79）分压使V28（V16）导通，使V29（V19）截止。

⑤为了解决eb死区所造成的交越失真，由R55和二极管V23、V22给定的偏压，使得V25（V20）的eb结处于放大状态。

⑥发送电平级电压见下表[注]：

区间常用1～5电平级站内电码化：

固定用1级电平级连接端子电压备注

7．安全与门电路（如图）数字电路中，为保证“故障—安全”，往往采用相互独立的两路非“故障—安全”数字电路，该电路由统一外控条件控制，每路数字电路对信息执行结果判断符合要求后，各自送出一组连续方波动态信号。

另外，专门设计一个有两个分立元件构成的具有“故障—安全”保证的“安全与门”，对两组连续方波动态信号进行检查。

“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：

方波1、方波2分别表示由CPU1、CPU2单独送出的方波动态信号。

“光耦1”、“光耦2”用于模拟电路与数字电路间的隔离。

变压器B1将“方波1”信号变化读出，经“整流桥1”整流及电容C1滤波，在负载R0上产生一个独立的直流电源U0。

该独立电源反映了方波1的存在，并做为执行电路开关三级管的基级偏置电源。

“方波2”信号通过“光耦2”控制开关三级管偏置电路。

在“方波1”、“方波2”同时存在的条件下，通过变压器B2，“整流桥2”整流及电容滤波使发送报警继电器（FBJ）励磁。

由以上分析可以看出，FBJ↑反映“方波1”“方波2”的同时存在。

电路中，R1用于限流。

C1采用四端头，为检查电容断线，防止独立电源U0出现较大的交流纹波。

Rb1为上偏置电阻，Rb2做为漏泄电阻，保证无“方波2”信号时，三级管的可靠关闭。

图：

安全与门电路

7Re做为“光耦2”长期固定导通时的恒流保护，同时做为FBJ继电器电压的调整。

Ce为交流旁路电容。

采用B1、B2变压器耦合提取交流信号、都为了保证电路的“故障—安全”。

8．表示灯设置及故障检测

（1）“工作”表示灯设在衰耗盘内，与FBJ线圈条件相并联，如下图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。

（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

[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=1～7二、发送器实物图片介绍1、结构特征发送器为带NS1底座的6M插座型盒体，内部由数字板、功放板两块电路板构成，外部装有黑色网罩及锁闭杆。

2、规格型号型号：

ZPW·F

8外形尺寸：

220ｍｍ100ｍｍ383ｍｍ重量：

约5.0kg3、安装与使用发送器安装在继电器室内ZWP·G2000A型机柜的U形槽上，用钥匙将锁闭杆锁紧。

三、发送器端子使用说明发送器底座端子见图：

五、发送器的调整

在发送器背面接进行，按照电平等级调整表分十个等级进行相应的连接。

六、发送器“N+1”冗余运用原理

任务4.2ZPW—2000A型无绝缘轨道电路接收器的维护

一、接收器的作用

接收器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的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。

二、接收器成对双机并联运用原理（05+05）大家看图每个接收器都由“主机”和“并机”两部分构成。

ZPW-2000A系统中A、B两轨道电路的两台接收器构成成对双机并联运用，即：

12A轨输入接至A主机，且并联接至B并机。

B轨输入接至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。

B主机输出与A并机输出并联，动作B主机相应执行对象。

这里A、B两台接收器对应的是两个不同轨道区段的接收设备，也就是说ZPW-2000A系统运用中每一台接收器同时接收两个轨道区段的移频信息，然后由微处理器分别加以处理，与另一区段的接收器接受处理的信息，并联输出驱动轨道继电器，实现0.5+0.5冗余，提高系统可靠性。

关于接收器双机并联运用，或者说接收器的0.5+0.5冗余方式就介绍到这里，下面给大家介绍三、接收器工作原理大家看图，图中主轨道A/D、小轨道A/D：

是模数转换器，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。

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，把结果相互校核，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、运算判决和控制功能。

该CPU每秒钟能完成1千万次浮点加法、减法或乘法运算。

安全与门：

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。

安全与门电路有四个，分别带动主机轨道继电器，并机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。

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。

其电路原理与发送器的载频选择电路类似。

报警电路：

CPU定时对RAM、EPROM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进行通信相互校核的结果，决定给出相应告警条件。

（如下图）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，构成总移频报警电路。

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。

外部送进来的信号，有来自A衰耗隔离器和B衰耗隔离器两路，它们分别经过两路主轨道、小轨道的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，与此同时，安全与门还要受小轨道检查条件控制。

安全与门收到两路方波信号后，并收到正确的小轨道检查条件，将其转换成直流电压以便带动轨道继电器GJ。

图中右上角安全与门1输出与来自B并机的输出并联，动作A主机相应的GJ。

其下方的安全与门2输出与来自B并机的输出并联，形成小轨道检查条件；图中右下角安全与门1输出送至B主机；其上方的安全与门2输出小轨道检查条件也送至B主机，从而实现接收器成对并联运用，或说0．5+0．5冗余。

如果双CPU的结果不一致，就关掉给安全与门的脉冲，同时通过故障检查坏节产生故障报警条件。

接收器电路中增加了安全与门的反馈检查，即将每一个安全与门的输出送回给CPU1、CPU2进行检查；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。

如果接收盒收到信号电压过低，就认为是列车分路。

故障表示灯为便于检修所对复杂数字电路的维修，接收盒内针对每一套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

以上介绍的是ZPW—2000A型无绝缘轨道电路的接收器双机并联运用情况及工作原理，通过学习，大家要注意接收器的主机和并机的含义，这里主机和并机实际上是指同一台接收器，这一台接收器处理本区段信息时就是主机，处理另一区段信息时就是并机。

应用时，两个区段的两台接收器既接收、处理本区段的信息；同时也接收、处理对方区段的信息。

所以图中的A主机和A并机是同一个接收器，B主机和B并机也是同一个接收器。

四、接收器实物介绍1结构特征接收器为带NS1底座的2M插座型盒体，内部由数字板、I/O板、CPU板三块电路板构成，外部装有黑色网罩及锁闭杆。

2规格型号型号：

ZPW·J外形尺寸：

220ｍｍ00ｍｍ83ｍｍ重量：

约5.0kg3安装与使用接收器安装在继电器室内ZWP·G2000A型机柜的U形槽上，用钥匙将锁闭杆锁紧。

五、接收器端子使用接收器底座端子示意如下图：

1、端子代号及用途说明见表。

2、主轨接收电平等级调整：

在衰耗盘背面端子完成；

3、小轨接收电平调整：

在衰耗盘背面端子完成；接收器的05＋05冗余。

任务4.3ZPW—2000A型无绝缘轨道电路衰耗盘的维护

一、衰耗盘的作用

用做对主轨道电路及调谐区短小轨道电路的调整（含正反向），给出发送器、接收器所用电源电压、发送功出电压、轨道输入输出GJ，XGJ测试条件。

给出发送、接收故障报警和轨道占用指示灯等。

二、衰耗盘面板布置图

三、电原理说明

1．轨道输入电路

主轨道信号V1V2自C1C2变压器B1输入，B1变压器其阻抗约为36～55Ω（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：

（1～146）。

次级通过变压器抽头连接，可构成1～146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

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A11～A23端子，反方向调整用C11～C23端子，负载阻抗为3.3kΩ。

〔注〕：

发送工作灯：

绿色接收工作灯：

绿色轨道占用灯：

红色

3．表示灯电路

（1）“发送工作”灯通过发送器输入FBJ—1、FBJ—2条件构成，并通过“光耦1”接通发送报警条件（BJ—1、BJ—2）。

（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（BJ—2、BJ—3）。

（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SK1：

“发送电源”接FS+24V、024VSK2：

“发送功出”接发送器功出SK3：

“接收电源”接JS+24V、024VSK4：

“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（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（BJ—1、BJ—2）、接收故障条件（BJ—2、BJ—3）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。

在站内电码化及“+1发送”只有发送没有接收设备时仅接入BJ—1、BJ—2条件。

在车站接收设置总数为奇数，单独设置并机备用时，仅接入BJ—2、BJ—3条件。

四、衰耗盘端子用途说明

任务4.4站防雷电缆模拟网络盘的维护

一、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。

二、原理

在其上有室外电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：

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。

其典型型号为：

V20—C/1280DEHNguard275

2．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0.5km。

SFAB纵向雷电信号通过压敏电阻R1、R2及三极放电管SF接入大地。

当雷电冲击信号达到防护值时，依R1、R2及SF限幅，R1、R2亦用以切断续流。

该方式使用元件简单，但当R1与SF或R2与SF产生永久性击穿故障时，将造成电缆芯线接地，使电缆四线组失去平衡，大幅度增加电缆线对间的干扰电平，甚至造成接收设备的错误动作。

因此，该方式已不再被采用。

（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：

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，并将D接至地线E。

以此达到较好的纵向防雷的效果。

1在工艺上易于获得低转移系数，但是，该结构漏磁大，效率低，产品性能离散性大。

结构在工艺上难以获得较低的转移系数，但是，该结构漏磁小，效率高，产品性能一致性好，工作稳定。

在转移系数满足实用要求的条件下，一般采取此结构。

应该强调，目前钢轨线路旁没有设置贯通地线条件下，该防雷变压器对纵向雷电防护有显著作用。

由于该变压器原理是尽量减小轨道侧与室内侧线圈间耦合电容的数值，所以在模拟网络设备内部以及外部，对轨道侧“线对”与室内侧“线对”间要尽量远离。

（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：

在复线区段上下行线路为完全横向连接时，可将SVA中心线直接接地，简单横向连接时，可通过防雷元件接地，室内电缆模拟网络不再考虑纵向防护。

该方式防雷效果最佳，特别在山区，地线电阻难以达到标准的地区。

在有条件的情况下，该方式为设计首选方式。

电路构成及端子分布：

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。

模拟电缆网络值按以下数值设置：

R:

23.5Ω/kmL:

0.75mH/kmC:

29nF/kmR、L按共模电路设计，考虑故障安全,C采用四端引线。

三、防雷电缆模拟网络盘结构特征防雷电缆模拟网络盘是盒体结构，盒内装有两块模拟电缆印制板及防雷变压器，盒体正面有测试塞孔，可以测量电缆侧的电压，也可以测量设备侧的电压。

盒体是通过35线插头与电缆模拟网络组匣相连接，通过调整组匣35线插座的端子进行电缆长度的调整。

规格型号型号：

ZPW·PML外形尺寸：

248×76×178ｍｍ重量：

约3kg安装与使用将网络盘插入所对应的网络组匣内，按5规定，调整组匣上的35线插座端子，实现模拟电缆长度和实际电缆长度之和为10㎞。

四、模拟网络盘调整通过在35线连接器上封线进行模拟电缆的补偿调整。

调整表如下：

电气绝缘节由调谐单元、空芯线圈及29m钢轨组成。

二、电气绝缘节作用

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。

三、电气绝缘节简要工作原理分析“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。

在电气绝缘节的两端，从钢轨通过引接线向BA，对应于相邻区段的频率呈现为“零阻抗”，约数十毫欧。

由于引接线具有一定的电感，所以BA呈一定的容性，进行补偿。

以保证钢轨两端的“零阻抗”

四、调谐单元的种类、结构和安装1、种类、类型、频率、使用场合

五、关于空心线圈

1、作用

（1）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10mΩ），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对牵引电流的平衡作用，减小了工频谐波对轨道电路设备的影响。

（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。

（3）作抗流变压器见下图如在道岔斜股绝缘两侧各装一台SVA，二