ZPWA型轨道电路的原理和技术副本.docx

1、ZPWA型轨道电路的原理和技术副本ZPW-2000A型轨道电路的原理和技术-副本.湖南铁路科技职业技术学院毕业论文课 题： ZPW-2000A型轨道电路的原理和技术专 业： 城市轨道交通控制班 级：城市轨道交通控制312-3班* *指导单位： 广铁（集团） 公司* * 第一章：概述 铁路信号 是 组织行车运行，保证行车安全，提高运输效率，传递信息，改善行车人员劳动条件的关键技术。铁路信号是铁路运输生产的一个生产部门，它在铁路现代化建设和国民经济发展中起着极其重要的作用。想发展当前，由于铁路运输已向着高速高密和重载的方，所以铁路信号以成为实现运输管理自动化和列车运行自动控制以及改善铁路员工劳动条

2、的重要技术手段。铁路信号系统按其应用场所可分为车站信号控制系统、编组站调车控制系统、区间信号控制系统、铁路行车指挥控制系统及列车运行自动控制系统等。区间信号自动控制是铁路区间信号闭塞及区段自动控制远程控制技术的总称，是确保列车在区间内安全运行的技术之一。由于列车在线路上运行，不能以相互避让的方法避免迎面相撞。加之列车速度快、质量大，从开始制动到停车需要行走较长的距离，这就产生了后续列车追撞前行列车的可能。闭塞设备是保证列车在区间运行安全的设备。铁路线路以车站（线路所）为分界点划分为若干区间，区间的界限在单线上以两个车站的进站信号机柱的中心线为车站与区间的分界线，在双线或多线上，分别以各线路的进

3、站信号机柱或站界标的中心线为车站与区间的分界线。为了提高线路通过能力，在自动闭塞区段又将一个区间划分为若干个闭塞分区，以同方向两架通过信号机作为闭塞分区的分界线。为了保证列车在区间内的运行安全，列车由车站向区间发车时必须确认区间（分区）内没有列车并须遵循一定的规律组织行车，以免发生列车正面冲突或追尾等事故。这种按照一定规律组织列车在区间内运行的方法一般叫做行车闭塞法简称闭塞。随着高速铁路的发展，列车运行自动控制设备水平也在不断提高，由列车超速防护提高到列车自动限速和列车自动运行等新技术。机车信号和列车超速防护系统的行车命令目前还是来自地面自动闭塞的轨道中传递的信息。随着数字化、无线传输技术、漏

4、泄电缆及卫星定位技术的发展，依靠这些技术实现列车和地面控制中心、列车和列车之间的信息传输，就不需要将区间划分为固定的若干分区，来调整列车之间的追踪间隔。而是两个列车通过数据传输，自动的计算出实时的列车追踪安全间隔，使两列车之间的间隔最小，从而提高了行车密度和区间通过能力。这种列车运行间隔自动调整又可称为移动自动闭塞，这种设备代表了区间闭塞技术的发展方向。目前为了保证行车安全，加强信号设备管理检测信号设备的运用质量和更好的进行科学的故障分析，所以大量的新技术、新设备在铁路信号系统尤其是区间信号系统中得到广泛的应用，使铁路信号设备的技术水平得到了很大的提高。像以数字信号处理技术为基础的通用式机车信

5、号系统，引进的法国高速铁路所使用的U-T系统，以及我国自行研制的新型移频自动闭塞系统，如ZPW-2000A，都已被广泛的应用。第二章：ZPW-2000A型轨道电路2.1 轨道电路2.1.1轨道电路的作用 轨道电路是信号联锁的室外重要设备，起着保证行车和调车作业安全的作用。 它可以检查和监督股道是否占用，防止错误的地办理进路。可以检查和监督道岔区段有无机车车辆通过，锁闭占用道岔区段的道岔，防止在机车车辆经过道岔时扳动道岔。检查和监督轨道上的钢轨是否完好，当某一轨道电路区段的钢轨折断时轨道继电器也将因无电而释放衔铁，防护这一段股道的信号机也就不能开放等。传输不同的信息，使信号机根据所防护区段及前方

6、邻近区段被占用的情况的变化而变换显示。 2.1.2轨道电路的工作原理当闭塞区间内无列车行驶时，电流会从电源经由轨道流经继电器，并使其激磁带动 接点，接通绿灯之电路(号志机立即显示平安通行)。 轨道电路当有列车驶入闭塞区间时，电流改行经列车车轴，并不会流经继电器，继电器因失去电流而失磁，接点接通红灯之电路(号志机立即显示险阻禁行)。假若轨道断裂，轨道电路因此阻断，造成继电器失磁，同样的号志机亦会显示险阻禁行的讯息，仍可保障列车行驶安全。当列车驶离整个区间 ，继电器便会重新激磁 ，绿灯便会再次亮起 ，其他列车便可进。当设有轨道电路的某段线路上空闲时；轨道电路上的继电器有足够的电流通过，吸起被磁化的

7、衔铁，闭合前接点，从而接通色灯信号机的绿灯电路，显示绿色灯光，表示前方线路空闲，允许机车车辆占用。当机车车辆进入该线路区段时，由于轮对电阻很小，使轨道电路短路，继电器吸力减弱，释放衔铁，使之搭在后接点上，接通信号机的红灯电路，显示禁行信号。轨道电路的这一工作性能，能够防止列车追尾和冲突事故，确保行车安全。轨道电路的另一个重要作用是能发现钢轨发生断裂。在充当导线的钢轨安全无事时，轨道电流畅道无阻，继电器工作也正常。一旦前方钢轨折断或出现阻碍，切断了轨道电流，就会使继电器因供电不足而释放衔铁接通红色信号电路。此时，线路虽然空闲，信号机仍然显示红灯，从而防止列车颠覆事故。2.1.3轨道电路工作状态根

8、据轨道电路的基本要求，在设计、计算和研究时，应分析以下三个状态：1. 调整状态是轨道电路空闲、线路完整，受电端正常工作时的轨道电路状态；其最不利条件是参数的变化是通过轨道继电器的电流最小，即电源电压最小，钢轨阻抗最大而道渣电阻最小。2. 分路状态是两条钢轨间被列车车轮对或其他导体连接，使轨道电路受电端设备能反映轨道被占用的轨道电路状态；其最不利条件是参数的变化是通过轨道继电器的电流最大，即电源电压最大，钢轨阻抗最小而道渣电阻最大。3. 断轨状态是轨道电路的钢轨被折断时，轨道电路受电端设备能反映钢轨断轨的轨道电路状态；其最不利条件是参数的变化是通过轨道继电器的电流最大，除了与电源电压最大，钢轨阻

9、抗最小有关系外，还与断轨地点和道渣电阻大小有关第三章 ZPW-2000A 无绝缘移頻自动闭塞系统概述3.1 ZPW-2000A型自动闭塞的特点1.解决了调谐区断轨检查，实现轨道电路全程断轨检查，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，大大提高了传输的安全性。2.通过系统参数优化，提高了轨道电路传输长度，将1.0.km道床电阻的轨道电路传输长度提高了44%（从900m提高到了1300m）。3.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，将电气一机械绝缘节的轨道电路长度提高了62.5%（从800m提高了1300m)

10、,改善了低道床电阻轨道电路工作的适应性。4.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1km标准道碴电阻、低道碴电阻传输长度要求，又提高了一般长度轨道电路工作稳定性。5.用SPT国产铁路信号数字电缆取代法国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。6.采用长钢包铜引接线取代75mm2铜引接线，利于维修。7.发送、接收设备四种载频频率通用，由于载频通用，使器材种类减少，可降低总的工程造价；8.发送器和接收器均有较完善的检测功能，发送器可实现“N+1”冗余， 接收器可实现双机互为冗3.2 ZPW-2000A型自动闭塞系统的

11、构成 系统结构ZPW-2000A型无绝缘自动闭塞系统有电气电气绝缘节（JESJES)结构和电气一机械绝缘节（JESBA/SVA)结构两种。两者电气性能相同。发送器采用“N+1”冗余方式，接收器采用“0.5+0.5”冗余方式，以保证接受系统的高可靠运用。ZPW-2000A型无绝缘轨道电路将轨道电路分为主轨电路和调谐区短小轨道电路两部分，并将小轨电路视为列车运行前方主轨电路的所属“延续段”。发送器同时向线路两侧主轨电路、小轨电路发送信号。接收器除接收本主轨电路频率信号外，还同时接收相邻区段小轨电路的频率信号。接收器采用DSP数字信息处理技术，将接受到的两种频率信号进行快速傅氏变换（FFT)，获得两

12、种信号能量谱的分布。接收器用于接收主轨电路信号，并在检查所属调谐区小轨电路状态（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)。ZPW-2000A主要由室内与室外构成。3.2.1 室外部分室外设备包括电气绝缘节、电气一机械绝缘节、匹配变压器、补偿电容。电气绝缘节由调谐单元、空心线圈及29m钢轨组成，用于实现两轨道电路的电器隔离。调谐单元BA是由电感线圈和电容器组成的二端网络。调谐单元BA设于一个白色聚酯盒内，为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。空心线圈S

13、VA由直径1.53mm的19股铜线绕成，无铁芯，带有中间抽头。单圈可通过100A电流，全圈可通过200A电流，空心线圈SVA主要用来平衡两根钢轨间的不平衡牵引回流。空心线圈SVA设在电气调谐区中间，还可以参与和改善调谐区的工作，保证维修的安全，可以做扼流变压器用。匹配变压器按传输通道参数和载频频率进行设计，以实现跪倒与SPT铁路数字信号电缆的匹配连接，获得最佳的传输效果。补偿电容的作用是保证轨道电路传输距离；保证接收端信号有效信干比；实现了对断轨状态的检查；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。3.2.2 室内部分室内设备包括发送器、接收器、衰耗器和电缆模拟网络等。发送器、

14、接收器、衰耗器安装在移频柜上，电缆模拟网络等安装在综合柜上。 移频柜： 概述移频柜分为区间移频柜和站内移频柜，区间移频柜的布置原则和排列要求在 移频柜的布置中，离车站最远的轨道区段放在第一个位置。下行放上排，上行放下排。发送采用N+1设备放在站内移频柜，上、下行各备用一个。接收采用成对接收相互热机备用工程设计中，仅考虑移频柜中上下两位置同时设有接收设备。实际工程中若出现上下两位置仅有一个接收设备时应增加接收设备，使其成对。移频柜设备状态表示由于轨道占用红灯设置在衰耗盘上，只要将移频架设备按照线路闭塞分区顺序在移频架上布置，通过衰耗盘轨道占用红灯指示即可反映列车在线路上的行进情况。 接收器与发送

15、器： 发送器的作用主要是用来产生高精度、高稳定性的移频信号，产生足够功率的输出信号，额定输出功率70W（400负载），最大输出功率105W，调整轨道电路，可根据轨道电路的具体情况，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，故障时发出警报及n+1冗余运用的转换条件。 发送器用于产生高稳定高精度的移频信号源，采用微电子器件构成。该设备中，考虑了同一载频、同一低频控制条件下，双CPU电路。为实现双CPU的自检、互检，两组CPU及一组用于产生FSK移频信号的可编程控制器各自采用了独立的石英晶体源。发送设备的放大器均采用了射极输出器方式构成，防止故障时功出电压的升高。设备考

16、虑了对移频载频、低频及幅度三个特征的检测。两组CPU对检测结果符合要求时，以动态信号输出通过“安全与门”控制执行环节发送报警继电器（FBJ）将信号输出。系统采用N+1冗余设计。故障时，通过FBJ接点转至“+1”FS。发送器“N+1”冗余系统，接收器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”。 接收器为无选频方式，接受到对应本闭塞分区的载频信号，不论何种低频信号调制，都使用轨道继电器吸起，相当于一个电子继电器。 接收器的作用有：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

17、路的检查条件，动作轨道继电器。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。检查轨道电路完好，减少分路死区长度，还用接收门限控制实现对BA断线的检查。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付氏变换，获得两种信号能量谱的分布，并进行判决。 发送器故障表示灯闪动次数含义可能的故障点1低频编码条件故障低频编码条件断线或混线；相应的光耦被击穿或断线；相应的稳压管二极管被烧断或击穿2供出电压检测故障负载短路；功放电路故障；滤波电路故障；其它故障引

18、起3低频频率检测故障JT3或JT4或JT16故障；J1断线4上边频检测故障JT3或JT4或JT16故障；J1断线5下边频检测故障JT3或JT4或JT16故障；J1断线6型号选择条件故障型号选择条件断线或混线；相应的光耦击穿或断线；相应的稳压管二极管被烧断或击穿7载频编码条件故障载频编码条件断线或混线；相应的光耦被击穿或断线 接收器故障表示闪动次数含义可能的故障点1CPU故障RAM故障；CPU内部RAM故障2主机载频故障载频输入条件没有或有两个及以上；相应的光耦被击穿3备机载频故障载频输入条件没有或两个及以上；相应的光耦被击穿4通信故障CPLD故障或另一个CPU故障5安全与门1故障安全与1输出电

19、路故障6安全与门2故障安全与2输出电路故障7安全与门3故障安全与3输出电路故障8安全与门4故障安全与4输出电路故障9EPROM故障衰耗器： 衰耗器在使用中有两种类型，ZPW.PS型与ZPW.PS1型。无论ZPW.PS型还是ZPW.PS1型，其作用、原理都基本一样。两者仅在测试塞孔引出方面有差异。 衰耗器的作用：用作对主轨道电路的接收端输出电平调整；对小轨道电路的调整；给出有关发送、接收用电源电压、发送攻出电压；给出发送，接收故障报警和轨道占用指示灯等；提供检测条件。电缆模拟网路： 电缆模拟网络的作用是调整区间轨道电路传输的特性，可视为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

20、实际电缆总距离为10km，以便于轨道电路在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，送守端成对使用，设有横、纵向防雷组合防止电缆上感应的强电损坏室内设备。第四章 ZPW-2000A无绝缘移频轨道电路设备故障处理作业指导4.1 主题内容及适应范围本作业指导规定了ZPW2000无绝缘移频轨道电路设备故障处理流程、内容及相关标准。本作业指导适用于现场信号工对ZPW-2000A无绝缘移频轨道电路设备故障处理工作。站内一体化轨道电路因有机械绝缘节，其故障处理不需要考虑小轨以及调谐区因素，测试电气参数判断故障同本作业指导。4.1.1 作业目的 处理轨道电路红光带

21、故障。4.1.2 作业流程图 故障信息受理故障登记故障处理检查实验消记汇报4.1.3 故障处理程序、项目、内容及相关标准序号工作项目工作内容及标准关键控制点一故障信息受理1.工区值班员接到车站值班员鼓掌通知后应立刻赶到运转室，通过控制台和调监查看相关信息，汇报车间值班干部、工区工长。2.段调度接到故障通知后，按规定通知段应急指挥组、专家组成员及车间主任。故障信息（包括时间、地点和影响情况）汇报段调度、车间值班干部、工区工长二故障登记信号值班人员根据故障影响范围，在行车设备检查登记簿上登记停用设备进行处理，经车站值班员签认后方可进行故障处理。按规定做好登记要点工作。涉及影响临站，请临站信号值班员

22、登记要点。三故障处理故障现象：控制台或调监显示站内某一轨道区段或区间某一闭塞分区红光带确认设备类型1.室内判断处理1.1 一个区间轨道电路出现红光带，根据ZPW2000A无绝缘轨道电路接收端影响两个区段的特性，可判断故障在发送端、主轨道或室内接收设备上。1.2 含有中继的区段红光带时，须先查看衰盘“轨道”指示灯状态判断是AG、BG哪一个区段红光带。列车运行前方的区段红光带时，后一区段也会出现红光带；但后一区段红光带时，列车运行前方的区段不会出现红光带。1.3 经确认是某一段红光带时应先测试本区段衰耗盘“轨出1”，“XGJ”电压，若“轨出1”电压低或无，“XGJ”电压正常。 断开室内综合柜零层，

23、发送电缆，测试发送电压是否正常，若发送电压不正常的是室内设备故障。继续测试防雷模拟网络盘各测试孔电压，与日常测试数据对比进行判断：若电缆侧电压正常，则是防雷模拟网络盘至综合柜零层发送端子之间通道故障；若电缆测电压不正常设备测电压正常，则是防雷模拟网络盘故障；若是设备测电压不正常，则是发送器与防雷模拟盘之间通道故障。测试防雷模拟网络盘是应注意查看防雷元件状态。1.4测试本区段衰耗盘“轨出1”电压正常、“XGJ”电压不正常时。1.41 对于非分界点区段，继续测试列车运行前方相邻区段衰耗盘“XG”电压，若电压正常，则是该衰耗盘“XG”至本区段衰耗盘“XGJ”间连接电路故障，重点检查QZJF、QFJF

24、继电器状态及接点条件。若测试列车运行前方相邻区段衰耗盘“XG”电压不正常，则测试该衰耗盘“轨出2”电压，若电压正常，则是该衰耗盘故障，若“轨出2”电压低，“轨入”小轨道信号电压也低，则室外重点检查实体轨道电路靠近送端的5个补偿电容以及小轨道区段是否断轨，若“轨出2”电压低，“轨入”小轨道信号电压正常，室内检查该衰耗盘小轨道接收电平封线及衰耗盘。1.42 对于分界点区段，在按照A步骤查找列车运行前方邻站相邻区段衰耗盘外的同时，应查看站联电路XGJ（邻）继电器状态，若XGJ（邻）吸起，则是经XGJ(邻）前接点送到本区段衰耗盘“XGJ”24伏电源电路故障；若XGJ(邻）落下，则测试综合柜零层相应站联

25、电缆电压，若电压正常，则是综合柜零层至XGJ（邻）间电路故障或XGJ（邻）本身故障。若综合柜零层相应站联电缆电压无，对方站测试站联条件电源已送到综合柜零层，则是站联电缆故障。若对方站判断是XGJ为励磁吸起，则对方站进行上述A步骤查找，并须检查XGJ本身是否故障。1.5 测试本区段衰耗盘“轨出1”、“XGJ”电压都正常，继续测试衰耗盘“GJ”电压，若不正常，进一步测试“GJ(Z)”、“GJ(B)”电压正常，则是衰耗盘故障；1.6 衰耗盘“GJ”电压正常，则是衰耗盘“CJ”输出端至QCJ励磁线圈间电路故障或CJ励磁电路故障以及QCJ、CJ继电器故障。2.室外设备故障处理2.1 经确认是某一区段红光

26、带时应先测试本区段衰耗盘“轨出1”，“XGJ”电压，若“轨出1”电压低或无，“XGJ”电压正常。断开室内综合柜零层发送电缆，测试发送电压是否正常，若综合柜零层发送电压正常，则是室外设备故障。2.2 测试室外轨道电路送端轨面电压，若不正常，再测试匹配变压器电缆侧端子电压，若不正常，则是室内综合柜零层发送端自至匹配变压器电缆侧端子之间的电缆通道故障。若匹配变压器电缆侧端子电压正常，则是匹配变压器故障或调谐单元故障，调谐单元内部是密封的，无法进行直观检查，可通过测试其电流来判断。若送电端轨面电压正常，则须依次往守电端测试轨面电压及补偿电容，检查是否钢轨断轨、补偿电容失效。上道作业，保持联络畅通四检查

27、实验故障处理完毕，应急处理人员应认真测试、试验。影响联锁条件时，必须按故障轨道电路类型的连锁试验检查表内容进行联锁试验动配线、更换备用电缆芯线等影响联锁安全的处理时，必须按联锁试验检查表相关内容进行联锁试验。五消记1.确认所有人员、机具、材料全部撤离至安全地带。2.确认故障设备试验良好，显示无异常。3.驻站联络员办理销点手续，结束联络工作。确认人员、机具、材料、全部撤离。六汇报故障处理完毕，现场故障处理人员应在10分钟内详细向段调度汇报故障处理时间、处理经过和原因。4.1.4 人生安全控制措施按照“作业人身安全防护”的相关要求执行。结论 通过这次毕业论文，使我对大学所学的知识有一个系统性的回顾

28、，进一步巩固了所学理论知识，同时让我对ZPW-2000A的各种技术标准、维修故障以及日常养护有了一个全新的认识。最重要的是通过本次毕业论文锻炼了自己的见解能力，夯实了理论基础，也掌握了一种新的学习方法。我认为在故障处理过程中必须要有简明的思路，避免重复操作，节省时间。选取最优点测试，一忌思路不清，二忌控制台现象确认清，三忌室内外区分不清。只要能掌握正确的方法，一切便可以迎刃而解要有简明的思路，避免重复操作，节省时间。选取最优点测试，一忌思路不清，二忌控制台现象确认清，三忌室内外区分不清。只要能掌握正确的方法，一切问题便可以迎刃而解。随着铁路技术的不断更新、发展，对铁路信号设备安全要求大大提高，

29、只有不断学习，才能适应设备发展的需要，才能保证铁路信号的安全，保障铁路行车安全，为铁路跨越式发展做出最大的努力。参考文献1 林瑜筠 区间信号自动控制 中国铁道出版社2信号标准化作业指导书 广州铁路（集团）公司怀化电务段3铁路信号技术及应用 中国铁道出版社4信号工联锁、列控与区间信号设备维修 中国铁道出版社5信号工通用基础知识 中国铁道出版社参考文献1.铁路信号基础 主编 林瑜筠2.铁路信号设计与施工主编 阮振铎3.铁路信号设备故障分析与处理主编 袁成华4.车站信号自动控制 主编 王永信5.区间信号自动控制 主编 林瑜筠6.技规 中国铁路出版社 7.广铁集团标准化作业指导书广铁集团公司电务处8.铁路信号技术与应用 广铁集团公司电务处