ZPWA型无绝缘移频自动闭塞设备毕业论文.docx

1、ZPWA型无绝缘移频自动闭塞设备毕业论文第1章 绪论我国铁路正向重载、高速和高密度方向发展，原有的铁路信号已不适应发展需要，为适应铁路运输的需要，实现“跨越式发展”的目标，铁道部确定了无绝缘轨道电路作为铁路自闭的发展方向。ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞设备是在继承法国UM71系统设备和WG-21A型设备优点的基础上，结合国情通过优化传输参数达到提高系统安全性、系统传输性能、系统可靠性及降低工程造价的目的。因此，ZPW-2000A型以其高可靠性、优良性成为目前我国铁路自闭设备的“领头军”，在国内进行推广使用。天津电务段已于2005年5月在天西杨柳青间开通使用了该设备，对其在现场闭塞分区的

2、应用情况，包括设备间的电路连接、低频信息的发送条件、发送的低频含义、区间通过信号机的点灯条件、机车信号的信息定义、参数测试等内容，针对这些应用问题展开分析，对推广使用该设备具有一定的现实意义。第2章 几种移频制式轨道电路的对比1、绝缘节、载频、低频、频偏对比序号轨道电路类型绝缘节载频（HZ）低频（个）频偏（HZ）1ZP-89有绝缘550、650、750、8508552ZP.Y-18有绝缘550、650、750、85018553ZP.W-18无绝缘550、650、750、85018554UM71无绝缘 1700、2000、2300、260018115ZPW-2000A无绝缘1700-1、1700

3、-22000-1、2000-22300-1、2300-22600-1、2600-218112、可靠性、安全性、抗干扰性、室内测试系统对比序号轨道电路类型可靠性安全性抗干扰性（信干比）室内测试系统1ZP-89双机1.06分路灵敏度小于1:1检测盘2ZP.Y-18双机0.06分路灵敏度小于1:1发送盘接收盘3ZP.W-18发送N+1接收1+10.06分路灵敏度小于1:1发送盘接收盘4UM71单机调谐区内：无断轨检查分路死区20mm7:1发送盘接收盘5ZPW-2000A发送N+1接收0.5+0.5有全程断轨检查分路死区5mm1:1衰耗盘第3章 ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞的特点1、设备简况

4、ZPW-2000A型无绝缘轨道电路，是在法国UM71无绝缘轨道电路技术引进及国产化基础上，结合国情进行提高系统安全性、系统传输性能及系统可靠性的技术再开发。前者较后者在轨道电路传输安全性、传输长度、系统可靠性以及结合国情提高技术性能价格比、降低工程造价上都有了提高。ZPW-2000A型无绝缘轨道电路系统，与UM71无绝缘轨道电路一样采用电气绝缘节来实现相邻轨道电路区段的隔离。电气绝缘节长度改进为29m，电气绝缘节由空芯线圈、29m长钢轨和调谐单元构成。调谐区对于本区段频率呈现极阻抗，利于本区段信号的传输及接收，对于相邻区段频率信号呈现零阻抗，可靠地短路相邻区段信号，防止了越区传输，实现了相邻区

5、段信号的电气绝缘。同时为了解决全程断轨检查，在调谐区内增加了小轨道电路。ZPW-2000A型无绝缘轨道电路分为主轨道电路和调谐区小轨道电路两部分，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表示不同含义的低频调制的移频信号，该信号经电缆通道（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，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受电端，然后经调谐单元、匹配单元、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

6、，本区段接收器同时接收到主轨道移频信号及小轨道电路继电器执行条件，判决无误后驱动轨道电路继电器吸起，并由此来判断区段的空闲与占用情况。该系统“电气电气”和“电气机械”两种绝缘节结构电气性能相同。现按“电气机械”结构进行系统原理介绍，系统原理构成见图1，为补偿间距。图1 ZPW-2000A型无绝缘轨道电路系统构成2、ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞系统特点2.1解决了调谐区断轨检查，实现轨道电路全程断轨检查。2.2减少调谐区分路死区。2.3实现对调谐单元断线故障的检查。2.4实现对拍频干扰的防护。2.5通过系统参数优化，提高了轨道电路传输长度。2.6提高机械绝缘节轨道电路传输长度，实现与电

7、气绝缘节轨道电路等长传输。2.7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。2.8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。2.9采用长钢包铜引接线取代75mm2铜引接线，利于维修。2.10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；2.11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余。3、ZPW-2000A型无绝缘移频自动

8、闭塞的信息特征3.1载频频率为8个：下行：1700-1 1701.4 Hz 上行：20001 2001.4 Hz 1700-2 1698.7Hz 20002 1998.7Hz 2300-1 2301.4Hz 26001 2601.4Hz 2300-2 2298.7 Hz 26002 2598.7 Hz3.2频偏：11 Hz3.3输出功率：105W（400负载）3.4低频频率：10.3+n1.1Hz ，n=017即：10.3 Hz、11.4 Hz、12.5 Hz、13.6 Hz、14.7 Hz、15.8 Hz、16.9 Hz、18 Hz、19.1 Hz、20.2 Hz、21.3 Hz、22.4

9、Hz、23.5 Hz、24.6 Hz、25.7 Hz、26.8 Hz、27.9 Hz、29 Hz。低 频代 码信 息 含 义11.4F17L13.615LU14.7F14U216.9F12U18F11UU19.1F10UUS20.2F9U2S24.6F5HB26.8F3HU天津电务段使用的低频信息见表1： 第4章 ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞系统构成1、电气绝缘节及调谐单元电气绝缘节长29m，在两端各设一个调谐单元，对于较低频率轨道电路（1700Hz、2000Hz）端，设置L1、C1两元件F1型调谐单元；对于较高频率轨道电路（2300Hz、2600Hz）端，设置L2、C2、C3三元件

10、的F2型调谐单元。f1（f2）端调谐单元的L1C1（L2C2）对f2（f1）端的频率为串联谐振，呈现较低阻抗,称“零阻抗”,相当于短路,阻止了相邻区段信号进入本区段。f1（f2）端调谐单元对本区段的频率呈现电容性，并与调谐区的钢轨、空心线圈的综合电感构成并联谐振，呈现高阻抗，称“极阻抗”，相当于开路，减少了对本区段信号的衰耗。调谐单元与空心线圈、29m钢轨电感等参数配合，实现了两个相邻轨道电路信号的隔离，即完成“电气绝缘节”功能。2、空芯线圈逐段平衡两钢轨的牵引电流回流，实现上下行线路间的等电位连接，改善电气绝缘节的Q值，保证工作稳定性。该线圈用191.53mm电磁线绕制，其截面积为35mm2

11、，电感约为33H，直流电阻4.5m。中间点引出线作等电位连接用。空芯线圈设置在29m长调谐区的两个调谐单元中间，由于它对50HZ牵引电流呈现很小的交流阻抗（约10 m），即可起到平衡牵引电流的作用。设I1、I2有100A不平衡电流，可近似将空芯线圈视为短路，则有I3=I4=(I1+I2)/2=450A。由于空芯线圈对牵引电流的平衡作用，减少了工频谐波干扰对轨道电路的影响。对于上、下行线路间的两个空芯线圈中心线可等电位连接，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、机械绝缘节空芯线圈按电气绝缘节29m钢轨及空心线圈等效参数设计。该机械节空心线圈分四种频率，与相应频率调谐单元相并联，

12、可获得与电气绝缘节阻抗相同的效果。用在车站与区间衔接的机械绝缘处。4、发送器4.1用途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区段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。在车站适用于非电化和电化区段站内移频电码化发送。4.2电路原理介绍同一载频编码条件、低频编码条件源，以反码形式分别送入两套微处理器CPU中，其中CPU1产生包括低频控制信号Fc的移频信号。移频键控信号FSK分别送至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。功放输出的FSK信号，送至

13、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励磁，并使经过功放的FSK信号输出。当发送输出端短路时，经检测使“控制与门”有10S的关闭。5、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。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

14、主机，且并联接至B并机。B主机输入接至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主机相应执执行对象。6、衰耗盘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、接收用电源电压、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。主轨道输入电路：主轨道信号V1、V2自C1、C2变压器B2输入，B2变压器阻抗约为3655（17002600Hz），以稳定接收器输入阻抗，该阻抗选择较低，利于抗干扰。变压器B2其匝比为116：（1146）。次级通过变压器抽头连接，可构成1146共146级变

15、化。短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A11A23端子，反方向调整用C11C23端子，负载阻抗为3.3k。为提高A/D模数转换器的采样精度，短小轨道电路信号经过1:3升压变压器B4输出至接收器。发送工作灯、接收工作灯均将发送、接收报警条件接入，直接接通有关发光二极管，并构成报警接点条件（BJ-1、BJ-2、BJ-3）。轨道占用灯通过GJ继电器条件采样，当GJ断电时，光耦受光器端关闭，轨道占用灯L4接通。7、防雷模拟网络盘用作对通过传输电缆引入室内雷电冲击的横向、纵向防护。通过0.5、0.5、1、2、2、

16、22km六节电缆模拟网络，补偿SPT数字信号电缆，使补偿电缆和实际电缆总长度为10km，以便于轨道电路的调整和构成改变列车运行方向。8、匹配变压器匹配变压器用于钢轨对SPT电缆的匹配连接，变比为1：9，L1用作对电缆容性的补偿，并作为送端列车分路的限流阻抗。C1、C2电解电容按同极性串接，形成无极性，在直流电力牵引中用于隔离直流（如地下铁道）。V1、V2接至钢轨，E1、E2接至SPT电缆。F为带劣化指示的防雷单元。9、调谐区用钢包铜引接线为加大调谐区设备与钢轨间的距离，便于工务维修等原因，加长了引接线长度。其材质为多股钢包铜注油线，满足耐酸、碱，耐冻，耐磨，耐高温性能。其长度为2000mm，3

17、700mm各两根并联运用。10、补偿电容为抵消钢轨电感对移频信号传输的影响，采取在轨道电路中，分段加装补偿电容的方法，使钢轨对移频信号的传输趋于阻性，接收端能够获得较大的信号能量。另外，加装补偿电容能够实现钢轨断轨检查。在钢轨两端对地不平衡条件下，能够保证列车分路。在ZPW-2000A系统中，补偿电容容量、数量均按轨道电路具体参数及传输要求确定。11、SPT数字电缆主要电气参数：导线线径：1mm；直流电阻：47/km；线间电容：2910%nF/km。第5章 分析ZPW-2000A型移频设备四显示自动闭塞的应用随着我国铁路第五次大面积的提速，我国铁路主要干线已将部分旅客运行速度提高到140160

18、km/h，货物列车速度也提高到8590 km/h。客、货列车共线运行，列车运行速度差别大，制动距离不同，三显示自动闭塞已不能满足要求。为保证列车运行安全，特别是列车速度超过120km/h时，应采用四显示自动闭塞，将列车速度分级，并明确信号显示的速度含义，根据信号显示，列车按规定的入口和出口速度运行，以确保行车安全。四显示自动闭塞区段，列车从140Km/h以上速度制动到0，是由两个以上闭塞分区来完成的。这样可缩短闭塞分区长度，从而缩短列车追踪间隔，提高运输效率。四显示自动闭塞是在三显示自动闭塞的基础上，增加一个绿黄显示。这样，绿灯显示为运行信号，绿黄灯显示为警惕信号，黄灯显示为减速信号，红灯显示

19、为停车信号。四显示自动闭塞的出站信号机也要相应改为四显示，和区间通过信号机相一致。进站信号机也要增加绿黄显示。现分析由ZPW-2000A型无绝缘移频构成的四显示自动闭塞。为低频编码和通过信号机点灯必须设置一些继电器，这些继电器的设置视闭塞分区的位置而有所不同。接近区段的编码电路是由进站信号机的有关继电器的复示继电器和出站信号机的信号复示继电器构成，点灯电路主要是由进站信号机的有关继电器的复示继电器构成。而一般区段的低频编码和通过信号机点灯电路则主要是由次一闭塞分区和再一闭塞有关继电器的复示继电器构成。1、接近区段闭塞分区的移频自动闭塞电路这里，以周礼庄至杨柳青之间的设备为例进行说明。图3为两站

20、区间设备布置图以及发送器编码电路，243G即为接近区段。对于接近区段，其编码和所防护通过信号机的显示主要由进站信号机的有关继电器状态决定，以起到预告进站信号机的作用。同时，接近区段243G的编码电路还由杨柳青出站信号机XI的信号继电器的复示继电器LXJ2F状态决定。它们的电路如图2所示。 对应于杨柳青进站信号机XT的列车信号继电器的复示继电器LXJF2、正线继电器ZXJF2、绿黄信号继电器LUXJ、通过信号继电器TXJ、引导信号继电器YXJ、一灯丝继电器的复示继电器1DJF设复示继电器LXJ2F、 ZXJF、LUXJF、TXJF、YXJF和DJF，对应于出站信号机的列车信号继电器的复示继电器L

21、XJF2设复示继电器LXJ2F。1.1、发送编码电路发送编码电路由杨柳青进站信号机XT的五个有关继电器的复示继电器LXJ2F、ZXJF、LUXJF、TXJF、YXJF及杨柳青 出站信号机XI的的复示继电器LXJ2F构成，如图3所示。 图3 接近区段发送编码电路发送电路中检查了DJF和LXJ2F前接点。DJF的作用是只有在进站信号机灯丝完整的情况下才能发送移频信号。并联LXJ2F前接点是为了在进站信号机变换显示时不致因DJF的动作而中断发码。在发送器正常时，经检测，FBJ，由FS发码。若FS故障，则FBJ，自动改由+1FS发码。一般一个车站有一个+1FS设备。进站信号机显示、各继电器状态与发送的

22、移频信号的关系如表2所示。进站信号机显示进站各有关继电器状态出站LXJ2F发送信息码低频信号HZLXJ2FZXJFTXJFLUXJFYXJF红灯HU26.8一个红灯一个白灯HB24.6两个黄灯UU18一个黄灯U16.9一个黄灯U214.7一个绿灯一个黄灯LU13.6绿灯L11.4表2进站信号机显示与发送信息的关系需要特别分析表2中的二种情况：1.1.1当进站信号机显示一个黄灯的时候，会有两种信息发送，一种是进站停车，此时，出站信号机在关闭状态，即编码电路中的XI LXJ2F在状态，那么发送器发送16.9HZ的U码；另一种情况是进直出弯，即出站信号机在开放状态，编码电路中的LXJ2F XI在状态

23、，则发送器发送14.7HZ的U2码。1.1.2当进站信号机显示一个绿灯的时候，此时进站信号的LUXJ在状态，这是四显示自动闭塞特有的设计，不同与三显示的进站信号机的点灯电路。1.2、四显示自动闭塞区段机车信号的信息定义表2中的信息码及低频信号除往地面轨道发送外，还供给机车信号使用，使机车信号机显示相应的灯光。下面是四显示自动闭塞区段机车信号的信息定义。HU码：要求及时采取停车措施，机车信号机显示一个半红半黄色灯光。HB码：表示列车接近的进站或接车进路信号机开放引导信号或通过信号机显示容许信号，机车信号机显示一个半红半黄色闪光灯光。UU码：要求列车限速运行，表示列车接近的地面信号机开放经道岔侧向

24、位置的进路，机车信号机显示一个双半黄色灯光。U码：要求列车减速到规定的速度等级越过接近的地面信号机，机车信号机显示一个黄色灯光。U2码：要求列车减速到规定的速度等级越过接近的地面信号机，并预告次一架地面信号机显示两个黄色灯光，机车信号机显示一个带“2”字的黄色灯光。LU码：准许列车按规定速度注意运行，机车信号机显示一个半绿半黄色灯光。L码：准许列车按规定速度运行，机车信号机显示一个绿色灯光。1.3通过信号机点灯电路以243通过信号机为例说明。通过信号机点灯电路如图4所示。信号机点灯电源由区间电源屏供给。设有两个灯丝继电器DJ和2DJ，是因为绿灯和黄灯会同时点亮的缘故。在点灯电路中，243通过信

25、号机的点灯情况是由XT进站信号机的显示情况决定的。在点灯电路中接有XT进站信号机的三个继电器：LXJ2F、ZXJF、LUXJF。243通过信号机的点灯情况图4 接近区段通过信号机点灯电路XT进站信号机显示进站各有关继电器状态243通过信号机显示LXJ2FZXJFLUXJF红灯黄灯一个红灯一个白灯黄灯两个黄灯黄灯一个黄灯绿黄灯一个黄灯绿黄灯一个绿灯一个黄灯绿灯绿灯绿灯 表3 243通过信号机的点灯情况2、一般闭塞分区的移频自动闭塞电路图5 与次一闭塞分区的联系电路图一般闭塞分区根据次三个闭塞分区的状态构成编码条件，按次两个闭塞分区的状态构成信号显示条件。与次三闭塞分区的联系电路如图5所示。设1G

26、J、2GJ、3GJ分别复示图5中的295G、311G、325G的状态，以反映次三个闭塞分区的状态。2.1发送编码电路京沪线周礼庄杨柳青之间的设备为例进行说明。图6为两站间区间设备分布图及发送器编码电路，以281G为例说明ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞工作原理。 图6 发送编码电路该电路由1GJ、2GJ、3GJ接点构成。当295G有车时，发送器向281G发送HU码；车出清295G，进入311G时，发送器向281G发送U码；车出清311G，进入325G时，发送器向281G发送LU码；车出清325G时，发送器向281G发送L码。在发送器正常时，经检测，FBJ，由FS发码。若FS故障，则FBJ

27、，自动改由+1FS发码。运行前方闭塞分区状态各继电器状态发送信息低频频率HZ1GJ2GJ3GJ次三个闭塞分区空闲L11.4次三个闭塞分区被占用LU13.6次两个闭塞分区被占用U16.9次一闭塞分区被占用HU26.8表4为一般闭塞分区编码情况。2.2通过信号机点灯电路图7 一般闭塞分区通过信号机点灯电路通过信号机点灯电路如图7所示。其点灯电源由区间电源屏供给。设有两个灯丝继电器DJ和2DJ，是因为绿灯和黄灯会同时点亮的缘故。以图6中的281信号机为例说明。本闭塞分区被占用时，GJF，281信号机点亮红灯。本闭塞分区空闲，次一闭塞分区（295G）被占用时，1GJ， 281信号机点亮黄灯；次一闭塞分

28、区空闲，次两个闭塞分区（311G）被占用时，2GJ， 281信号机点亮绿灯和黄灯；次两个闭塞分区空闲时，1GJ及2GJ，281信号机点亮绿灯。通过信号机的点灯情况见表5。进路轨道状态进路轨道继电器状态通过信号机显示GJF1GJ2GJ次两个闭塞分区空闲绿灯次两个闭塞分区被占用绿黄灯次一闭塞分区被占用黄灯本闭塞分区被占用红灯 表5 通过信号机的点灯情况3、离去区段闭塞分区的移频自动闭塞电路离去区段闭塞分区与一般闭塞分区的区别在于其入口端不设通过信号机防护。发送编码电路同一般闭塞分区，也是用同方向次一闭塞分区（即第二离去区段）反映闭塞分区状态的继电器构成编码条件，其具体电路视该闭塞分区的位置即区间长

29、度而异。就接近对方站的情况来说，第一离去区段可能是一般闭塞分区，也可能是第一接近区段或是第二接近区段。是哪种闭塞分区，其运行前方闭塞分区的联系电路，就与那种闭塞分区相同。然后用这些继电器条件编码，即根据运行前方闭塞分区的状态编码。4、自动闭塞接收电路自动闭塞接收电路设有接收器，接收器的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。移频信息经轨道传送到闭塞区段的接收端，经室外调谐单元（BA）、匹配变压器（ZPW.BP）及室内防雷与电缆模拟网络组合（ZPW.PML），送到衰耗（SH），在衰耗器中实现主轨道电路、小轨道电路的调整。给出发送、接收用电源电压、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。图8 自动闭塞接收电路图8是一个以A区段为例分析接收电路的工作原理。通过衰耗器的C5、C7、C6、C8端子向A区段接收器输出主机的主轨道信号和小轨道信号，同时b5、b7、b6、b8向A区段接收器输出并机的主轨道