客专ZPW-2000A轨道电路概述及重点应用介绍

12一轨道电路概述31、中国铁路列控系统技术框架及建设规划2002年12月，在中国召开的UIC国际大会上，铁道部向世界宣布了发展中国列车运行控制系统（简称CTCS）的规划，明确了采用轨道电路实现占用检查基础设备，并传送动态实时信息的整体发展框架，C0~C4如下表所示：应用等级C0C1C2C3C4控制模式目标距离目标距离目标距离目标距离目标距离速度控制分级式分级式一次连续一次连续一次连续轨道占用检查轨道电路轨道电路轨道电路轨道电路无线定位，应答器校正地对车信息传输多信息轨道电路多信息轨道电路多信息轨道电路+点式设备；无线通信双向信息传输无线通信双向通信传输线路数据来源贮存于车载数据库贮存于车载数据库应答器提供无线通信提供无线通信提供对应ETCS级无无ETCS1级ETCS2[1]级ETCS3级所有的C3线路均已C2作为降级模式。行车指挥车站区间调度所闭塞联锁列控系统占用检查2、铁路信号系统速度限制曲线目标停车点时速(km/h)目标停车点为了提高行车效率，将钢轨线路划分为1km~2km左右长度的区段，区段内装设占用检查设备，实现该区域内的列车占用检查。3、CTCS-2区段追踪运行模拟轨道电路是信号基础安全设备，轨道电路是利用钢轨作为导体构成的电路系统，通过列车轮对与钢轨接触形成电气短路，引起接收端电气状态变化实现区段占用空闲检查。列控系统联锁系统指挥系统轨旁设备轨旁设备1、通过列车轮对短路钢轨引起接收端电气状态变化实现区段占用空闲检查3、通过钢轨电气断离造成的电气状态变化实现钢轨完整性检查2、通过钢轨回路，向车载设备传递控制信息4、什么是轨道电路轨道电路列控中心联锁系统电源电源供给电源电缆轨道占用继电接口轨道占用继电接口轨道电路信息电流耦合方式列车地面工作状态配置低频编码CAN总线车载轨道电路读取器轮对构成分路电气短路轨道电路的外接口4、什么是轨道电路电气化铁路为了检查线路占用，美国人鲁宾逊1870年发明了轨道电路，从此诞生了铁路自动信号。提高分路效果传送控制信息断轨检查提升安全性扩大适用性25Hz相敏75Hz高压不对称4信息国产移频8信息国产移频18信息国产移频18信息无绝缘UM71ZPW-2000A站内ZPW-2000A轨道电路发展各关键阶段5、轨道电路发展苏联、日本法国、日本1956~20031989年2002年2010年9按绝缘方划分：6、轨道电路分类有绝缘方式：无绝缘方式：轨道电路信号电流轨道电路信号电流106、轨道电路特点18世纪70年代发明轨道电路,拉开了铁路信号自动化控制的序幕，至今已经有140多年，其经历了从机械→电气→电子等几个发展阶段,轨道电路“长寿”的秘诀是什么？归纳如下八个特点：（1）系统结构简单：操作简单、易于设计、安装、调试、维护。（2）实时不间断的检测：实时地反映占用状态。（3）环境适应性强：符合全天候、全区域作业特点。（4）中断后快速启动：失电后可以迅速重新启动，不许认为干预。（5）固有的“故障-安全”特性：其工作具备“故障-安全”原则。（6）精准的定位：以机械绝缘节为界，定位边界精准。（7）连续控制信息实时上传：连续不间断的控制信息。（8）钢轨完整性检查：唯一具备实时检查钢轨完整性功能的系统。铁道部统一发展ZPW-2000系列轨道电路后，我院轨道电路在全路的工程中全面推广，目前在中国市场分额达到95%：既有线应用4万余公里。所有的客运专线（仅石太除外）均装备ZPW-2000A轨道电路，达1.7万公里。从近年的发展趋势来看，为统一标准、便于维护、管理，铁道部技术政策倾向于减少轨道电路的类型，发展统一的制式。既有线区间采用ZPW-2000系列，站内主要是25Hz相敏轨道电路，很快站内将由脉冲轨道电路替代。客运专线区间和站内统一采用ZPW-2000系列，新研制的ZPW-2000A站内轨道电路将成为唯一的站内统一制式。6、我国轨道电路应用现状89年技术引进消化97~00年4件事故05年大秦线站内方案05~06遂渝线无砟轨道站内一体化方案技术无砟轨道应用技术02年技术鉴定、审查07年全国第六次大提速06年普速线路轨道电路可靠性整治03年济南局示范段运用03年京广隧道群恶劣环境运用07年下辛店试验计算机编码技术09年广深四线并行干扰研究04年辅助设计软件08年京津线开通后全路全面运用11~12年分路不良整治关键技术解决客专、高铁运用新问题脉冲轨道电路技术08年审多特征脉冲轨道电路邻线干扰、断轨分析技术89年高压不对称脉冲制式技术改进07年全路站内分路不良严重12年立项进行技术优化客专应用成熟经验10年下辛店双元素轨道电路试验关键技术解决03年停止18信息统一发展ZPW-2000第二次：无砟、站内、通信控制需求注入第一次：断轨检查的需求引入第三次：解决站内分路不良需求注入把握新的市场需求+准确的实现=实现技术变革ZPW-2000轨道电路的三部曲1313二ZPW-2000A轨道电路介绍14（1）关键技术指标载频频率下行：1700-11701.4Hz1700-21698.7Hz2300-12301.4Hz2300-22298.7Hz上行：2000-12001.4Hz2000-21998.7Hz2600-12601.4Hz2600-22598.7Hz低频频率F18～F1频率分别为：10.3Hz、11.4Hz、12.5Hz、13.6Hz、14.7Hz、15.8Hz、16.9Hz、18Hz、19.1Hz、20.2Hz、21.3Hz、22.4Hz、23.5Hz、24.6Hz、25.7Hz、26.8Hz、27.9Hz、29Hz频偏：±11Hz输出功率：70W（400Ω负载）1系统构成151系统构成轨道电路的标准分路灵敏度：道砟电阻为1.0Ω·km或2.0Ω·km时，为0.15Ω；道砟电阻不小于3.0Ω·km时，为0.25Ω；可靠工作电压：轨道电路调整状态下，接收器接收电压（主轨出）不小于240mV，轨道电路可靠工作；可靠不工作：在轨道电路最不利条件下，使用标准分路电阻在轨道区段的任意点分路时（电气绝缘节内死区段除外），接收器接收电压（主轨出）不大于153mV，轨道电路可靠不工作；在最不利条件下，在轨道电路任一处轨面机车信号短路电流1700Hz、2000Hz、2300Hz不小于0.50A，2600Hz不小于0.45A。直流电源电压范围：23V～25V；机械节空心线圈调谐单元匹配单元SPT电缆电缆模拟网络站防雷衰耗器接收器Δ/2间距Δ补偿电容机械节空心线圈调谐单元调谐单元匹配单元SPT电缆电缆模拟网络站防雷衰耗器接收器匹配单元SPT电缆电缆模拟网络站防雷发送器室外室内总长10km总长10km调谐区29m小轨道GJGJ主轨道电路运行方向Δ/21系统构成（2）区间无绝缘方式轨道电路系统结构调谐区实现区段间的电气隔离等间距布置电容完成对钢轨通道的无功补偿。17（3）站内有绝缘方式轨道电路系统结构区段间用机械绝缘节分割，室内设备与区间无绝缘轨道电路相同。扼流变压器箱接收器ZPW.J-K室外室内站防雷和电缆模拟网络ZPW.ML-K冗余衰耗控制器ZPW.RS-K匹配单元ZPW.BPLN电缆总长7.5km双体防护罩适配器站防雷和电缆模拟网络ZPW.ML-K发送器ZPW.F-K匹配单元ZPW.BPLN电缆扼流变压器箱适配器带适配器扼流变压器BES(K)-1000/ZPW扼流变压器箱适配器扼流变压器箱适配器道岔轨道区段道岔轨道区段道岔轨道区段道岔轨道区段双体防护罩带适配器扼流变压器BES(K)-1000/ZPW带适配器扼流变压器BES(K)-1000/ZPW带适配器扼流变压器BES(K)-1000/ZPWFSTFST总长7.5km18室外设备：调谐匹配单元：①相邻区段隔离；②电缆与钢轨匹配连接。空心线圈：①稳定电气绝缘节阻抗；②平衡电气化牵引回流；③辅助进行防雷接地。站内匹配变压器①车站内电缆与钢轨匹配连接（4）设备构成19室内设备机柜：装设发送器、接收器和衰耗冗余控制器发送器：按控制要求输出移频键控信号。接收器：对钢轨引入信号进行解析、判断，输出区段状态。衰耗冗余控制器：完成接收信号的调整；实现主备发送器的切换。（4）设备构成20模拟网络：模拟传输电缆电气特性，实现不同位置装设的轨道电路呈现一致电气特性；完成通过电缆进入室内的纵向雷电干扰的抑制。（4）设备构成21机械绝缘节的作用：2电气绝缘节原理说明1、截断本区段信号进入相邻区段2、不短路本区段信号，使其将信号经钢轨送至接收端轨道电路信号电流发送端信号源接收端接收器22电气绝缘节绝缘节如何实现这两个功能呢？2电气绝缘节原理说明轨道电路信号电流1、截断本区段信号进入相邻区段发送端信号源接收端接收器短路2、不短路本区段信号，使其将信号经钢轨送至接收端29m调谐区?发送端信号源频率响应横横横横横横横横横fA横横横横横横横横横fB横横横横横横横横横横横横横横横横横横横2电气绝缘节原理说明调谐单元A2300Hz调谐单元B1700HzFA2300HzFB1700HzfA对FA等效电路2300HzfB对FB等效电路1700HzA区段信号B区段信号A区段B区段模糊区B信号源A接收器A信号源构成小轨道，由相邻接收器完成信号识别3基于调谐区的小轨道电路国产移频几次重大事故11997年4月28日，上海局新桥车站轨道电路钢轨接地故障，列车丧失占用检查，信号机失去防护功能。21998年济南局钢轨扣件与待更换长轨相碰，导致丧失列车占用检查，信号机失去防护功能。32000年10月下旬，郑州东—蒲田间，钢轨断轨分离，国产移频轨道电路不能检查，信号机失去防护功能，造成运行客车脱轨重大事故。42000年10月下旬，南昌局工务维修中拆除一根钢轨，轨道电路不能检查，信号机失去防护功能，再次造成运行客车脱轨重大事故。4钢轨补偿的作用除采用调谐式电气绝缘节外，在钢轨上安装补偿电容是ZPW(UM)系列的第二大特点，补偿电容减小了信号在钢轨中的损耗，对于轨道电路的调整、分路、机车信号、断轨各种状态下的功能实现和检查均起到了显著的提升作用。各种频率轨道电路选用容值：1700Hz55uF2000Hz50uF2300Hz46uF2600Hz40uF客专：25uF有电容补偿和无电容补偿轨面电压比较，衰耗相差14倍4钢轨补偿的作用防雷入电缆入“电缆模拟网络”可视为室外电缆的一个延续。机械节空心线圈调谐单元匹配单元SPT电缆电缆模拟网络站防雷衰耗器接收器Δ/2间距Δ补偿电容机械节空心线圈调谐单元调谐单元匹配单元SPT电缆电缆模拟网络站防雷衰耗器接收器匹配单元SPT电缆电缆模拟网络站防雷发送器室外室内(XGJ、XGJH)(XG、XGH)总长10km总长10km调谐区29m小轨道GJGJ主轨道电路运行方向Δ/2电缆模拟网络按0.25、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5电缆模拟的作用A并机输入A并机输出B并机输入主机并机主机并机A主机输入B主机输入A主机输出B并机输出B主机输出AGJBGJ双机原理框图接收器外线连接7接收器的成对双机并用系统框图—防雷环节防雷变压器~280V~75V~75V电化区段：~385*2非电化区段：~280V或275v8系统的防雷三ZPW-2000A站内轨道电路基于ZPW-2000A轨道电路技术，结合脉冲和移频轨道电路技术，全面提升站内安全性，全面提升站内轨道电路技术水平，构造新系统，一并克服站内几十年的难题：（1）解决站内分路不良（2）绝缘破损检查（3）断轨及扼流单端断线检查（4）股道双端回流（5）改善岔区弯股跳线缺失后的分路性能新型的移频与脉冲信号混合制式轨道电路3232新型的移频与脉冲信号混合制式轨道电路BZE10ABZE10A防雷模拟网络防雷模拟网络衰耗冗余隔离器方向切换电路脉冲移频接收器CAN总线上位机传输电缆传输电缆室内室外脉冲移频GJ扼流750m等效电缆扼流脉冲移频发送器750m等效电缆两种信号判断结果按照“与”逻辑关系驱动轨道继电器同制式轨道电路移频信号移频+脉冲混合信号两种信号通过共同通道传输新型的移频与脉冲信号混合制式轨