ZPW-2000A培训教材

ZPW-2000A无绝缘轨道电路介绍主要内容第一章概述第二章原理说明第三章设备结构及使用第四章站内轨道电路预叠加电码化第五章测试仪器仪表第一章概述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。该系统于2002年10月在北京地铁五三站经过试验验证，系统也适用于城市轻轨及地下铁道。一、主要技术特点1、充分肯定、保持UM71无绝缘轨道电路技术特点及优势。2、解决了调谐区断轨检查，实现轨道电路全程断轨检查(断轨是指电气折断）。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、低道碴电阻传输长度要求，又提高了一般长度轨道电路工作稳定性。9、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。10、采用长钢包铜引接线取代75mm2铜引接线，利于维修。11、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；12、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。二、主要技术条件1环境条件ZPW-2000A型无绝缘移频轨道电路设备在下列环境条件下应可靠工作：周围空气温度：室外：-40℃～+70℃；室内：-5℃～+40℃周围空气相对湿度：不大于95%（温度30℃时）大气压力：70.0kPa～106kPa（相对于海拔高度3000m以下）2发送器低频频率：10.3+n×1.1Hz，n=0～17即：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。载频频率下行：1700-11701.4Hz上行：2000－12001.4Hz1700-21698.7Hz2000－21998.7Hz2300-12301.4Hz2600－12601.4Hz2300-22298.7Hz2600－22598.7Hz频偏：±11Hz输出功率：不小于70W3接收器轨道电路调整状态下：主轨道接收电压不小于240mV;主轨道继电器电压不小于20V（1700Ω负载，无并机接入状态下）;小轨道接收电压不小于42mV;小轨道继电器或执行条件电压不小于20V（1700Ω负载，无并机接入状态下）。4工作电源直流电源电压范围：23.5V～24.5V；设备耗电情况：发送器在正常工作时负载为400Ω，功出为1电平的情况下，耗电为5.55A；当功出短路时耗电小于10.5A；接收器正常工作时耗电小于500mA。表1轨道电路传输长度1.0Ω·km0.6Ω·km0.5Ω·km0.4Ω·km0.3Ω·km1700Hz15008246745744242000Hz15008246745744242300Hz15008246245244242600Hz1460774624524424道碴电阻传输长度m载频5轨道电路分路灵敏度为0.15Ω，分路残压小于140mv（带内）。主轨道无分路死区；调谐区分路死区不大于5m；有分离式断轨检查性能；轨道电路全程断轨，轨道继电器可靠落下。传输长度见表1。6系统冗余方式发送器采用N+1冗余，实行故障检测转换。接收器采用成对双机并联运用。第二章原理说明一、系统构成及原理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、匹配变压器、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，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2-1，Δ为补偿间距。设备构成：发送器ZPW·F接收器ZPW·J衰耗盘ZPW·S电缆模拟网络盘ZPW·ML匹配变压器ZPW·BPL调谐单元ZW·T空心线圈ZW·XK机械绝缘空心线圈ZPW·XKJ网络接口柜ZPW·GK-2000A/T电缆模拟网络组匣ZPW·XML/T补偿电容ZPW·CBG无绝缘移频自动闭塞机柜ZPW·G-2000A/T空芯线圈防雷单元ZPW·ULG/ZPW·ULG1钢轨引接线区间载频设置：1700-12300-11700-22300-21700-12300-12000-22600-22000-12600-12000-22600-2列车运行方向甲站乙站6G5G4G3G2G1G移频轨道电路信息发送信息接收列车运行方向：X行机车显示：LLLUUHU地面显示：LLLUUH5G4G3G2G1G1700-12300-11700-22300-21700-12300-111.4Hz11.4Hz11.4Hz13.6Hz16.9Hz29Hz2000-22600-22000-12600-12000-22600-2S行ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞系统系统框图24V直流电源屏低频控制条件发送器防雷与电缆模拟网络电缆匹配变压器室外送端BA1／BA2室外受端BA1／BA2防雷与电缆模拟网络衰耗器接收器匹配变压器正反向控制补偿电容1室外设备构成调谐区调谐区按29m设计，设备包括调谐单元及空芯线圈，其参数保持原“UM71”参数。功能是实现两相邻轨道电路电气隔离。F1F229m电气绝缘节原理图空芯线圈调谐单元调谐单元机械绝缘节由“机械绝缘节空芯线圈”（按载频分为1700、2000、2300、2600Hz四种）与调谐单元并接而成，其节特性与电气绝缘节相同。匹配变压器一般条件下，按0.3～1.0Ω·km道碴电阻设计，实现轨道电路与SPT传输电缆的匹配连接。补偿电容根据通道参数并兼顾低道碴电阻道床传输，选择电容器容量。使传输通道趋于阻性，保证轨道电路具有良好传输性能。传输电缆采用SPT型铁路信号数字电缆，线径为Φ1.0mm，总长10km调谐区设备与钢轨引接线采用3700mm、2000mm钢包铜引接线各两根构成。用于调谐单元、空芯线圈、机械绝缘节空芯线圈等设备与钢轨间的连接。2室内设备构成•发送器：用于产生高精度、高稳定、一定功率的移频信号。系统采用发送N+1冗余方式。故障时，通过FBJ接点转至“＋1”FS。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”。该“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通过（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之一。XG、XGHGJGJXGJXGJHG、GHG、GHXG、XGH调谐区短小轨道本轨道电路邻轨道电路主轨道JSFSCPU2CPU1JSCPU2CPU1主轨道和小轨道检查原理图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（XG、XGH）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。系统采用接收器成对双机并联冗余方式。•衰耗器用于实现主轨道电路、小轨道电路的调整。给出发送和接收器故障、轨道占用表示及其它有关发送、接收用＋24V电源电压、发送功出电压、接收GJ、XGJ测试条件等。防雷电缆模拟网络电缆模拟网络设在室内，按0.5、0.5、1、2、2、2×2km六节设计，用于对SPT电缆长度的补偿，电缆与电缆模拟网络补偿长度之和为10km。3系统防雷系统防雷由两部分构成：室内防雷：该防雷设在室内发送端和接收端，实现对从电缆引入雷电冲击的横向、纵向防护。室外防雷：对钢轨引入雷电冲击进行保护。横向防护防雷单元设在匹配变压器轨道输入端。纵向防护防雷单元设在空芯线圈中心线与地之间。完全横向连接处不设防雷单元。二、设备原理说明1发送器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。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（装死或称休眠保护）。载频编码条件低频编码条件CPU1CPU2移频发生器控制与门滤波器功率放大安全与门图2-3发送器原理框图（1）低频和载频编码条件读取采用动态检测读取方式，确保故障安全：电路设有读取光耦和控制光耦。24V电源通过继电器编码条件，送至读取光耦和控制光耦电路，产生方波信号，实现低频和载频编码条件读取。读取光耦024编码条件电源+24V控制光耦AB+5V+5V读取点（输出至CPU）控制点（自CPU输出）编码继电器接点编码条件读取电路（2）微处理器、可编程逻辑器件采用双CPU、双软件、双套检测电路、闭环检查。CPU采用80C196，CPU1控制产生移频信号。CPU1、CPU2同时对输出移频信号的低频、载频及幅度特征的检测。FPGA可编程逻辑器件，构成移频信号发生器，并行I/O扩展接口、频率计数器等。（3）移频信号产生低频和载频编码条件通过并行I/O接口分别送至两个CPU，经判别是否有，且只有一路。条件满足后，CPU1通过查表得到编码条件所对应的上、下边频数值，控制移频发生器，产生相应的FSK移频信号。FSK信号由CPU1自检，CPU2进行互检，检测符合条件后，两CPU各产生一个控制信号，经过“控制与门”，将FSK信号送至低通滤波器。条件不满足时由两个CPU构成故障报警。（4）安全与门电路为确保发送器“故障--安全”，专门设计两个分立元件构成的具有“故障--安全”保证的“安全与门”，对CPU1、CPU2输出的方波动态信号进行检查。确认两路方波动态信号同时存在后，执行继电器FBJ吸起。数字电路1数字电路2安全与门执