ZPW2000R型理论

ZPW-2000R型移频轨道电路学习资料北京西电务段三家店车间目录总体技术条件系统结构系统性能及特点软件的实现方法实现方式系统功能及原理基本设备功能及用途结束语总体技术条件适应环境环境温度：室内设备-5℃～+40℃；室外设备-40℃～+70℃；相对湿度：不大于95%(温度为30℃时)；大气压力：70kPa～106kPa（相当于海拔高度3000米以下）；周围无腐蚀气体,无引起爆炸危险性的有害气体。系统技术条件载频类型中心频率（Hz）载频类型中心频率（Hz）1700Hz(F1)1701.42300Hz(F1)2301.41700Hz(F2)1698.72300Hz(F2)2298.72000Hz(F1)2001.42600Hz(F1)2601.42000Hz(F2)1998.72600Hz(F2)2598.7下一页系统技术条件低频调制频率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共18种。载频频偏为△f=±11Hz。接收参数a）吸起门限：193mV～217mV；b）落下门限：≥170mV；c）吸起时间：2.6s～3.5s；d）落下时间：2.0s～2.5s;e）检查启动值：440mV～460mVf）检查落下值：原调整值的80%～85%。下一页系统技术条件发送功率区间功放最大输出功率为70W（负载电阻为400Ω），分1、2、3、4、5五挡。电源额定功耗采用DC48.0V，区间每个信号点最大功耗200W。站内每套发送设备最大功耗150W；采用AC220V，智能通信单元的最大功耗250W。区间散热单元每台的功耗99W，站内散热单元每台的功耗132W。机车信号接收电流轨道电路在最不利条件下，用0.15Ω电阻分路，当载频频率为1700Hz、2000Hz、2300Hz时，机车信号入口电流不小于500mA,当载频频率为2600Hz时，不小于450mA。下一页轨道电路可靠工作电压和分路残压主轨道在调整状态最不利条件下，主接入工作电压应不小于240mV；在分路状态最不利条件下，主轨道内任意点用0.15Ω电阻分路时，接收分路残压应不大于140mV。调谐区在调整状态下，调接入工作电压应不小于750mV，不大于850mV；调谐区内发送调谐单元处用0.15Ω电阻分路时，调接入分路残压应不大于170mV。轨道电路工程运用的传输长度在道碴电阻为1.0Ω·Km，分路电阻为0.15Ω时，在满足规定的调整和分路工作状态，送受端电缆长度为10km条件下，轨道电路的工程传输长度为1400m。下一页系统技术条件系统技术条件载频（Hz）补偿电容（μF）传输长度（m）1700401400200033140023003014002600281400道碴电阻1.0Ω·Km等间距均补工程使用传输长度下一页下一页技术条件•可满足区间列车双方向追踪运行的运用要求。•适用于非电气化及交流电气化牵引区段。在交流电气化牵引区段运用，满足牵引电流小于等于1000A，其钢轨电流不平衡系数小于等于10%。•信号传输电缆采用铁路内屏蔽式数字信号电缆（型号：SPT-P系列）。•轨道电路应满足调整、分路、断轨检查及机车信号接收四种状态的要求。•本轨道电路区段发送BA端（或接收BA端）轨面电压，与其经电气绝缘节传输至相邻区段接收BA端（或发送BA端）轨面电压的比值大于15。•系统电源DC48.0V±1.0V。（智能通信单元与散热单元供电的电源AC176V～AC253V）•设备具备自检和在先监测联网功能。•自诊断监测设备通信CAN总线，内部遵循CAN2.0标准通信协议，波特率为50K，传输距离为500米；对微机监测遵循CAN1.0标准通信协议，波特率为250K，传输距离为100米。开关量采集周期为250ms。返回首页适用标准•设备应符合TB/T2852-1997《轨道电路通用技术条件》标准要求。•设备应符合《ZPW-2000系列无绝缘轨道电路技术条件（暂行）》的要求。•设备安全完善度等级划分等同于EN50128、EN50129标准的规定。•设备电磁兼容性应符合TB/T3073-2003《铁道信号电气设备电磁兼容性试验及其限值》标准三级要求。•设备应符合TB/T3074-2003《铁道信号设备雷电电磁脉冲防护技术条件》标准要求。•设备应符合TB/T3100《铁路数字信号电缆》标准要求。•设备自诊断监测部分满足《信号微机监测系统技术条件（暂行）》。系统结构室外部分：a)调谐区由两个调谐单元（BA1、BA2）、一个平衡线圈（SVA）、30m钢轨构成电气绝缘。b)匹配单元送、受端各一个匹配单元。c)补偿电容根据通道参数和轨道电路传输性能选择。d)传输电缆采用内屏蔽式数字信号电缆（型号：SPT-P系列）。e)引接线BA、SVA、BP可采用铜线或钢包铜线。室内部分：a)防雷单元b)电缆模拟单元总长10Km的电缆模拟网络。c)发送设备发送器：产生稳定可靠的移频信号。功放器：实现功率放大。d)接收设备滤波器：接收的主轨道信号和调谐区信号进行滤波、分离后，分两路信号单独输出。接收器：采用DSP数字信息处理技术解调处理主轨道信号和调谐区信号。e)继电联锁及方向电路f)N+1冗余转换电路下一页系统框图下一页系统电气结构图30m15m13m13m调谐区结构图下一页调谐区五点布局1、正、反向隔离度大于15倍。2、为优化传输特性，降低电气绝缘节的损耗。调谐区长度优化为30m（zpw-2000A为29m），通过调整BP变比实现匹配，提高极阻抗保证轨道电路传输特性（见下表）。满足2000系列的轨道电路传输极限长度1400米。下一页电气绝缘节并联谐振阻抗表频率（Hz）170020002300260030m调谐区极阻抗（Ω）2.12.32.52.726m调谐区极阻抗（Ω）1.71.92.12.3调谐区五点布局3、为了提高接收调谐区信号的可靠性，加大SVA的电感量（由33µH提高到100µH）、BA和BP分开2米。使反向传输的调谐区接收信号同主轨道信号同等电平。调谐区接收信号的工作值设在750mV~850mV。4、利用软件浮动门限的计算方法实现调谐区占用检查（5m死区）和故障检查。5、调谐区内的接收BA、发送BA断线、调谐区内断轨，由该调谐区内信号机红灯防护来实现检查。6、信号机防护内的调谐区，任意点有车占用（包括人工分路），本架防护信号机红灯（其中死区不大于5m）。返回目录调谐区五点布局系统性能及特点•调谐区的五点布局方案和软件死区检查浮动门限算法，很好的解决了调谐区检查问题。缩短了调谐区的分路死区（小于5米），实现了轨道全程断轨检查及调谐区器材断线检查。从而提高了系统的安全性。•运用DSP技术信号频率的高精度分辨能力，实现载频频率交错设计（F1、F2型）的方法，提高系统的安全性。•运用DSP技术接收实现有选频的解调方式，对非18个低频之外的低频信息具有防护能力,提高接收设备的安全性。•运用DSP频域分析的方法解决电化谐波拍频干扰导致接收设备错误动作的问题。•提高系统抗电化干扰的能力，系统在信干比小于1：1时不出现升级显示，大于1：1时应可靠工作。•电子设备发送采用“N+1”热备、接收采用“1+1”并用的冗余方式，提高了系统的可靠性和可用性。下一页系统性能及特点•信号机内方的主轨道和调谐区构成一个完整的一个闭塞分区，驱动一个轨道继电器。由本架信号机防护（在防护区段内任一点分路信号机红灯防护，调谐区内5米死区除外）。•在道碴电阻1.0Ω·km，送、受电缆长度10Km时，可实现“电气-电气绝缘”和“机械-电气绝缘”“机械-机械绝缘”区段的传输距离均达到1400m。•系统适用于电化、非电化无绝缘移频自动闭塞区段。•具有双方向追踪运行实现简单方便的特点。•一体化设计的自诊断监测系统能完成实时监测、故障预报、告警和辅助分析，并通过CAN总线向微机监测等系统传递监测和分析数据。返回首页软件的实现方法•接收软件主要工作任务数据采集、数字滤波、FFT变换；移频主信号译码、频谱分析，调谐区信号幅度计算；电化谐波干扰的防护，同载频不同类型的带内干扰的防护；各种干扰信干比计算，信号门限计算；故障检测、报警处理；CPU自检、RAM及接口自检；信息动态化处理；双CPU信息校对。•接收软件技术方案采用双CPU、双软件、二取二校核仲裁结构；双CPU输出结果经对方校核一致后，由双CPU共同输出一组安全门脉冲，向执行电路供电，使执行电路工作；CPU对外输出信号全部由软件动态化处理，不会由于外部元件故障，导致错误结果输出；CPU与RAM的数据交换均采用动态刷新或编码方式，在RAM或ROM存入的数据均有三段以上，存取以三取二为仲裁原则；软件看门狗。下一页软件的实现方法•发送软件主要工作任务接收外部编码信息；对低频、载频编码器进行编码；校对低频频率；输出移频信息采集FFT变换，频谱分析，频率精度检测；提供故障报警信息；输出安全门信息；软件看门狗。•发送软件技术方案采用双CPU、双软件、二取二校核仲裁结构；RAM、ROM中的各种信息数据均采用三段以上存、取、并三取二仲裁；各软件模块均采用出口、入口信息编码，用于校对各软件模块运行的正确性；各种信息交换均采用动态刷新及数据编码方式；CPU自检或软件各模块程序跑飞，由软件看门狗关闭系统，由硬件复位才能重新启动。返回首页实现方式载频防护实现方式调谐区的防护方法SVA参数的确立依据调谐区死区检查方法调谐单元断线/轨检查方法调谐区故障检查的条件补偿电容布置方法及轨道电路一次性调整方法故障安全方法设备故障检测方式返回首页载频防护实现方法相邻闭塞分区由不同载频交错防护。1700Hz、2300Hz交错排列；相同载频、相同类型的区段由相隔三个闭塞分区的距离来防护。1700HzF1（G1）与下一个1700HzF1（G5）间相隔G2、G3、G4轨三个区段，G1轨发送信号无法传到G5轨的接收端；相同载频、不同类型的区段由F1、F2不同类型来防护。1700HzF2（G3）与1700HzF1（G5）相隔一个区段。即使G3轨发送信号传到G5轨的接收端，因G5轨收到的是同载频、不同类型的信号而不译码来防护。列车运行方向1700F12300F11700F22300F21700F12300F11700F2G1G2G3G4G5G6G7JFJFJFJFJFJFJF返回目录调谐区与信号机的防护关系：由于信号机设在调谐区内FBP与SVA间，且距FBP2米处，即该信号机防护的区段，由内方调谐区和主轨道区两部分组成。其中信号机内方的调谐区占用检查，防护方案有以下两种。方案一：前一区段信号机A内方调谐区A和后方的主轨道B作为一个区段，由信号机B防护。即当信号机A防护内方的调谐区A有车占用时，信号机A没有检查防护功能，而使其后方的防护信号机B红灯，来实现信号机A内方的调谐区占用检查。但这种方法不能从根本上解决死区检查。因为在信号机A的内方调谐区A内有小车占用时，信号机A仍为允许信号，而后方信号机B红灯。此时如果后续列车行至红灯前停车，两分钟后进入红灯防护区段继续运行，就会看到前方信号机A显示的允许信号。此时信号机A内方调谐区A内有小车占用得不到检查，仍存在20m以上的死区段。方案二：信号机A内方的调谐区A和主轨道A作为一个区段均由信号机A来防护。当信号机A防护内方调谐区A或主轨道A有车占用时，防护该区段的信号机A红灯，即可避免方案一存在的问题。调谐区的防护方法下一页本系统采用方案二，将信号机A内方的调谐区A和主轨道A两部分作为一个完整轨道电路区段处理，均由信号机A来防护。返回目录调谐区的防护方法SVA参数的确立依据SVA参数的确立依据1、提高传输信号的阻抗，减少调谐区反向信号传输的损耗。2、减少SVA断线故障对调谐区工作状态的影响,有利于BA故障检测。3、满足原系统的牵引电流的回流和平衡。提高SVA的电感量（由33µH改为100µH）的分析1、载频1700Hz时，SVA电感