無絕緣移頻自動閉塞系統(tǒng)培訓(xùn)教材

1、培訓(xùn)教材ZPW-2000A 無絕緣移頻自動閉塞系統(tǒng)ZPW-2000A型無絕緣移頻自動閉塞系統(tǒng)培訓(xùn)教材（二）（側(cè)重安裝）公司施工計劃部收集整理2004 年 8 月培訓(xùn)教材ZPW-2000A 無絕緣移頻自動閉塞系統(tǒng)前言本書作為“ ZPW-2000A無絕緣移頻自動閉塞系統(tǒng)”的培訓(xùn)教材，供維修及有關(guān)技術(shù)人員使用。ZPW-2000A 型無絕緣移頻自動閉塞系統(tǒng)，是由北京全路通信信號研究設(shè)計院研制開發(fā)的。該項 目自 1998 年開始研究，在保留 UM71 無絕緣軌道電路所有技術(shù)特點的基礎(chǔ)上，提出了解決“全程 斷軌檢查 ”等四項提高無絕緣軌道電路傳輸安全性及提高軌道電路傳輸長度、 解決低道床等系統(tǒng)問題 的技術(shù)

2、方案， 2001 年對提出的技術(shù)方案進行了室內(nèi)模擬試驗及現(xiàn)場試驗， 通過了鐵道部專家組的測 試審查。 2002年 5月通過鐵道部技術(shù)鑒定， 決定在全路推廣應(yīng)用。 2002年 5月沈陽鐵路信號工廠開 始研制 ZPW-2000A無絕緣移頻自動閉塞系統(tǒng)的室外設(shè)備， 2003 年 4 月開始與北京全路通信信號研究 設(shè)計院合作， 試制 ZPW-2000A無絕緣移頻自動閉塞系統(tǒng)的室內(nèi)設(shè)備， 2003 年 9 月通過了鐵道部專家 組的測試與評估審查，取得了沈陽鐵路信號工廠生產(chǎn)的ZPW-2000A無絕緣移頻自動閉塞系統(tǒng)設(shè)備準(zhǔn)許上道運行的資格。本教材主要參考北京全路通信信號研究設(shè)計院編寫的 ZPW-2000A

3、無絕緣移頻自動閉塞系統(tǒng)工 程設(shè)計說明 ，并針對現(xiàn)場檢測維修無絕緣軌道電路系統(tǒng)設(shè)備需要編寫的。主要介紹了 ZPW-2000A 無絕緣移頻自動閉塞系統(tǒng)構(gòu)成、設(shè)備工作原理及使用說明等。由于時間緊、能力所限，錯誤、疏漏 之處難以避免，敬請讀者提出寶貴修改意見！編者2003 年 11 月ZPW-2000A 無絕緣移頻自動閉塞系統(tǒng) 培訓(xùn)教材目錄第一章 概 述 11 研制過程 12 主要技術(shù)特點 13 系統(tǒng)主要技術(shù)條件 13.1 環(huán)境條件 13.2 發(fā)送器 13.3 接收器 23.4 直流電源 23.5 軌道電路 23.6 系統(tǒng)冗余方式 2第二章 系統(tǒng)的構(gòu)成及原理說明 31 系統(tǒng)的構(gòu)成 31.1 室外部分

4、31.2 室內(nèi)部分 41.3 系統(tǒng)防雷 42 ZPW-2000A型無絕緣移頻自動閉塞系統(tǒng)電路原理 52.1 電氣絕緣節(jié) 52.1.1 作用 52.1.2 簡要工作原理 52.1.3 電氣絕緣節(jié)電路環(huán)節(jié)分析和計算 62.1.4 BA 參數(shù)舉例及分析 82.1.5 調(diào)諧區(qū)阻抗頻率特性 92.1.6 BA 工作穩(wěn)定性 92.1.7 空心線圈 92.1.8 機械絕緣空心線圈 102.1.9 匹配變壓器 112.2 發(fā)送器 112.2.1 作用 112.2.2 原理框圖及電原理說明 122.2.3 發(fā)送器“ N+1”冗余系統(tǒng)原理 162.3 接收器 172.3.1 作用 172.3.2 原理框圖及原理說

5、明 182.3.3 接收器雙機并聯(lián)運用原理 222.4 衰耗盤 242.4.1 作用 242.4.2 衰耗盤外形示意圖 242.4.3 衰耗盤面板布置圖 242.4.4 電原理說明 242.4.5 衰耗盤端子用途說明 282.4.6 衰耗盤外線連接 292.5 電纜模擬網(wǎng)絡(luò)盤 302.5.1 作用 30IIZPW-2000A 無絕緣移頻自動閉塞系統(tǒng) 培訓(xùn)教材2.5.2 電纜模擬網(wǎng)絡(luò)盤外形及構(gòu)成示意圖 302.5.3 原理框圖 302.5.4 防雷電路原理簡要說明 302.5.5 電纜模擬網(wǎng)絡(luò)電路原理簡要說明 312.6 補償電容作用及原理 322.7 站內(nèi)電碼化 332.7.1 25Hz 相敏

6、軌道電路預(yù)疊加 ZPW-2000A電碼化技術(shù)條件 332.7.2 ZPW2000-A 預(yù)疊加電碼化設(shè)計說明 332.7.3 電碼化發(fā)送檢測盤 342.7.4 舉例設(shè)計 36第三章 主要技術(shù)指標(biāo) 441 室內(nèi)設(shè)備 441.1 發(fā)送器 441.2 接收器 441.3 衰耗盤 451.4 電纜模擬網(wǎng)絡(luò)盤 452 室外設(shè)備 462.1 匹配變壓器（ TAD） 462.2 空心線圈 （SVA） 462.3 機械絕緣空心線圈（ SVA） 462.4 調(diào)諧單元（ BA） 472.5 補償電容 47第四章 安裝與維護 481 技術(shù)人員的應(yīng)知應(yīng)會 482 移頻柜 492.1 移頻柜組成 492.2 端子占用分配

7、表 502.3 區(qū)間移頻柜組合類型： 543 網(wǎng)絡(luò)接口柜 544 主要表示、檢查部位及測量值 544.1 閉塞分區(qū)編號及移頻柜設(shè)備位置的排列 544.2 設(shè)備故障的三級報警指示設(shè)計 554.3 主要表示燈 554.4 主要測試插孔 565 開通試驗步驟 575.1 開通試驗前準(zhǔn)備工作 575.2 開通試驗 576 系統(tǒng)故障分類及處理辦法 586.1 斷線 586.2 混線 586.3 接地 597 故障處理程序 597.1 一般有報警故障處理程序 597.2 無報警故障處理程序 598 對工程防雷設(shè)計及施工的意見 599 對工程室內(nèi)配線的建議 60IIIZPW-2000A 無絕緣移頻自動閉塞系

8、統(tǒng) 培訓(xùn)教材10 常用維修測試儀表 6010.1 CD96-3 型 UM71參數(shù)選頻測試表 . 6010.2 CD96-3A 型 UM71/YP多用測試表 . 6110.3 HP8904A 頻率合成器 . 6210.4 1250A 頻響分析儀 . 6310.5 BOP100-4M 型. 6311 ZPW-2000A 軌道電路調(diào)整表 63附表 1 1700Hz 軌道電路調(diào)整表 64附表 2 2000Hz 軌道電路調(diào)整表 65附表 3 2300Hz 軌道電路調(diào)整表 66附表 4 2600Hz 軌道電路調(diào)整表 67附表 5 電纜模擬網(wǎng)絡(luò)電纜補償長度調(diào)整表 . 68附表 6 發(fā)送器載頻調(diào)整表 . 69

9、附表 7 發(fā)送器帶載輸出電平級調(diào)整表 . 69附表 8 接收器載頻調(diào)整 . 70附表 9 接收器電平級調(diào)整表 . 71附表 10 不同長度的小軌道的電平級調(diào)整表 1附表 11 ZPW-2000A 無絕緣移頻自動閉塞系統(tǒng)設(shè)備清單 8IV培訓(xùn)教材ZPW-2000A 無絕緣移頻自動閉塞系統(tǒng)第一章 概 述1 研制過程ZPW-2000A型無絕緣移頻自動閉塞系統(tǒng)是在法國UM71無絕緣軌道電路技術(shù)引進、 國產(chǎn)化基礎(chǔ)上，結(jié)合國情進行的技術(shù)再開發(fā)。前者較后者在軌道電路傳輸安全性、傳輸長度、系統(tǒng)可靠性、可維修性以及結(jié)合國情提高技術(shù) 性能價格比、降低工程造價上都有了顯著提高。該系統(tǒng)自 1998 年開始研究。 200

10、0 年 10 月底，針對鄭州局、南昌局接連兩次發(fā)生因鋼軌電氣分 離式斷軌，軌道電路得不到檢查，客車脫軌的重大事故，該系統(tǒng)提出了解決“全程斷軌檢查”等四 項提高無絕緣軌道電路傳輸安全性的技術(shù)創(chuàng)新方案，獲得了鐵道部運輸局、科技司的肯定。2001年，針對鄭 -武 UM71軌道電路雨季多處“紅光帶” ，該系統(tǒng)圍繞“低道碴電阻道床雨季紅 光帶”問題，通過對軌道電路計算機仿真系統(tǒng)的開發(fā)，提出了提高軌道電路傳輸性能的一系列技術(shù) 方案，從理論和實踐結(jié)合上實現(xiàn)了傳輸系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)化。2002 年 5月 28 日，該系統(tǒng)通過鐵道部技術(shù)鑒定，確定推廣應(yīng)用。2002年 10月 17日至今，該系統(tǒng)對適用于地下鐵道短調(diào)諧區(qū)

11、ZPW-2000技術(shù)方案進行了運用試驗，情況良好。ZPW-2OOOA無絕緣軌道電路由較為完備的軌道電路傳輸安全性技術(shù)及參數(shù)優(yōu)化的傳輸系統(tǒng)構(gòu) 成。國家知識產(chǎn)權(quán)局已受理了有關(guān)“鋼軌斷軌檢查” 、“多路移頻信號接收器” 等 8 項專利， 成為我國目前安全性高、傳輸性能好、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的一種先進自動閉塞制式，為“機車信號 做為主體信號”創(chuàng)造了必備的安全基礎(chǔ)條件。2 主要技術(shù)特點1) 充分肯定、保持 UM71無絕緣軌道電路整體結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢。2) 解決了調(diào)諧區(qū)斷軌檢查，實現(xiàn)軌道電路全程斷軌檢查。3) 減少調(diào)諧區(qū)分路死區(qū)。4) 實現(xiàn)對調(diào)諧單元斷線故障的檢查。5) 實現(xiàn)對拍頻干擾的防護。6) 通過系統(tǒng)參數(shù)

12、優(yōu)化，提高了軌道電路傳輸長度。7) 提高機械絕緣節(jié)軌道電路傳輸長度， 實現(xiàn)與電氣絕緣節(jié)軌道電路等長傳輸。8) 軌道電路調(diào)整按固定軌道電路長度與允許最小道碴電阻方式進行。 既滿足了 1 km標(biāo)準(zhǔn)道 碴電阻、低道碴電阻最大傳輸長度要求，又為一般長度軌道電路最大限度提供了調(diào)整裕度，提高了 軌道電路工作穩(wěn)定性。9) 用 SPT國產(chǎn)鐵路數(shù)字信號電纜取代法國 ZCO3電纜，減小銅芯線徑，減少備用芯組，加大傳 輸距離，提高系統(tǒng)技術(shù)性能價格比，降低工程造價。10) 采用長鋼包銅引接線取代 75mm2 銅引接線，利于維修。11) 系統(tǒng)中發(fā)送器采用“ N+1”冗余，接收器采用成對雙機并聯(lián)運用，提高系統(tǒng)可靠性，大幅

13、度 提高單一電子設(shè)備故障不影響系統(tǒng)正常工作的時間。3 系統(tǒng)主要技術(shù)條件3.1 環(huán)境條件ZPW-2000A無絕緣移頻軌道電路在下列環(huán)境條件下應(yīng)可靠工作：1) 周圍空氣溫度：室外： -30 +70；室內(nèi)： -5 +402) 周圍空氣相對濕度：不大于 95%(溫度 30時)3) 大氣壓力： 74.8kPa 106kPa(相對于海拔高度 2500m以下)4) 周圍無腐蝕和引起爆炸危險的有害氣體。3.2 發(fā)送器1) 低頻頻率： 10.3+n 1.1Hz ， n=017即： 10.3Hz、 11.4Hz、 12.5Hz 、 13.6Hz、14.7Hz、15.8Hz、16.9Hz、18Hz、19.1Hz、

14、20.2Hz、 21.3Hz 、 22.4Hz 、 23.5Hz 、 24.6Hz 、 25.7Hz 、26.8Hz 、 27.9Hz 、 29Hz2) 載頻頻率下行：1700-11701.4 Hz上行：2000-12001.4 Hz1700-21698.7 Hz2000-21998.7 Hz2300-12301.4 Hz2600-12601.4 Hz2300-22298.7 Hz2600-22598.7 Hz3) 頻偏：11 Hz4) 輸出功率： 70W (400負(fù)載)1培訓(xùn)教材ZPW-2000A 無絕緣移頻自動閉塞系統(tǒng)3.3 接收器 軌道電路調(diào)整狀態(tài)下：1）主軌道接收電壓不小于 240mV

15、;2）主軌道繼電器電壓不小于 20V（ 1700負(fù)載，無并機接入狀態(tài)下） ;3）小軌道接收電壓不小于 100mV;4）小軌道繼電器或執(zhí)行條件電壓不小于20V（1700 負(fù)載，無并機接入狀態(tài)下） 。3.4 直流電源1）直流電源電壓范圍： 23.5V 24.5V2）設(shè)備耗電情況：發(fā)送器在正常工作時負(fù)載為400，功出為電平的情況下，耗電 5.55A ；當(dāng)功出短路時耗電 10.5A ；接收器正常工作時耗電小于 500mA。3.5 軌道電路1）分路靈敏度為 0.15 ；分路殘壓小于 140mV（帶內(nèi)）。2）ZPW-2000A 系統(tǒng)在 10km SPT電纜及不同道碴電阻條件，軌道電路傳輸長度見表1-1：表

16、 1-1 軌道電路傳輸長度軌道電路 載頻 長度 （m） （Hz） 道碴電阻 （ km）1700200023002600151900190018001800121750170016501600101500150015001460081050105010501050068508008008000570065065065003450450420450注：軌道電路有三種情況，規(guī)定如下：JES JES（電氣絕緣節(jié)電氣絕緣節(jié)） ：由 SVA SVA 組成； JESBA/SVA（電氣絕緣節(jié)機械絕緣節(jié)） ：由 SVA SVA組成；BA/SV A BA/SV A機（械絕緣節(jié)機械絕緣節(jié) ）：由 SVASVA組成。

17、這三種軌道電路的傳輸長度是一致的。3）ZPW-2000A 系統(tǒng)在 10、12.5、15km SPT 電纜及 1.0、1.2、1.5km 道碴電阻下，軌道電 路傳輸長度見表 1-2。表 1-2 不同道碴電阻下軌道電路傳輸長度序號道碴電阻km傳輸電纜長度 km軌道電路長度（ m）1700Hz2000 Hz2300 Hz2600 Hz11.010150015001500146012.5150014001400130015140014001300130021.210175017001650160012.5160016001600150015150015001400140031.510190019001

18、800180012.51800180017001700151700160016001500注 ：傳輸電纜長度表示為發(fā)送或接收傳輸電纜長度。站間電纜長度為傳輸電纜長度2 倍。即，傳輸電纜長度為 10、 12.5 、15km表示站間電纜長度為 20、25、30km。4）主軌道無分路死區(qū)，調(diào)諧區(qū)分路死區(qū)不大于；5）有分離式斷軌檢查性能： 軌道電路全程 （含主軌及小軌） 斷軌， 有關(guān)軌道繼電器可靠失磁。3.6 系統(tǒng)冗余方式發(fā)送器采用 +冗余，實現(xiàn)故障檢測轉(zhuǎn)換。接收器采用成對雙機并聯(lián)運用。培訓(xùn)教材ZPW-2000A 無絕緣移頻自動閉塞系統(tǒng)第二章 系統(tǒng)的構(gòu)成及原理說明1 系統(tǒng)的構(gòu)成ZPW-2000A型無絕

19、緣移頻自動閉塞系統(tǒng)， 與 UM71無絕緣軌道電路一樣采用電氣絕緣節(jié)來實現(xiàn)相 鄰軌道電路區(qū)段的隔離。電氣絕緣節(jié)長度改進為，電氣絕緣節(jié)由空心線圈、長鋼軌和 調(diào)諧單元構(gòu)成。調(diào)諧區(qū)對于本區(qū)段頻率呈現(xiàn)極阻抗，利于本區(qū)段信號的傳輸及接收，對于相鄰區(qū)段 頻率信號呈現(xiàn)零阻抗，可靠地短路相鄰區(qū)段信號，防止越區(qū)傳輸。這樣便實現(xiàn)了相鄰區(qū)段信號的電 氣絕緣。同時為了解決全程斷軌檢查，在調(diào)諧區(qū)內(nèi)增加了小軌道電路。ZPW-2000A 型無絕緣軌道電路分為主軌道電路和調(diào)諧區(qū)小軌道電路兩部分，小軌道電路視為列 車運行前方主軌道電路的所屬 “延續(xù)段”。主軌道電路的發(fā)送器由編碼條件控制產(chǎn)生表示不同含義的 低頻調(diào)制的移頻信號，該信

20、號經(jīng)電纜通道(實際電纜和模擬電纜)傳給匹配變壓器及調(diào)諧單元，因 為鋼軌是無絕緣的，該信號既向主軌道傳送，也向調(diào)諧區(qū)小軌道傳送，主軌道信號經(jīng)鋼軌送到軌道 電路的受電端，然后經(jīng)調(diào)諧單元、匹配變壓器、電纜通道，將信號傳至本區(qū)段接收器。調(diào)諧區(qū)小軌 道信號由運行前方相鄰軌道電路接收器處理，并將處理結(jié)果形成小軌道電路繼電器執(zhí)行條件送至本 區(qū)段接收器，本區(qū)段接收器同時接收到主軌道移頻信號及小軌道電路繼電器執(zhí)行條件，判決無誤后 驅(qū)動軌道電路繼電器吸起，并由此來判斷區(qū)段的空閑與占用情況。該系統(tǒng)“電氣電氣”和“電氣機械”兩種絕緣節(jié)結(jié)構(gòu)電氣性能相同，現(xiàn)按“電氣機械” 結(jié)構(gòu)進行系統(tǒng)原理介紹，系統(tǒng)原理構(gòu)成見圖2-1，

21、為補償間距。室外機空 械心 絕線 緣圈調(diào)諧單元匹 配 變壓器匹 配 變壓器匹 配 變壓器電纜電纜電纜電纜模擬網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)于總長10km電纜模擬網(wǎng)絡(luò)電纜模擬網(wǎng)絡(luò) 室內(nèi)站防雷站防雷站防雷接收器XGJ、XGJH)發(fā)送器接收器XG、XGH)GJ圖 2-1 “電氣機械”絕緣節(jié)系統(tǒng)原理圖1.1 室外部分1) 調(diào)諧區(qū)( JES JES)調(diào)諧區(qū)按 29m設(shè)計，設(shè)備包括調(diào)諧單元及空心線圈，其參數(shù)保持原“UM71”參數(shù)。功能是實現(xiàn)兩相鄰軌道電路電氣隔離。2) 機械絕緣節(jié)由“機械絕緣空心線圈” ( 按載頻分為 1700、2000、2300、2600Hz四種)與調(diào)諧單元并接而成， 其節(jié)特性與電氣絕緣節(jié)相同。3) 匹配變壓

22、器一般條件下，按 0.25 1.0 km道碴電阻設(shè)計，實現(xiàn)軌道電路與SPT傳輸電纜的匹配連接。培訓(xùn)教材ZPW-2000A 無絕緣移頻自動閉塞系統(tǒng)4）補償電容 根據(jù)通道參數(shù)兼顧低道碴電阻道床傳輸，選擇電容器容量。使傳輸通道趨于阻性，保證軌道電 路具有良好傳輸性能。5）傳輸電纜采用 SPT型鐵路信號數(shù)字電纜，線徑為 1.0mm，一般條件下，電纜長度按 10km考慮。根據(jù)工 程需要，傳輸電纜長度可按 12.5 km、15 km 考慮。6）調(diào)諧區(qū)設(shè)備引接線采用 3600mm、1600mm鋼包銅引接線構(gòu)成。用于 BA、 SVA、 SVA等設(shè)備與鋼軌間的連接。1.2 室內(nèi)部分1）發(fā)送器用于產(chǎn)生高精度、高穩(wěn)

23、定移頻信號源。系統(tǒng)采用N+1冗余設(shè)計。故障時，通過 FBJ 的接點轉(zhuǎn)至“ 1” FS。2）接收器ZPW-2000A 型無絕緣軌道電路將軌道電路分為主軌道電路和調(diào)諧區(qū)短小軌道電路兩個部分，并 將短小軌道電路視為列車運行前方主軌道電路的所屬 “延續(xù)段”。該“延續(xù)段” 信號由運行前方相鄰 軌道電路接收器處理， 并將處理結(jié)果形成小軌道電路軌道繼電器執(zhí)行條件（ XG、XGH）送至本軌道電路接收器，做為軌道繼電器（ GJ）勵磁的必要檢查條件（ XGJ、XGJH）之一。主軌道和調(diào)諧區(qū)小軌道 檢查原理見圖 2-2。圖 2-2 主軌道和調(diào)諧區(qū)小軌道檢查原理圖綜上所述， 接收器用于接收本主軌道電路信號， 并在檢查

24、所屬調(diào)諧區(qū)短小軌道電路狀態(tài) （ J 、 J）條件下，動作本軌道電路的軌道繼電器（）。另外，接收器還接收相鄰區(qū)段小軌道電路的信號，向相鄰區(qū)段提供小軌道電路狀態(tài)（、）條件。接收器采用DSP數(shù)字信號處理技術(shù)，將接收到的兩種頻率信號進行快速傅氏變換（FFT）, 獲得兩種信號能量譜的分布，并進行判決。系統(tǒng)采用接收器成對雙機并聯(lián)冗余方式。3）衰耗 用于實現(xiàn)主軌道電路、小軌道電路的調(diào)整。給出發(fā)送和接收故障、軌道占用表示及發(fā)送、接收 用 24 電源電壓、發(fā)送功出電壓、接收 GJ、 XGJ測試條件等。4）電纜模擬網(wǎng)絡(luò)電纜模擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)在室內(nèi)，按 0.5 、 0.5 、1、2、2、22km六段設(shè)計，用于對 SPT電纜

25、長度的補 償，電纜與電纜模擬網(wǎng)絡(luò)補償長度之和為10km。1.3 系統(tǒng)防雷系統(tǒng)防雷可分為室內(nèi)室外兩部分：1）室外：（1）一般防護從鋼軌引入雷電信號，含橫向、縱向。 橫向：限制電壓在 75V、 10KA以上 縱向： 根據(jù)設(shè)計，一般可通過空心線圈中心線直接接地進行縱向雷電防護。 在不能直接接地時，應(yīng)通過空心線圈中心線與地間加裝縱向防雷元件。 電化牽引區(qū)段考慮牽引回流不暢條件下，出現(xiàn)的縱向不平衡電壓峰值，限制電 壓選在 500V、 5KA以上。培訓(xùn)教材ZPW-2000A 無絕緣移頻自動閉塞系統(tǒng) 非電化區(qū)段則只考慮 50Hz 220V 電流影響，縱向限制電壓選在 280V（或 275V）， 10KA以上

26、（2）防雷地線電阻要嚴(yán)格控制在 10 以下。 對于采取局部土壤取樣不能真實代表地電阻的石質(zhì)地帶， 必須加裝長的銅質(zhì)地線， 具 體長度需視現(xiàn)場情況定。（3）對于多雷及其以上地區(qū)， 特別對于石質(zhì)地層的地區(qū)， 有條件應(yīng)加裝貫通地線。 在電化區(qū)段， 該地線為區(qū)間防雷、 安全、 電纜等地線以及上下行等電位連接線共同使 用。該貫通地線與兩端車站地網(wǎng)線相連接。2）室內(nèi)： 防護由電纜引入的雷電信號。 橫向：限制電壓在 280V、 10KA 以上。 縱向：利用低轉(zhuǎn)移系數(shù)防雷變壓器進行防護2 ZPW-2000A型無絕緣移頻自動閉塞系統(tǒng)電路原理2.1 電氣絕緣節(jié)2.1.1 作用電氣絕緣節(jié)由調(diào)諧單元、空心線圈及29m

27、鋼軌組成。用于實現(xiàn)兩相鄰軌道電路間的電氣隔離。2.1.2 簡要工作原理電氣絕緣節(jié)長 29米，在兩端各設(shè)一個調(diào)諧單元 （下稱 BA），對于較低頻率軌道電路 （ 1700、2000Hz） 端，設(shè)置 L1、C1兩元件的 F1 型調(diào)諧單元；對于較高頻率軌道電路（2300、2600Hz）端，設(shè)置 L2、C2、 C3三元件的 F2 型調(diào)諧單元。見圖 2-3BA 工作原理見下圖 2-4（ a）（c）2300 （ 2600 ） Hz軌道電路f2a）b)f2c)“ f1 ”（ f2 ）端 BA的 L1C1（L2C2）對“ f2 ”（f1 ）端的頻率為串聯(lián)諧振，呈現(xiàn)較低阻抗（約數(shù)毫歐姆），稱“零阻抗”相當(dāng)于短路，

28、阻止了相鄰區(qū)段信號進入本軌道電路區(qū)段，見圖（C）左端圖（ b）右端）?！癴1 ”（ f2 ）端的 BA對本區(qū)段的頻率呈現(xiàn)電容性，并與調(diào)諧區(qū)鋼軌、SVA的綜合電感構(gòu)成并聯(lián)諧振，呈現(xiàn)較高阻抗，稱“極阻抗” （約 2 歐），相當(dāng)于開路。以此減少了對本區(qū)段信號的衰耗。培訓(xùn)教材ZPW-2000A 無絕緣移頻自動閉塞系統(tǒng)2.1.3 電氣絕緣節(jié)電路環(huán)節(jié)分析和計算1) 構(gòu)成電氣絕緣節(jié)的基本電路包含有 L-C 串聯(lián)諧振電路、 L-C 并聯(lián)諧振電路，尚有部分電感、 電阻串聯(lián)并聯(lián)電路。2) 在電氣絕緣節(jié)的兩端，從鋼軌通過引接線向BA，對應(yīng)于相鄰區(qū)段的頻率呈現(xiàn)為“零阻抗” ，約數(shù)十毫歐。 由于引接線具有一定的電感，

29、所以 BA呈一定的容性， 進行補償。 以保證鋼軌兩端的 “零 阻抗”，見下圖 2-5Lr 為 BA、 SVA鋼軌引接線電感Lr 與L1之和與 C1串聯(lián)諧振于 f2 ，構(gòu)成“零阻抗” 。3) 調(diào)諧區(qū)對于某一載頻形成的電感Lv，設(shè)鋼軌電阻為 0，“零阻抗”為 0 的理想條件下，L為 29m 鋼軌電感Lv L Ls/ L224) 幾個基本電路(1) L-C 串聯(lián)電路 基本電路(見圖 2-6 )：圖 2-6阻抗曲線圖 2-7 特點：在諧振點處有一零點； 諧振點 f 0 處，阻抗為純電阻 R f f 0 阻抗為感性1Z R j( L ) R j LC其等效電容 L 由右式得L1 C2) LC 并聯(lián)電路

30、基本電路(見圖 2-8 )：圖 2-8特點：在諧振點處，有一極點，圖 2-9 阻抗最大 諧振點 f 0處，阻抗 Z為：回路 Q值為 Q Q1/Q21Z (Rv j Lv)/(R j ) C Lv 1在電氣絕緣節(jié)中 Q般取Rv / R C ) 5 103） LC 串并聯(lián)電路 1 基本電路（見圖 2-10）：C 1 R1電抗曲線、阻抗曲線（見圖LvRv圖 2-102-11)：圖 2-11特點：在 f 02 處有一串聯(lián)諧振點（零點） ，阻抗最小，為 L1C1串聯(lián)諧振點。在 f 01 處有一并聯(lián)諧振點（極點） ，阻抗最大，為電感 Lv 與 L1C1 構(gòu)成的等效電容 C12C （21） 的并聯(lián)諧振點。

31、（以上忽略 R 因素）1021L1C14） LC 串并聯(lián)電路 2 基本電路（見圖 2-12）：C3R 3L2 C 2 R 3Lv Rv圖 2-12電抗曲線、阻抗曲線（見圖圖 2-132-13)：培訓(xùn)教材ZPW-2000A 無絕緣移頻自動閉塞系統(tǒng) 特點：在 f 01 處有一串聯(lián)諧振點（零點） ，阻抗最小，為 L2C2串聯(lián)諧振點。在 f 02 處有一并聯(lián)諧振點（極點） ，阻抗最大，為電感 Lv 與 L2C2 構(gòu)成的等效電感L（ L221 ） 并聯(lián)后與 C3的并聯(lián)諧振。亦即2C2C3與（ Lv /（ L221 ） ）的并聯(lián)諧振。2 C2（以上忽略 R 因素）2.1.4 BA 參數(shù)舉例及分析1）f 1

32、1700Hz、f22300Hz F1、F2 參數(shù)見表 2-1： 表 2-1 F1 、F2 參數(shù)類型元件計算值實際值F1L137.145 H33.5 34.6 HC1128.91 f121 127 fF2L297.387 H8890HC290f （設(shè)定）8993fC3236.604 f（124130） 2f2）誤差分析（1）由于下述計算忽略了鋼軌電阻，設(shè)備與鋼軌連接線電線電感、電阻、線圈及電感中的 電阻等，故計算結(jié)果為一理想值。實際上， BA、SVA至鋼軌引接線采用了兩根長度分別為1.6 米、3.6 米的鋼包銅線。 由于集膚效應(yīng)造成，對不同頻率信號，連接線呈現(xiàn)不同的電阻值，其電阻、感抗參考值見表

33、2-2 ：在 BA 設(shè)計過程中，為抵消鋼軌引接線電感的影響，在諧振頻率點， 值略呈電容性。1對于 F1 型單元， L1、C1 數(shù)值應(yīng)滿足：2L143m2 12C1該數(shù)值洽與 2300Hz 時鋼軌引接線感抗值相抵消。見右圖 2-14 1-2 端總電抗 X 為：X j（XL1 XL ） （XC1 X C1） j（XL1 XC1） （XL X C1） 使 X L X C1 0 則 X j（X L1 X C1）BA的 LC 串聯(lián)支路電抗LC為補償電容基本值C”為抵消引接線電感的附加值C1C1+C1”L1C1 C1C1C12圖 2-14表 2-2 鋼包銅線電阻、感抗參考值頻率（ Hz）分量數(shù)值R （ m

34、 ）L （ m）17008.331.4200010.135.2230011.939260013.642.6同樣，對于 F2單元，除 C2外， C3也應(yīng)考慮對鋼軌引接電感的補償。其目的使得F2單元對f 1頻率阻抗略呈容性，為 -32m（1700Hz）、-37.5m（2000Hz）；對 f 2頻率阻抗呈容性為 -300m （2300Hz）、-400m （ 2600Hz）。（2）實際制造過程中，考慮到對 L2有一定允許誤差， C2、C3 均附加有小電容進行補償。該 補償電容并接在 C2、C3 上，數(shù)據(jù)根據(jù)計算確定，電容連接方法見圖2-15：圖 2-15C2 C2 CC3 C3 C3培訓(xùn)教材ZPW-2

35、000A 無絕緣移頻自動閉塞系統(tǒng)3）元件實際參數(shù)表見表 2-3表 2-3 BA 實際參數(shù)表類 型頻率（Hz）L1( L2) mHC1（C2） （f ）C3 (f )C1(C2)C1(C2)C3C3F11700124用 0.47 6.8 調(diào)整200081.6用 0.47 5.1 調(diào)整F2230090.9用 0.47 5.6 調(diào)整1272用 0.47 12 調(diào)整260060.4用 0.47 3.9 調(diào)整1012用 0.47 10 調(diào)整2.1.5 調(diào)諧區(qū)阻抗頻率特性前述計算分析均按中心頻率進行，實際信號有 11Hz 的頻偏，占用通頻帶不少于 40Hz。另外 BA參數(shù)既要考慮到移頻信號規(guī)定的頻率變化，

36、又要考慮自身參數(shù)的變化。在調(diào)諧區(qū)中部設(shè)置的 SVA，其 50Hz 的交流阻抗僅約 10m，其電阻分量也改善了并聯(lián)諧振槽路 的 Q 值，使調(diào)諧區(qū)并聯(lián)諧振阻抗約為2，該考慮對提高電氣絕緣節(jié)工作穩(wěn)定性帶來好處。調(diào)諧單元外形如圖 2 16。2.1.6 BA 工作穩(wěn)定性在 BA 制作過程中考慮了：1）L1、L2 采用 U行磁性瓷，為降低溫度 系數(shù)，間隙墊有環(huán)氧薄片 .2）為使電感與電容（ C1、 C2、 C3）達到較 好的溫度補償， U 型磁性瓷上下固定采用了金 屬彈簧方式。當(dāng)溫度升高時，彈簧拉力減弱，使電感增加受到一定程度抵消。3）電容選擇應(yīng)具有溫度系數(shù)小， 工作穩(wěn)定， 損耗角小，高頻工作可靠的特點。

37、4）電感線圈選用多股電磁線繞制，以減少高頻下的電阻5）與鋼軌采用 3.6m，1.6m 鋼包銅引接線連接，2.1.7 空心線圈圖 2-16與鋼軌采用塞釘連接方式， 接觸電阻 50 ?？招木€圈外形如圖 2 18。1）目的 在無絕緣軌道電路區(qū)段，在每一個軌道電路區(qū)段設(shè)置一個起到平衡牽引電流的空心線圈。在兩 軌間該線圈應(yīng)對 50Hz 形成較低的阻抗，對不平衡電流電勢起到短路、平衡作用。另外，該線圈若設(shè)在調(diào)諧區(qū)中間，適當(dāng)確定參數(shù)，并可起到改善調(diào)諧區(qū)阻抗作用。該線圈也可 用作復(fù)線區(qū)段，上下行線路間等電位連接、渡線絕緣兩端牽引電流平衡以及防雷接地等作用。2）空心線圈 SVA結(jié)構(gòu)特點SVA由直徑 1.53mm

38、、19 股敷有耐高溫的玻璃絲包電磁線繞制， 截面為 35mm2。在 20時，以 1592Hz 信號測試，電感量為： L33H，電阻值為 25m R14m。SVA設(shè)有中心線，每半個線圈可通過100 安培電流。即在 100安不平衡電流或 200 安中點流出牽引電流情況下可以長期工作。 在500安4分鐘的不平衡電流下 （或中心點通過 1000安平衡電流下） ， SVA均可正常工作。由于沒有鐵芯，大電流情況下，不存在磁路飽和問題。3）SVA作用（ 1）平衡牽引電流回流SVA設(shè)置在 29 米長調(diào)諧區(qū)兩個調(diào)諧單元的中間，由于它對于50Hz 牽引電流呈現(xiàn)甚小的交流阻抗（約 10m），故能起到對不平衡牽引電流

39、電動勢的短路作用，見圖2-17:I 1=400A I 3=450A設(shè) I 1、I 2有 1I020=安50不0A平 衡 電I 流， 4可=近45似0視A 為短路， 圖 2-17圖 2-18培訓(xùn)教材ZPW-2000A 無絕緣移頻自動閉塞系統(tǒng)I1 I 2則有 I3 I4 1 2 450A3 4 2由于 SVA 對牽引電流的平衡作用，減小了工頻諧波對軌道電路設(shè)備的影響。2）對于上、下行線路間的兩個SVA中心線可做等電位連接。一方面平衡線路間牽引電 一方面可保證維修人員安全。見圖 2-19:3）作抗流變壓器見圖 2-20:圖 2-19 圖 2-20 例如在道岔斜股絕緣兩側(cè)各裝一臺SVA，二中心線連接。

40、應(yīng)該指出， SVA作抗流變壓器時，其總電流 200 安（長時間通電）（4）SVA對 1700Hz感抗值僅有 0.35 ，對 2600Hz也只有 0.54 。在調(diào)諧區(qū)中，不能把它 簡單作為一個低阻值分路電抗進行分析，而應(yīng)將其作為并聯(lián)諧振槽路的組成部分。 SVA 參數(shù)的適當(dāng) 選擇，可為諧振槽路提供一個較為合適的Q值，保證調(diào)諧區(qū)工作的穩(wěn)定性。4）做調(diào)諧區(qū)兩端設(shè)備縱向防雷的接地連接（ 1）當(dāng)復(fù)線區(qū)段設(shè)有完全橫向連接線時，通過SVA中心點直接接入地線。（2）當(dāng)設(shè)有簡單橫向連接或無橫向連接的SVA中心點， 則經(jīng)過防雷元件接地。5）調(diào)諧區(qū)設(shè)備縱向防雷元件的選擇（1）UM71的選擇 在 UM71軌道電路中長期

41、選用 soule 公司 0.5KV 閥式避雷器。 該元件過載時，依靠引線重力拉斷，以保證安全。 其參數(shù)為：正常工作電壓 500V （交流） 正常放電電流 5KA 最大電壓（波峰） 3KV 最大殘壓（ 5KA條件下） 2.5kV 由于體積大，安裝受限制，檢查更換不便。（2）ZPW-2000系統(tǒng)中對該元件的選擇： 原則：除模塊化、阻燃、劣化指示、帶電插拔及可靠性高的一般要求外，還必須具備熱熔斷 功能。為此，選用 V20-C/1 385 2 或 DEHNgusrf 385 2。其特性見表 2-4 ：表 2-4 防雷元件特性型號特性項目V20-C/13852DEHNguard3852V20-c/128

42、0DENGguard標(biāo)稱放電電流 In20KA15KA20KA20KA最大連續(xù)工作電壓 Uc3852（AC）385 2（ AC）280（ AC）275（AC）限制電壓1.5 2KV 5KA 1.5 2KV5KA1.4KV20KA1.5KV20KA備注用于電化區(qū)段用于非電化區(qū)段注： 3852 表示兩個元件串聯(lián)指標(biāo)。該指標(biāo)與 soule 公司 0.5KV 閥式避雷器相對應(yīng)。2.1.8 機械絕緣空心線圈 對于進站和出站口均設(shè)有機械絕緣節(jié)。為使機械絕緣節(jié)軌道電路與電氣絕緣節(jié)軌道電路有相同 的傳輸參數(shù)和傳輸長度。根據(jù)29m 調(diào)諧區(qū)四種載頻的綜合阻抗值，設(shè)計SVA。并將該 SVA與 BA10培訓(xùn)教材ZPW

43、-2000A 無絕緣移頻自動閉塞系統(tǒng)并聯(lián)，即可獲得預(yù)期效果。根據(jù)計算和室內(nèi)外試驗，SVA標(biāo)稱數(shù)值如表 2-5 。2.1.9 匹配變壓器1）作用 用于鋼軌（軌道電路）與 SPT鐵路數(shù)字信號電纜的匹配連接。表 2-5 機械絕緣空心線圈參數(shù)載頻（ Hz）L（H）R（m）170028.6029.60200028.4433.58230028.3233.75260028.2535.70注：鋼包銅引接線數(shù)值已減除。2）電路分析（1）V1V2經(jīng)調(diào)諧單元端子接至軌道， L1L2經(jīng) SPT電纜接至室內(nèi)。原理及外形見圖2-21 。圖 2-21 TAD 原理及外形圖2）考慮到 1.0 km道碴電阻，并兼顧低道碴電阻道

44、床，該變壓器變比優(yōu)選為9：1。3）鋼軌側(cè)電路中，串聯(lián)接入二個16V， 4700F 電解電容（ C1、C2）該二電容按相反極性串接，構(gòu)成無極性聯(lián)接，起到隔直通交作用。保證該設(shè)備在直流電力牽引區(qū)段運用中，不致因直流 成份造成匹配變壓器磁路飽和。（4）F 為匹配變壓器的雷電橫向防護元件。 該壓敏電阻選擇 75V防護等級。該壓敏電阻典型型號及特性見表2-6 。表 2-6 匹配變壓器壓敏電阻型號及特性型號特性項目V20-C/175DEHNguard75標(biāo)稱放電電流 In15KA10KA最大連續(xù)工作電壓 Uc75VAC75VAC限制電壓 U1400V450V注：國外手冊In ：代號為 Isn ，又譯作“標(biāo)

45、稱通流容量”Uc：又譯作“最大持續(xù)運行電壓” 、“最大持續(xù)操作電壓”U1：代號為 Up，又譯作“電壓保護水平” 、“電壓保護級別”（5）10mH的電感 L1 用作 SPT電纜表現(xiàn)出容性的補償。同時，與匹配變壓器相對應(yīng)處軌道被 列車分路時，它可作為一個阻抗（ 1700Hz 時約為 106.8 ）。該電感由設(shè)在同一線圈骨架兩個槽上的單獨線圈組成，以便在兩條電纜線的每一條線上表現(xiàn) 出同樣的阻抗。該電感阻抗的降低將造成接收器電平的增高，故電感由富于彈性物質(zhì)灌封，以防止振動或撞 擊造成電感損壞，使電感值降低或喪失。2.2 發(fā)送器2.2.1 作用1）產(chǎn)生 18 種低頻信號 8 種載頻（上下行各四種） 的高

46、精度、 高穩(wěn)定的移頻信號；2）產(chǎn)生足夠功率的輸出信號 ；3）調(diào)整軌道電路 ；11ZPW-2000A 無絕緣移頻自動閉塞系統(tǒng)4）對移頻信號特征的自檢測，故障時給出報警及2.2.2 原理框圖及電原理說明培訓(xùn)教材N+1 冗余運用的轉(zhuǎn)換條件。1）原理框圖（如圖 2-22 ）圖 2-22 發(fā)送器原理框圖 同一載頻編碼條件、低頻編碼條件源，以反碼形式分別送入兩套微處理器CPU1 、CPU2 中，其中 CPU1 控制“移頻發(fā)生器” 產(chǎn)生低頻控制信號為 Fc 的移頻信號。 移頻鍵控信號 FSK 分別送至 CPU1 、CPU2 進行頻率檢測。檢測結(jié)果符合規(guī)定后，即產(chǎn)生控制輸出信號，經(jīng)“控制與門”使“FSK ”信

47、號送至“濾波”環(huán)節(jié)，實現(xiàn)方波正弦波變換。功放輸出的 FSK 信號，送至兩 CPU 進行功出電 壓檢測。兩 CPU對 FSK信號的低頻、 載頻和幅度特征檢測符合要求后 ,使發(fā)送報警繼電器 FBJ勵磁， 并使經(jīng)過功放的 FSK 信號輸出至軌道。當(dāng)發(fā)送輸出端短路時，經(jīng)檢測使“控制與門”有 10S 的關(guān)閉 （裝死或稱休眠保護） 。2）微處理器、可編程邏輯器件及作用：（ 1）采用雙 CPU、雙軟件、雙套檢測電路、閉環(huán)檢查（ 2）CPU采用 80C196，其中 CPU1控制產(chǎn)生移頻信號。 CPU1、CPU2還擔(dān)負(fù)著移頻輸出信號的 低頻、載頻及幅度特征的檢測等功能；（ 3） FPGA可編程邏輯器件，由它構(gòu)成

48、移頻發(fā)生器，并行I/O 擴展接口、頻率計數(shù)器等。讀取光耦控制光耦+5V3）低頻和載頻編碼條件的讀取 低頻和載頻編碼條件讀取時，為了消除配線干擾采用“功率型”電路?？紤]到“故障安全” 原則，應(yīng)將 24V 直流電源變換成交流，呈動態(tài)檢測方式，并將外部編碼控制電路與 CPU 等數(shù)字電 路有效隔離，如圖 2-23。編碼條件電源+24V024編碼繼電器接點圖 2-23 低頻編碼條件的讀取該圖所示為 CPU 對 18路低頻或 8 路載頻編碼條件的讀取電路。依“編碼繼電器接點”接入“編碼條件電源” （+24V ），為消除配線干擾，采用 +24V 電源及電 阻 R 構(gòu)成“功率型”電路?？紤]故障安全，電路中設(shè)置

49、了讀取光耦、控制光耦。由 B 點送入方波 信號，當(dāng) +24V 編碼條件電源構(gòu)通時，即可從“讀取光耦”受光器 A 點獲得與 B 點相位相同的方波 信號，送至 CPU，實現(xiàn)編碼條件的讀取。12培訓(xùn)教材ZPW-2000A 無絕緣移頻自動閉塞系統(tǒng)“控制光耦”與“讀取光耦”的設(shè)置，實現(xiàn)了對電路元件故障的動態(tài)檢查。任一光耦的發(fā)光源， 受光器發(fā)生短線或擊穿等故障時， “讀取光耦” A 點都得不到動態(tài)的交流信號。 以此實現(xiàn)故障安全， 電路詳細(xì)分析略。另外，采用光電耦合器也實現(xiàn)了外部編碼控制電路與 CPU 數(shù)字電路的隔離。對于 18 路低頻選擇電路， 該電路分別設(shè)置， 共 18個。對于載頻電路則接四種頻率及 1

50、、2 型設(shè) 置，共 6 個。4）移頻信號產(chǎn)生低頻、載頻編碼條件通過并行 I/O 接口分別送到兩個 CPU 后，首先判斷該條件是否有，且僅有 一路。滿足條件后， CPU1 通過查表得到該編碼條件所對應(yīng)的上下邊頻數(shù)值，控制移頻發(fā)生器，產(chǎn) 生相應(yīng) FSK 信號。并由 CPU1 進行自檢，由 CPU2 進行互檢，條件不滿足，將由兩個 CPU 構(gòu)成故 障報警。為保證“故障安全 ”， CPU1、CPU2 及用于“移頻發(fā)生器”的“可編程邏輯器件”分別采用 各自獨立的時鐘源。經(jīng)檢測后，兩 CPU 各產(chǎn)生一個控制信號，經(jīng)過“控制與門” ，將 FSK 信號送至 方波正弦變換器。方波正弦變換器：該變換器是由可編程低

51、通濾波器 260 集成芯片構(gòu)成其截止頻率，同時滿足對 1700Hz 、 2600 Hz 三次及以上諧波的有效衰減。5）激勵放大器 為滿足“故障安全”要求，激勵放大器采用射極輸出器。 為提高輸入阻抗，提高射極輸出器信號的直線性，減少波形失真，免除靜態(tài)工作點的調(diào)整以及 電源電壓對放大器工作狀態(tài)的影響，激勵放大器采用運算放大器。該運算放大器采用+5V 、-5V 電源。如圖 2-24。6）功率放大器 （ 1）簡化電路從故障 -安全及提高輸出電壓穩(wěn)定性考慮，功率放大器采用射極輸出器，其簡化電路如圖2-25。圖 2-24 激勵放大器 圖 2-25 功率放大器FSK 信號經(jīng) B5 輸入至共集電極乙類推挽放大

52、器， V30 、V18 分別對輸入信號正負(fù)半波進行放大。（ 2）實際電路的構(gòu)成（如圖 2-26 功率放大器） 在電路設(shè)計中，考慮了以下情況： 鑒于輸出功率較大，直接由 B5 通過功率管推動 B6 需要 B5 有較 大的輸出功率，增 加了前級電路負(fù)荷。為此，在構(gòu)成功率放大器過程中，V30（ V18）選用達林頓大功率三極管。并由V25 、 V29與V30 （V20 、V19 與V18）構(gòu)成多級復(fù)合放大。這樣，大大減輕了前級的負(fù)荷。 二極管 V24（V21）用于 V25（ V20）反向過壓的保護。 V26 （V17）也構(gòu)成過電流保護。當(dāng) V25（V20） Ic 過高時， V26（V17）將導(dǎo)通，構(gòu)成 對后級的“鉗位”控制。 V28（ V16）用于 V30（V18）輸入過流的保護。當(dāng)過流時，通過R54、R51（ R43、 R79）分壓使 V28（V16）導(dǎo)通，使 V29（ V19）