ZPW-2000A型軌道電路原理和技術(shù)條件畢業(yè)設(shè)計

1、 西南交通大學專科畢業(yè)設(shè)計 第 27頁系別： 內(nèi)江教學點 專業(yè)： 鐵道通信信號 姓名： 鄧 番 雙 西南交通大學成人教育學院系 別 內(nèi)江教學點 專 業(yè) 鐵道通信信號 年 級 12鐵信函2 姓 名 鄧 番 雙 題 目 ZPW-2000A型軌道電路原理和技術(shù)條件 指導教師評 語 指導教師 （簽章）評 閱 人評 語 評 閱 人 （簽章）成 績 答辯委員會主任 （簽章）年 月 日 畢業(yè)論文任務書班 級 12鐵道通信信號(專科)函6學生姓名 學 號 20123487 發(fā)題日期：2013年 1月 25 日 完成日期：2013年 3 月 20 日題 目: ZPW-2000A型軌道電路工作原理和技術(shù)條件 1、

2、本論文的目的、意義 ：通過對ZPW2000A移頻軌道電路論文撰寫，熟悉ZPW2000A型無絕緣移頻軌道電路的設(shè)備構(gòu)成、工作原理、電路原理，掌握區(qū)間工程設(shè)計的技術(shù)條件。并能熟悉CAD繪圖工具，設(shè)計完成區(qū)間內(nèi)相關(guān)設(shè)備的布置圖，有關(guān)閉塞分區(qū)電路圖的設(shè)計及配線表的設(shè)計。 2、學生應完成的任務 1、按論文要求、規(guī)范，計劃性的完成資料的準備。 2、通過查找資料，熟悉ZPW2000A移頻自動閉塞系統(tǒng)的工作原理、電路原理，掌握區(qū)間工程設(shè)計的技術(shù)條件。 3、熟悉掌握WORD的各種應用并做好論文格式。 4、打印、裝訂設(shè)計論文。 3、論文各部分內(nèi)容及時間分配：（共 8 周）第一部分弄清格式及題目內(nèi)容要求，查閱參考資

3、料，構(gòu)思提綱( 3 周)第二部分撰寫論文 ( 3 周)第三部分按規(guī)定格式完善、打印、裝訂、提交 ( 2 周)第四部分 ( 周)第五部分 ( 周)評閱及答辯 ( 周)備 注: 獨立完成，嚴禁互相抄襲。可參考教學教材、鐵道信號新技術(shù)概論方面的書籍。 指導教師： 年 月 日審 批 人： 年 月 日摘 要鐵路在國民經(jīng)濟的發(fā)展中起著很重要的作用。隨著鐵路技術(shù)的發(fā)展，列車在運行速度及運載能力上都有了很大的提高，這就更加需要保證行車安全，確保鐵路運輸?shù)陌踩珪惩āＤ壳?，軌道電路是保障列車正常運行的重要手段之一。我國軌道制式主要是移頻軌道電路，包括國產(chǎn)18信息移頻軌道電路和ZPW2000A型移頻軌道電路。ZPW

4、-2000A設(shè)備是目前我國使用的最先進的移頻自動閉塞系統(tǒng)。它以頻率作為參數(shù)，實現(xiàn)信息的傳遞，在軌道電路傳輸安全性、傳輸長度、系統(tǒng)可靠性以及結(jié)合國情提高技術(shù)性能價格比、降低工程造價上都有了很大的提高。ZPW-2000系列自動閉塞充分吸收UM71的技術(shù)優(yōu)勢，并實現(xiàn)了重大技術(shù)改進和創(chuàng)新。它克服了UM71在傳輸安全性和傳輸長度上存在的問題。在軌道電路傳輸安全上，解決了軌道電路全路斷軌檢查、調(diào)諧區(qū)死區(qū)長度、調(diào)諧單元斷線檢查、拍頻干擾防護等技術(shù)難題。延長了軌道電路的傳輸長度。采用單片微機和數(shù)字信號處理技術(shù)，提高了抗干擾能力。ZPW-2000系列無絕緣軌道電路，采用1700Hz-2600Hz載頻段、FSK制

5、式軌道電路傳輸特性、主要參數(shù)及計算機技術(shù)，滿足機車信號為主體信號的自動閉塞及列車超速防護系統(tǒng)要求。關(guān)鍵詞：移頻軌道電路；ZPW2000A;斷軌檢查;調(diào)諧單元AbstractThe railway plays an important role in the development of national economy. With the development of railway technology, train running speed and carrying capacity have been greatly improved, it is all the more impor

6、tant to ensure traffic safety, ensure the safety of railway traffic. At present, the track circuit is one of the important measures to guarantee the normal operation of the train.The track system of our country is mainly of frequency shift track circuit, including domestic 18 information frequency s

7、hift track circuit and the ZPW - 2000A type of frequency shift track circuit. ZPW-2000A frequency shift equipment is the most advanced automatic block system used in China at present. It with the frequency as a parameter, realize the information transmission, the track circuit transmission security,

8、 the transmission length, system reliability and combined with the situation of our country to improve the technical performance and price ratio, reduce engineering cost has been greatly improved.Fully absorb the advantages of UM71 technology ZPW-2000 series of automatic block, and achieved major te

9、chnological improvement and innovation. It overcomes the existing in the transmission security and transmission length on UM71 problem. In the secure transmission track circuit, solve the technical problem of railway track circuit broken rail detection, the dead zone length tuning, tuning unit break

10、 check, frequency interference protection etc. Extend the transmission length of track circuit. Using single chip microcomputer and digital signal processing technology, improving the capacity of resisting disturbance.ZPW-2000 series jointless track circuit, the 1700Hz-2600Hz carrier frequency, tran

11、smission characteristics, FSK track circuit parameters and computer technology, to meet the requirements of the locomotive signal as the main signal automatic block and train overspeed protection system.Keywords : frequency shift track circuit; ZPW 2000A; broken rail detection; tuning unit目 錄第1章 緒 論

12、1第2章 ZPW-2000系列無絕緣軌道電路技術(shù)條件（暫行）22.1范圍22.2規(guī)范性引用文件22.3術(shù)語和定義22.4工作環(huán)境32.5ZPW2000軌道電路基本功能及主要設(shè)備構(gòu)成32.6技術(shù)條件32.7室外設(shè)備要求62.8ZPW-2000系列無絕緣軌道電路電子設(shè)備72.9供電及電源設(shè)備要求72.10電磁兼容與雷電防護8第3章 ZPW-2000A型無絕緣移頻自動閉塞系統(tǒng)原理93.1系統(tǒng)原理93.2發(fā)送器103.2.1.作用103.2.2.原理框圖及電路原理說明103.2.3.發(fā)送器“N+1”冗余系統(tǒng)原理113.3接收器133.3.1.作用133.3.2.原理框圖及電路原理說明133.4衰耗盤1

13、63.4.1.作用163.4.2.原理框圖及電路原理說明163.5站防雷和電纜模擬網(wǎng)絡183.5.1.作用183.5.2.原理說明183.6電氣絕緣節(jié)及調(diào)諧單元193.7空心線圈SVA203.7.1.作用203.7.2.電路原理說明203.8匹配變壓器203.8.1.作用203.8.2.電路說明213.9補償電容213.9.1.作用213.9.2.原理說明213.9.3.布置方法22結(jié)論 25致 謝 26參考文獻27第1章 緒 論鐵路信號是組織行車運行，保證行車安全，提高運輸效率，傳遞信息，改善行車人員勞動條件的關(guān)鍵技術(shù)。鐵路信號是鐵路運輸生產(chǎn)的一個生產(chǎn)部門，它在鐵路現(xiàn)代化建設(shè)和國民經(jīng)濟發(fā)展中

14、起著極其重要的作用。想發(fā)展當前，由于鐵路運輸已向著高速.高密和重載的方，所以鐵路信號以成為實現(xiàn)運輸管理自動化和列車運行自動控制以及改善鐵路員工勞動條件的重要技術(shù)手段。鐵路信號系統(tǒng)按其應用場所可分為車站信號控制系統(tǒng)、編組站調(diào)車控制系統(tǒng)、區(qū)間信號控制系統(tǒng)、鐵路行車指揮控制系統(tǒng)及列車運行自動控制系統(tǒng)等。區(qū)間信號自動控制是鐵路區(qū)間信號.閉塞及區(qū)段自動控制.遠程控制技術(shù)的總稱，是  確保列車在區(qū)間內(nèi)安全運行的技術(shù)之一。由于列車在線路上運行，不能以相互避讓的方法避免迎面相撞。加之列車速度快、質(zhì)量大，從開始制動到停車需要行走較長的距離，這就產(chǎn)生了后續(xù)列車追撞前行列車的可能。閉塞設(shè)備是保證

15、列車在區(qū)間運行安全的設(shè)備。鐵路線路以車站（線路所）為分界點劃分為若干區(qū)間，區(qū)間的界限在單線上以兩個車站的進站信號機柱的中心線為車站與區(qū)間的分界線，在雙線或多線上，分別以各線路的進站信號機柱或站界標的中心線為車站與區(qū)間的分界線。為了提高線路通過能力，在自動閉塞區(qū)段又將一個區(qū)間劃分為若干個閉塞分區(qū)，以同方向兩架通過信號機作為閉塞分區(qū)的分界線。為了保證列車在區(qū)間內(nèi)的運行安全，列車由車站向區(qū)間發(fā)車時必須確認區(qū)間（分區(qū)）內(nèi)沒有列車并須遵循一定的規(guī)律組織行車，以免發(fā)生列車正面沖突或追尾等事故。這種按照一定規(guī)律組織列車在區(qū)間內(nèi)運行的方法一般叫做行車閉塞法簡稱閉塞。隨著高速鐵路的發(fā)展，列車運行自動控制設(shè)備水平

16、也在不斷提高，由列車超速防護提高到列車自動限速和列車自動運行等新技術(shù)。機車信號和列車超速防護系統(tǒng)的行車命令目前還是來自地面自動閉塞的軌道中傳遞的信息。隨著數(shù)字化、無線傳輸技術(shù)、漏泄電纜及衛(wèi)星定位技術(shù)的發(fā)展，依靠這些技術(shù)實現(xiàn)列車和地面控制中心、列車和列車之間的信息傳輸，就不需要將區(qū)間劃分為固定的若干分區(qū)，來調(diào)整列車之間的追蹤間隔。而是兩個列車通過數(shù)據(jù)傳輸，自動的計算出實時的列車追蹤安全間隔，使兩列車之間的間隔最小，從而提高了行車密度和區(qū)間通過能力。這種列車運行間隔自動調(diào)整又可稱為移動自動閉塞，這種設(shè)備代表了區(qū)間閉塞技術(shù)的發(fā)展方向。目前為了保證行車安全，加強信號設(shè)備管理.檢測信號設(shè)備的運用質(zhì)量和更

17、好的進行科學的故障分析，所以大量的新技術(shù)、新設(shè)備在鐵路信號系統(tǒng)尤其是區(qū)間信號系統(tǒng)中得到廣泛的應用，使鐵路信號設(shè)備的技術(shù)水平得到了很大的提高。像以數(shù)字信號處理技術(shù)為基礎(chǔ)的通用式機車信號系統(tǒng)，引進的法國高速鐵路所使用的U-T系統(tǒng)，以及我國自行研制的新型移頻自動閉塞系統(tǒng)，如ZPW-2000A，都已被廣泛的應用。本次設(shè)計主要介紹了ZPW-2000A的工作原理、設(shè)備構(gòu)成及相關(guān)圖紙的設(shè)計方法。第2章 ZPW-2000系列無絕緣軌道電路技術(shù)條件（暫行）2.1 范圍本標準規(guī)定了ZPW-2000系列無絕緣軌道電路術(shù)語和技術(shù)要求。本標準適用于區(qū)間及站內(nèi)軌道電路區(qū)段，是該系列軌道電路在研究、新建和改建工程中的技術(shù)準

18、則。2.2 規(guī)范性引用文件TB 10007-99 鐵路信號設(shè)計規(guī)范TB 454-81 鐵路信號名詞術(shù)語TB/T 2852-1997軌道電路通用技術(shù)條件TB/T 3073-2003 鐵道信號電氣設(shè)備電磁兼容性試驗及其限值TB/T 3074-2003 鐵道信號設(shè)備雷電電磁脈沖防護技術(shù)條件EN 50128 鐵路控制防護系統(tǒng)軟件 Railway Applications: Software for Railway Control and Protection Systems, February, 1994EN 50129 鐵路安全電子系統(tǒng) Railway Applications: Safety Re

19、lated Electronic2.3 術(shù)語和定義2.12.23. 1. 3. 2. 3. 3. 2.3.1 一次調(diào)整在最不利條件下，每段軌道電路內(nèi)，可變環(huán)節(jié)的電氣參數(shù)經(jīng)首次調(diào)整后，能滿足調(diào)整、分路、機車信號、斷軌檢查四種狀態(tài)的要求，無需隨設(shè)定范圍之內(nèi)的外界參數(shù)變化再次進行調(diào)整。2.3.2 電氣絕緣節(jié)采用電氣設(shè)備進行軌道電路邊界的劃分與隔離。2.3.3 隔離系數(shù)本軌道電路區(qū)段發(fā)送端（或接收端）軌面電壓，與其經(jīng)電氣絕緣節(jié)傳輸至相鄰區(qū)段接收端（或發(fā)送端）軌面電壓的比值。2.3.4 分路死區(qū)用標準分路電阻分路軌面,軌道電路不能可靠分路的區(qū)域，為分路死區(qū)。2.3.5 斷軌檢查當鋼軌出現(xiàn)電氣斷離時，得到

20、設(shè)備檢查。2.3.6 安全性完善度表示在全系統(tǒng)中體現(xiàn)確保安全的能力。其定量指標可以采用到給定時刻系統(tǒng)維持安全功能完善的概率來表示。2.3.7 軟件安全性完善度等級表現(xiàn)對軟件所要求的安全性完善水平的一種定量指標。是將安全性完善度根據(jù)軟件關(guān)鍵功能失效的概率和產(chǎn)生的危險嚴重程度劃分的等級。2.4 工作環(huán)境2.4.1 室外溫度為-30°C+70°C，室內(nèi)溫度為-5°C+40°C。2.4.2 相對濕度不大于95%（溫度30°C時）。2.4.3 大氣壓力為74.8kPa106 kPa（相對海拔高度2500m以下）。2.4.4 周圍無腐蝕和引起爆炸危險的有害

21、氣體。2.4.5 振動條件分為以下兩種：室內(nèi)設(shè)備：在振動頻率5Hz200Hz時，應能承受加速度為 5ms2的正弦穩(wěn)態(tài)振動。室外設(shè)備：在振動頻率5Hz200Hz時，應能承受加速度為20ms2的正弦穩(wěn)態(tài)振動。2.5 ZPW2000軌道電路基本功能及主要設(shè)備構(gòu)成2.5.1. ZPW2000軌道電路（以下簡稱軌道電路）是區(qū)間自動閉塞系統(tǒng)、列車運行控制系統(tǒng)和車站信號聯(lián)鎖系統(tǒng)的安全基礎(chǔ)設(shè)備，應具備下列基本功能：a) 調(diào)整狀態(tài)時，實現(xiàn)區(qū)段空閑檢查；b) 分路狀態(tài)時，實現(xiàn)區(qū)段列車占用檢查；c) 實現(xiàn)軌道電路向車載設(shè)備信息的傳輸。2.5.2. 軌道電路由以下主要設(shè)備組成：a） 室外設(shè)備：電纜、軌旁阻抗匹配設(shè)備、

22、絕緣節(jié)調(diào)諧設(shè)備、補償電容等；b） 室內(nèi)設(shè)備：發(fā)送設(shè)備、接受設(shè)備、電纜長度補償設(shè)備和接受電平調(diào)整設(shè)備等。2.6 技術(shù)條件2.6.1. 軌道電路應符合鐵路信號“故障安全”原則。2.6.2. 軌道電路所適用的交流電力牽引區(qū)段，牽引電流應不大于2000A、鋼軌電流不平衡系數(shù)不應大于10%。2.6.3. 軌道電路的鋼軌阻抗（或鋼軌參數(shù)）應符合下列要求：a) 有砟軌道線路，混泥土橋梁地段的鋼軌參數(shù)應符合表2.6.3的規(guī)定，其他地段的鋼軌阻抗應符合TB 10007的相關(guān)規(guī)定。表2.6.3 混泥土橋梁地段鋼軌參數(shù)頻率Hz鋼 軌 參 數(shù)電阻km電感km1 7001.5371264.92 0001.6971253

23、.72 3001.8781246.42 6001.9991237.6b) 無砟軌道線路，路基和混泥土橋梁地段的鋼軌參數(shù)應根據(jù)無砟線路鋼軌參數(shù)測量結(jié)果確定。2.6.4. 當軌道電路道砟電阻小于3歐每千米時，標準分路電阻為0.15歐；當軌道電路道砟電阻大于或等于3歐每千米時，標準分路電阻取值為0.25歐。2.6.5. 根據(jù)軌道電路傳輸計算確定補償電容數(shù)量，在軌道電路送、受端調(diào)諧單元間，按等間距原則沿鋼軌線路敷設(shè)。 （注：送、受端補償電容距調(diào)諧單元按半間距或固定長度設(shè)置）2.6.6. 軌道電路采用FSK調(diào)制方式?；鶞瘦d頻、載頻類型及載頻頻率間表2.6.6-1，低頻調(diào)制信號頻率見表2.6.6-2.表2

24、.6.6-1 基準載頻、載頻類型與載頻頻率基準載頻 Hz1700200023002600載頻類型1700-11700-22000-12000-22300-12300-22600-12600-2載頻頻率 Hz1701.41698.72001.41998.72301.42298.72601.42598.7表2.6.6-2 低頻調(diào)制信號頻率序號123456頻率 Hz10.311.412.513.614.715.8序號789101112頻率 Hz16.91819.120.221.322.4序號131415161718頻率 Hz23.524.625.726.827.929基準載頻派生-1型載頻和-2型載

25、頻的頻率?；鶞瘦d頻共有4種：1700Hz、2000Hz、2300Hz、2600Hz。 基準載頻1700Hz代表1700-1（1701.4Hz）和1700-2（1698.7Hz）； 基準載頻2000Hz代表2000-1（2001.4Hz）和2000-2（1998.7Hz）； 基準載頻2300Hz代表2300-1（2301.4Hz）和2300-2（2298.7Hz）；基準載頻2600Hz代表2600-1（2601.4Hz）和2600-2（2598.7Hz）；2.6.7. 軌道電路送、受端位置狀態(tài)應能轉(zhuǎn)換。2.6.8. 軌道電路送、受端都采用機械絕緣節(jié)的區(qū)段，當運行方向變化時，根據(jù)需要，軌道電路應能

26、實現(xiàn)載頻轉(zhuǎn)換，基準載頻應在2000Hz和1700Hz間，或在2600Hz和2300Hz間轉(zhuǎn)換。2.6.9. 軌道電路兩相鄰平行區(qū)段采用同一運行方向基準載頻時，應采取鄰線干擾防護措施。2.6.10. 軌道電路電子設(shè)備的安全性完善度等級應劃分為4級，等級的劃分等同于IEC62279-2002和IEC6225-2007的規(guī)定。2.6.11. 軌道電路有關(guān)電源、電磁環(huán)境及外部接口環(huán)境條件和使用條件的設(shè)計，應采用與安全性完善度等級相適應的設(shè)計方法。2.6.12. 軌道電路硬件和軟件結(jié)構(gòu)應實現(xiàn)模塊化、標準化、系列化和工程化。2.6.13. 軌道電路應具備自檢、報警和在線監(jiān)測聯(lián)網(wǎng)功能。2.6.14. 軌道電

27、路應能向其他系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)，與列控中心、聯(lián)鎖系統(tǒng)通信時，應采用統(tǒng)一、專用的安全通信協(xié)議。2.6.15. 當軌道電路在調(diào)整狀態(tài)時，在最不利條件下，其接收器輸入電壓不小于規(guī)定的可靠工作值。2.6.16. 在最不利條件下，用標準分路電阻在軌道電路任一處軌面分路時（電氣絕緣節(jié)區(qū)域內(nèi)死區(qū)段除外），其接收器輸入電壓不大于規(guī)定的可靠工作值。2.6.17. 在最不利條件下，用標準分路電阻在軌道電路任一處軌面分路時，軌道電路鋼軌短路電流不應小于表2.6.17的規(guī)定值。表2.6.17 軌道電路鋼軌短路電流基準載頻 Hz1700200023002600短路電流 A0.50.50.50.452.6.18. 區(qū)間軌道電路

28、應具有斷軌檢查功能。2.6.19. 區(qū)間軌道電路長度應符合下列要求：a） 有砟軌道線路軌道電路工程設(shè)計長度應符合表2.6.9要求。表2.6.19 有砟軌道線路軌道電路工程設(shè)計最大長度標準分路電阻軌道結(jié)構(gòu)類型道砟電阻 工程設(shè)計最大長度 m0.15路基0.55501140021400橋梁1700212000.25路基31400橋梁31200a路基：軌道線路下方無鋼筋結(jié)構(gòu)。b：橋梁：軌道線路下方有鋼筋結(jié)構(gòu)的混泥土橋。對于橋梁線路，應注意實際使用中的道砟電阻條件，如果道砟電阻低于要求，應根據(jù)實際道砟電阻確定軌道電路工程設(shè)計長度。注：對于隧道線路，應注意環(huán)境對道床的影響，特別是長大隧道。當區(qū)段內(nèi)隧道部分

29、長度大于300m時，根據(jù)實際使用中的道砟電阻條件，確定軌道電路工程設(shè)計長度。b） 無砟軌道線路軌道工程設(shè)計長度應根據(jù)無砟線路鋼軌參數(shù)測試結(jié)果，確定軌道電路長度。2.6.20. 這站軌道電路工程設(shè)計長度應符合表2.6.20要求。表2.6.20 車站軌道電路工程設(shè)計最大長度標準分路電阻道床類型區(qū)段類型線間距 m道砟電阻工程設(shè)計最大長度0.15有砟股道區(qū)段不小于5m2650道岔區(qū)段a不小于5m2450b0.25 股道區(qū)段不小于5m3650道岔區(qū)段a不小于5m3450ba本表道岔區(qū)段采用一送一受軌道電路，無受電分支通過跳線與軌道電路并聯(lián)。b本表道岔區(qū)段，道岔數(shù)量不宜超過2個，單岔區(qū)段的無受電分支不應大

30、于160m。雙岔區(qū)段的每個無受電分支長度分別不應大于80m和160m。特殊情況，應根據(jù)條件計算確定。2.7 室外設(shè)備要求 1) 在區(qū)間，軌道電路主要采用電氣絕緣節(jié)方式，根據(jù)載頻配置電氣絕緣節(jié)調(diào)諧設(shè)備（包括極阻抗和零阻抗調(diào)諧單元、空芯線圈、專用引接線）和軌旁阻抗匹配設(shè)備。電氣絕緣節(jié)隔離系數(shù)不小于8. 2) 在站內(nèi)，軌道電路主要采用機械絕緣節(jié)方式，配置機械絕緣節(jié)軌旁阻抗匹配設(shè)備。 3) 在道岔區(qū)段，采用一送一受軌道電路時，無受電分支通過跳線與軌道電路并聯(lián)。 4) 軌道電路應設(shè)置鋼軌補償電容（軌道電路長度不小于300m時），電容值不多于四種。補償電容間距不小于50m。 5) 在軌道電路內(nèi)所設(shè)置的扼流

31、變壓器，應不影響軌道電路工作正常。 6) 軌道電路應采用符合TB/T 3100.1、TB/T 3100.2、TB/T 3100.3、TB/T 3100.4和TB/T 3100.5相關(guān)規(guī)定的鐵路數(shù)字信號電纜。 7) 電纜和芯線的使用，應符合下列規(guī)定：a） 電纜中有兩個及以上相同基準載頻的發(fā)送線對，或有兩個及以上相同基準載頻的接收線對時，該電纜應采用內(nèi)屏蔽鐵路數(shù)字信號電纜。b） 電纜中各發(fā)送線對、接收線對載頻均不相同時，可采用非內(nèi)屏蔽鐵路數(shù)字信號電纜，線對應按四線組對角線成對使用。c） 相同載頻的發(fā)送線對和接收線對不應使用同一根電纜。d） 相同載頻的發(fā)送線對或接收線對不應使用同一四線組。 8) 應

32、按軌道電路的電纜規(guī)定長度配置電纜和電纜模擬網(wǎng)絡。當實際電纜長度短于規(guī)定長度時，應通過電纜模擬網(wǎng)絡補足規(guī)定長度，該規(guī)定長度不大于10km。2.8 ZPW-2000系列無絕緣軌道電路電子設(shè)備2.8.1. 可靠性與安全性1) ZPW-2000系列無絕緣軌道電路接收器和發(fā)送器的可靠度指標：平均無故障間隔時間（MTBF）大于或等于15×104h。2) ZPW-2000系列無絕緣軌道電路接收器和發(fā)送器要求最高的安全性完善度等級,其安全度指標要求平均危險側(cè)輸出間隔時間大于或等于1011h。3) ZPW-2000系列無絕緣軌道電路接收器和發(fā)送器應考慮熱插拔設(shè)計。接插件應接觸可靠、易于插拔，結(jié)構(gòu)堅實，

33、不發(fā)生機械變形，并應具有防錯插措施。接插件插拔次數(shù)應保證在500次以上。2.9 供電及電源設(shè)備要求1)軌道電路接收器和發(fā)送器的直流工作電壓為額定電壓×（1±4%）。2)在主、副電源電源轉(zhuǎn)換期間，直流穩(wěn)壓電源應實現(xiàn)不間斷供電。2.10 電磁兼容與雷電防護1) ZPW-2000系列無絕緣軌道電路雷電防護措施，應符合相關(guān)規(guī)定。2) ZPW-2000系列無絕緣軌道電路使用的內(nèi)屏蔽數(shù)字信號電纜，在電纜始、終端，內(nèi)、外屏蔽層必須良好連接，并可靠接地。當接地斷線時，不能造成地面信號和機車信號顯示升級。3) ZPW-2000系列無絕緣軌道電路信號樓內(nèi)布線應采用電磁兼容和防雷設(shè)計，發(fā)送和接收

34、線對必須單獨使用屏蔽扭絞線對。4) 地線設(shè)置室外貫通地線和室內(nèi)接地網(wǎng)接地電阻值不大于1，或執(zhí)行相關(guān)規(guī)定。對于重雷害地區(qū)，地線設(shè)置還應采取特殊措施。第3章 ZPW-2000A型無絕緣移頻自動閉塞系統(tǒng)原理3.1 系統(tǒng)原理ZPW-2000A型無絕緣軌道電路系統(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29m，由空心線圈、29m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)極阻性，利于本區(qū)段信號的傳輸及接受；對于相鄰區(qū)段頻率信號呈現(xiàn)零阻性，可靠地短路相鄰區(qū)段信號，防止了越區(qū)傳輸，這樣便實現(xiàn)了相鄰區(qū)段信號的電氣絕緣。ZPW-2000A型無絕緣軌道電路為

35、了解決全程斷軌檢查，將軌道電路分為主軌道電路和調(diào)諧區(qū)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”。主軌道和調(diào)諧區(qū)小軌道檢查原理示意如圖3.1所示。圖3.1 主軌道和調(diào)諧區(qū)小軌道檢查原理圖 主軌道電路發(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)果形成軌道電路軌道繼電器

36、執(zhí)行條件通過（XG、XGH）送至本軌道電路接收器，作為軌道繼電器（GJ）勵磁的必要檢查條件之一。3.2 發(fā)送器3.2.1. 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。(4)對移頻信號特征的自檢測，故障時給出報警N1冗余運用的轉(zhuǎn)換條件。3.2.2. 原理框圖及電路原理說明同一載頻編碼條件、低頻編碼條件源，以反碼形式分別送入兩套微處理器CPU中，其中CPU1產(chǎn)生包括低頻控制信號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“FS

37、K”信號送至“濾波”環(huán)節(jié)，實現(xiàn)方波正弦波變換。功率放出的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)送報警繼電器勵磁，并使經(jīng)過功放的FSK信號輸出。當發(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）。發(fā)送器電路原理圖如圖3.2.2所示。圖3.2.2 發(fā)送器電路原理框圖 3.2.3. 發(fā)送器“N+1”冗余系統(tǒng)原理ZPW-2000A無絕緣移頻自動閉塞發(fā)送盤采取“N+1”冗余方式，原理框圖如圖3.2.3所示。圖3.2.3 發(fā)送器“N+1”冗余系統(tǒng)原理（接線）圖 發(fā)送器采用熱機備用，主機故障自動轉(zhuǎn)換至備機（+1）。備機的

38、輸出頻率必須與當前主機的輸出頻率一致。備機的低頻編碼電路與故障主機的低頻編碼電路邏輯上完全一致：采用同一個編碼繼電器的不同組接點，通過FBJ接點切換，構(gòu)成各自獨立的編碼回路。3.3 接收器3.3.1. 作用接收器接收端及輸出端均按雙機并聯(lián)運用設(shè)計，與另一臺接收器構(gòu)成相互熱機并聯(lián)運用系統(tǒng)，保證接收系統(tǒng)的高可靠運用。(1)用于對主軌道電路移頻信號的解調(diào),并配合與送電端相連接調(diào)諧區(qū)短小軌道電路的檢查條件,動作軌道繼電器。(2)檢查軌道電路完好，減少分路死區(qū)長度，還用于接收門限控制實現(xiàn)對BA斷線的檢查。(3)實現(xiàn)對與受電端相連接調(diào)諧區(qū)短小軌道電路移頻信號的解調(diào),給出短小軌道電路執(zhí)行條件,送至相鄰軌道電

39、路接收器。3.3.2. 原理框圖及電路原理說明(1)接收器雙機并聯(lián)運用原理接收器本接受“主機”及另一接收“并機”兩部分構(gòu)成，如圖3.3.2所示。圖3.3.2 接收器雙機并聯(lián)運用示意圖ZPW-2000A系統(tǒng)中A、B兩臺接收器構(gòu)成成對雙機并聯(lián)運用，即：A主機輸入接至A主機，且并聯(lián)接至B并機；B主機輸入接至B主機，且并聯(lián)接至A并機。A主機輸出與B并機輸出并聯(lián)，動作A主機相應執(zhí)行對象（AGJ）；B主機輸出與A并機輸出并聯(lián)，動作B主機相應執(zhí)行對象(BGJ)。(2)接收器原理框圖及說明接收盒根據(jù)外部所確定載頻條件，首先確定接收盒的中心頻率。外部送進來的信號，分別經(jīng)過主機、并機兩路模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。

40、兩套CPU對外部四路信號進行單獨的運算，判決處理。雙CPU再把處理的結(jié)果通過串行通信，相互進行比較。如果判決結(jié)果一致，就輸出3kHz的脈沖驅(qū)動安全與門。安全與門收到兩路方波后，將其轉(zhuǎn)換成直流電壓帶動繼電器。如果雙CPU的結(jié)果不一致，就關(guān)掉給安全與門的脈沖，同時報警。電路中增加了安全與門的反饋檢查，如果CPU有動態(tài)輸出，那么安全與門就應該有直流輸出，否則就認為安全與門故障，接收器也報警。如果接收盒收到的電壓過低，就認為是列車分路。原理框圖如圖3.3.3所示。圖3.3.3 接收器原理框圖 主軌道A/D、小軌道A/D：模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將主機、并機輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成計算機能處理的數(shù)字信號。CPU1、CP

41、U2：是微機系統(tǒng)，完成主機、并機載頻判決、信號采樣、信息判決和輸出驅(qū)動等功能。安全與門14：將兩路CPU輸出的動態(tài)信號變成驅(qū)動繼電器（或執(zhí)行條件）的直流輸出。(3)調(diào)諧區(qū)短小軌道電路接收器除了接收本主軌道電路頻率信號外，還接收相鄰區(qū)段小軌道電路的頻率信號。上述“延續(xù)段”信號由列車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，作為軌道繼電器（GJ）勵磁的必要檢查條件（XGJ、XGJH）之一。同一區(qū)段的主軌道和小軌道信息由不同的兩個接收盒處理。本軌道主軌道信息由本區(qū)段的接收盒處理，小軌道信息由列車運行前方靠近發(fā)送端的相鄰區(qū)段的接收

42、盒來處理。原理圖如圖3-1所示。綜上，接收器用于接收主軌道電路信號，并在檢查所屬調(diào)諧區(qū)段短小軌道電路狀態(tài)（XGJ、XGJH）條件下，動作本軌道電路的軌道繼電器（GJ）。另外，接收器還同時接收相鄰區(qū)段所屬調(diào)諧區(qū)小軌道電路信號，向相鄰區(qū)段提供小軌道電路狀態(tài)（XG、XGH）條件。3.4 衰耗盤3.4.1. 作用 (1)用作對主軌道電路的接收端輸入電平調(diào)整。(2)對調(diào)諧區(qū)短小軌道電路的調(diào)整（含正、反方向）。(3)給出有關(guān)發(fā)送、接收用電源電壓，發(fā)送器功出電壓和軌道繼電器（含GJ、XGJ）電壓測試條件。(4)給出發(fā)送器、接收器的故障報警、軌道狀態(tài)及正反向運行指示燈等。(5)在N1冗余運用中實現(xiàn)接收器故障轉(zhuǎn)

43、換時主軌道繼電器和小軌道繼電器的落下延時。3.4.2. 原理框圖及電路原理說明(1)主軌道輸入電路主軌道信號V1V2自C1C2變壓器B2輸入，B2變壓器其阻抗約為3655（17002600Hz），以穩(wěn)定接收器輸入阻抗，該阻抗選擇較低，以利于抗干擾。變壓器B2其匝數(shù)比為116：(1146)。次級通過變壓器抽頭連接，可構(gòu)成1146共146級變化。(2)短小軌道電路輸入電路根據(jù)方向電路變化，接收端將接至不同的兩端短小軌道電路。故短小軌道電路的調(diào)整按正、反兩方向進行。正方向調(diào)整用a11a23端子，反方向調(diào)整用c11c23端子，負載阻抗為3.3k。為提高A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣精度，短小軌道電路信號經(jīng)過1

44、：3升壓變壓器B4輸出至接收器。(3)移頻報警繼電器YBJ發(fā)送工作、接收工作指示燈分別將發(fā)送器、接收器報警條件接入，通過光電耦合器構(gòu)成報警接點條件（BJ-1、BJ-2、BJ-3）。移頻報警繼電器YBJ，由移頻架第一位衰耗器YB引出，逐一串接各衰耗盤BJ1、BJ2條件至024.通過受光器導通，使外接YBJ勵磁。此外，為適應微機檢測的需要，預留了報警條件接點FBJ、FBJ、JBJ+、JBJ，由機柜內(nèi)配線引至零層。(4)軌道狀態(tài)指示電路根據(jù)軌道繼電器的狀態(tài)，通過光電耦合器的開端驅(qū)動軌道狀態(tài)指示燈GJ。GJ亮綠燈，表示軌道空閑；GJ亮紅燈，表示軌道占用；GJ滅燈，表示斷電。衰耗盤電路原理圖如圖3.4.

45、2所示。圖3.4.2 衰耗盤調(diào)整電路原理 3.5 站防雷和電纜模擬網(wǎng)絡3.5.1. 作用 用作對通過傳輸電纜引入至室內(nèi)雷電沖擊的防護（橫向、縱向）。通過0.5、0.5、1、2、2、2×2km六節(jié)電纜模擬網(wǎng)絡，補償實際數(shù)字信號電纜，使補償電纜和實際電纜總長度為10km，以便于軌道電路的調(diào)整和構(gòu)成改變列車運行方向電路。在站防雷上有室外電纜帶來的雷電沖擊信號，為保護模擬網(wǎng)絡及室內(nèi)發(fā)送、接收設(shè)備，采用橫向與縱向雷電防護。3.5.2. 原理說明 壓敏電阻采用820V/10A氧化鋅壓敏電阻，用于對室外通過傳輸電纜引入的雷電沖擊信號的橫向防護。低轉(zhuǎn)移系數(shù)防雷變壓器用于對雷電沖擊信號的縱向防護，特別

46、在目前鋼軌線路旁沒有設(shè)置貫通地線的條件下，該防雷變壓器對雷電防護有顯著作用。電纜模擬網(wǎng)絡按0.5、0.5、1、2、2、2×2km六節(jié)設(shè)置，以便串接構(gòu)成010km，按0.5 km間隔任意設(shè)置補償模擬電纜值。如圖3.5.2所示。圖3.5.2 電纜模擬網(wǎng)絡的原理 模擬電纜網(wǎng)絡值基本按以下數(shù)值設(shè)置：R：23.5/km；L：0.75mH/km；C：29nF/km。R、L按共模電路設(shè)計，考慮故障安全，C采用四頭引線。3.6 電氣絕緣節(jié)及調(diào)諧單元電氣絕緣節(jié)長29米，在兩端各設(shè)一個調(diào)諧單元，對于較低頻率軌道電路（1700Hz、2000Hz）端，設(shè)置L1、C1兩組件F1型調(diào)諧單元；對于較高頻率軌道電路

47、（2300HZ、2600HZ）端，設(shè)置L2、C2、C3三組件的F2型調(diào)諧單元。用于實現(xiàn)兩相鄰軌道電路間的電氣隔離，即完成電氣絕緣節(jié)的作用。電氣絕緣節(jié)構(gòu)成圖如圖3.6所示。F1（F2）端調(diào)諧單元的L1、C1（L2、C2）對F2（F1）端的頻率為串聯(lián)諧振，呈現(xiàn)較低阻抗，稱“零阻抗”，相當于短路，阻止了相鄰區(qū)段信號進入本區(qū)段。F1（F2）端調(diào)諧單元對本區(qū)段的頻率呈現(xiàn)電容性，并與調(diào)諧區(qū)的鋼軌、空心線圈的綜合電感構(gòu)成并聯(lián)諧振，呈現(xiàn)高阻抗，稱“極阻抗”，相當于開路，減少了對本區(qū)段信號的衰耗。圖3.6 電氣絕緣節(jié)構(gòu)成圖 3.7 空心線圈SVA3.7.1. 作用 逐段平衡兩鋼軌的牽引電流回流，實現(xiàn)上下行線路間

48、的等電位連接，改善電氣絕緣節(jié)的Q值，保證工作穩(wěn)定性。3.7.2. 電路原理說明 該線圈用19×1.53mm電磁線燒制，其截面積為35mm2，電感約為33H，直流電阻4.5mH。中間點引出線等電位連接用?？招木€圈設(shè)置在29m長調(diào)諧區(qū)的兩個調(diào)諧單元中間，由于它對50Hz牽引電流呈現(xiàn)很小的交流阻抗（約10m），即可起到平衡牽引電流的作用，這樣就減少了工頻諧波干擾對軌道電路的影響。對于上、下行線路間的兩個空心線圈中心線可等電位連接，一方面平衡線路間牽引電流，一方面可保證維修人員安全。3.8 匹配變壓器3.8.1. 作用 該匹配變壓器用于鋼軌(軌道電路)與鐵路數(shù)字信號電纜的匹配連接。L1用作對

49、電纜容性的補償，并作為送端列車分路的限流阻抗。電解電容按同極性串接，形成無極性，在直流電力牽引中用于隔離直流（如地下鐵道）。3.8.2. 電路說明 (1)V1、V2經(jīng)調(diào)諧單元端子接至軌道，L1、L2接至數(shù)字信號電纜。(2)考慮到1.0·km道碴電阻并兼顧低道碴電阻道床，該變壓器變化優(yōu)選為9：1。(3)鋼軌側(cè)電路中，串聯(lián)接入兩個16V、4700F電解電容（C1、C2），該二電容按同極性串接，構(gòu)成無極性聯(lián)結(jié)，起到隔直及連交作用。保證該設(shè)備在直流電力牽引區(qū)段運用中，不致因直流成分造成匹配變壓器磁路飽和。3.9 補償電容3.9.1. 作用(1)保證軌道電路傳輸距離；(2)保證接收端信號有效信

50、干比；(3)實現(xiàn)了對斷軌狀態(tài)的檢查；(4)保證了鋼軌同側(cè)兩端接地條件下，軌道電路分路及斷軌檢查功能。3.9.2. 原理說明 由于60kg重1435mm軌距的鋼軌電感為1.3H/m，同時每米約有幾個pf電容。對于1700-2300Hz的移頻信號，鋼軌呈現(xiàn)較高的感抗值。該值大大高于道碴電阻時，對軌道電路信號的傳輸產(chǎn)生較大的影響。為此，采取分段加補償電容的方法，減弱電感的影響4。其補償原理可理解為將每補償段鋼軌L與電容C視為串聯(lián)諧振，如圖3.9.2所示。圖3.9.2 補償電容原理圖在補償段入口端（A、B）取得一個趨于電阻性負載R，并在出口端（C、D）取得一個較高的輸出電平。一般認為補償電容容量與載頻頻率、道碴電阻低端數(shù)值、電容設(shè)置方式、設(shè)置密度、軌道電路傳輸作用要求等有關(guān)。一般載頻頻率低，補償