新型自動閉塞

新型自動閉塞2008.111系統(tǒng)原理特點發(fā)展問題2自動閉塞是先進的區(qū)間閉塞制式，它對于保證區(qū)間行車安全、提高區(qū)段通過能力，起著非常重要的作用。自動閉塞又是列車運行控制系統(tǒng)的重要組成部分和基礎設備。新型自動閉塞在我國獲得大力發(fā)展。新型自動閉塞概述3閉塞blocksystem用信號或憑證，保證列車按照空間間隔制運行的技術方法。自動閉塞automaticblocksystem根據(jù)列車運行及有關閉塞分區(qū)狀態(tài)，自動變換通過信號機顯示而司機憑信號行車的閉塞方法。名詞術語和基本概念4保護區(qū)段overlapprotectionblocksection為防止列車冒進信號造成危險后果而設的重疊區(qū)段。軌道電路trackcircuit以鋼軌為導體，檢查有無列車占用、傳遞列車占用信息以及實現(xiàn)地面與列車間信息交互的電路。名詞術語和基本概念5名詞術語和基本概念組織區(qū)間行車，一般有兩種方案，時間間隔法和空間間隔法。前者在我國早已不用，所謂空間間隔法是把鐵路線路劃分為若干段（閉塞分區(qū)），在同一閉塞分區(qū)同時只允許一列列車運行，這樣使追蹤列車始終與前行車保持一定的距離，以確保列車運行安全。這種空間間隔法就是閉塞。6自動閉塞是利用通過信號機將一個區(qū)間劃分為若干閉塞分區(qū)，每個閉塞分區(qū)內裝設軌道電路（或列車檢測設備），通過軌道電路將列車和通過信號機顯示聯(lián)系起來，使信號機顯示依列車運行狀態(tài)(閉塞分區(qū)空閑/占用)自動變換的系統(tǒng)。用以實現(xiàn)自動閉塞行車辦法的所有設備總稱為自動閉塞系統(tǒng)。自動閉塞定義7運行方向信息編碼信息形成信息發(fā)送信息通道信息接收信息解碼信息執(zhí)行自動閉塞系統(tǒng)原理框圖自動閉塞系統(tǒng)構成8信息形成：信息源，自動閉塞所需的信息數(shù)量及特征。信息編碼、發(fā)送：根據(jù)本信號點的顯示，把信息源編制成符合設計要求的信息，然后進行調制及功率放大。信息接收、解碼：發(fā)送信息的解調，譯碼。執(zhí)行單元：一般采用安全型繼電器控制通過信號機的信號顯示。自動閉塞系統(tǒng)構成9速差式信號制式速差式信號制式所給出的每一種信號，對不同速度的列車分別代表某一個確定的速度值，列車按照信號要求的速度運行，以保證行車安全。而按信號顯示的速度行車，就成為一種行車的基本制度，在這樣的行車制度下，信號就可以擔負起列車運行速度控制的任務，并通過對列車速度實時控制，在安全的基礎上，達到列車運行間隔最小化的目的，從而實現(xiàn)鐵路線路運輸能力的最大化。10速差式顯示可以采用色燈方式，也可以直接采用數(shù)字顯示方式，前者適應于速度分級少的低速列車運行系統(tǒng)，對于高速鐵路或中、低速混合運行的線路，由于速度級別多，色燈顯示數(shù)量不夠，應采用后者。

速差式信號制式11速度分級的選擇除必須考慮線路允許的行車速度，如曲線速度、坡道速度、道岔速度等之外，主要考慮如何按合理的速度等級劃分自動閉塞分區(qū)，以滿足不同速度級別的列車追蹤需要，其主要原則是：列車從任一級速度用規(guī)定的減速度降至下一級速度所走行的距離，應基本相同，并盡可能與現(xiàn)有列車速度等級取得一致。速差式信號制式12新型自動閉塞概述-自動閉塞分類

1．單向自動閉塞和雙向自動閉塞自動閉塞按行車組織方法可分為單線雙向自動閉塞、雙線單向自動閉塞和雙線雙向自動閉塞。

在單線區(qū)段，既要運行上行列車又要運行下行列車。為了調整雙方向列車的運行，在線路兩側都要裝設通過信號機，這種自動閉塞稱為單線雙向自動閉塞。13新型自動閉塞概述-自動閉塞分類

在雙線區(qū)段，以前多采用單方向運行的方式，即一條鐵路線只允許上行列車運行，而另一條鐵路線只允許下行列車運行。為此，對于每條鐵路線僅在一側設通過信號機，這樣的自動閉塞稱為雙線單向自動閉塞。

考慮一側線路或設備故障，在雙線區(qū)段的每條線路上都能雙方向運行列車，這樣的自動閉塞稱為雙線雙向自動閉塞。14單向自動閉塞和雙向自動閉塞雙線雙向自動閉塞地面通過信號機的設置同雙線單向自動閉塞。行車組織有兩種方式，一種是反方向按自動閉塞行車，列車可以追蹤運行;另一種是反方向按站間閉塞行車。這兩種方式的反方向均不設通過信號機(按自動閉塞行車時設停車標志)，反方向運行的列車是按車載信號顯示行車。15雙線單向自動閉塞只防護列車的尾部，而單線和雙線雙向自動閉塞必須對列車的尾部和頭部兩個方向進行防護。為了防止兩方向的列車正面沖突，平時規(guī)定正方向通過信號機亮燈，反方向通過信號機滅燈或雙線反方向的機車信號沒有信息。只有在需要改變運行方向，而且在區(qū)間空閑的條件下，由車站值班員辦理一定的手續(xù)后才能允許反方向的列車運行。所以單線自動閉塞和雙線雙向自動閉塞必須設改變運行方向電路。單向自動閉塞和雙向自動閉塞162.三顯示和四顯示自動閉塞自動閉塞按通過信號機的顯示制式可分為三顯示自動閉塞和四顯示自動閉塞。

三顯示自動閉塞的通過信號機有三種顯示，能預告列車運行前方兩個閉塞分區(qū)的狀態(tài)，它使列車經常按規(guī)定速度在綠燈下運行，并可得到運行前方通過信號機顯示的預告，因此在列車未提速前廣泛應用。新型自動閉塞概述-自動閉塞分類L-U-H17三顯示自動閉塞HULLl(3)1/2ll3bfl3bfl3bf1/2l18三顯示列車追蹤空間間隔l(3)：l（3）=3l3bf+l(m)l3bf：三顯示閉塞分區(qū)長度（m）l：本區(qū)段列車長度（m）三顯示列車追蹤時間間隔T（3）：T（3）＝0.06l（3）/v（平均）（min）v（平均）：計算區(qū)段列車平均時速（km/h）0.06：換算到分鐘的系數(shù)三顯示自動閉塞19三顯示自動閉塞列車在三顯示自動閉塞區(qū)段運行，顯示黃燈準備減速，在顯示紅燈的通過信號機前停車，因此要求每個閉塞分區(qū)的長度絕對不能小于列車的制動距離。隨著列車速度和密度的不斷提高，在一些繁忙的客貨混運區(qū)段，各種列車運行的速度和制動距離相差很大，三顯示自動閉塞不能解決這一矛盾，四顯示自動閉塞應運而生。20

四顯示自動閉塞是在三顯示自動閉塞的基礎上增加綠黃顯示，它能預告列車運行前方三個閉塞分區(qū)的狀態(tài)。高速列車可以規(guī)定的速度越過綠黃顯示的通過信號機，然后減速，以使列車在抵達黃燈顯示的通過信號機時不大于規(guī)定的允許速度，保證在顯示紅燈的通過信號機前停車。四顯示自動閉塞L-LU-U-H211/2l1/2ll4bfl4bfl4bfl4bfl(4)HULULL四顯示自動閉塞22

四顯示自動閉塞(無保護區(qū)段)列車追蹤空間間隔l(4)：

l

（4）＝4l4bf+l(m)

四顯示自動閉塞(有保護區(qū)段)列車追蹤空間間隔l(4）：

l

（4）＝5l4bf+l(m)l4bf：四顯示閉塞分區(qū)長度（m）

l

：本區(qū)段列車長度（m）

因為，l4bf≈1/2l3bf

所以，l(4)≈2l3bf+l=2/3l(3)+l

≈0.7l(3)（無保護區(qū)段）

l(4)≈2.5l3bf+l=5/6l(3)+l

≈0.83l(3)（有保護區(qū)段）

四顯示自動閉塞列車追蹤時間間隔T(4):

T(4)=0.06l(4)/v(平均)

同理，T(4)≈0.7T(3)（無保護區(qū)段），或≈0.83T(3)（有保護區(qū)段）

四顯示自動閉塞23四顯示自動閉塞較三顯示自動閉塞列車追蹤間隔，可縮短1/5～1/3，即在充分保證安全的前提下，四顯示自動閉塞能提高區(qū)間列車通過能力17％～30％。

四顯示自動閉塞24四顯示自動閉塞是具有速度含義的速差式自動閉塞，其每種顯示都具有明確的速度含義?！都家?guī)》規(guī)定，列車運行速度在120km/h以上的雙線區(qū)段，應采用速差式自動閉塞，列車緊急制動距離由兩個及以上閉塞分區(qū)長度保證。四顯示自動閉塞可以壓縮列車追蹤間隔，進一步提高行車密度。四顯示自動閉塞25列車區(qū)間追蹤間隔時間I追蹤=(L確認+L制動+L閉+L列)/V平均

其中：L確認–司機確認信號距離L制動–列車制動距離L閉–閉塞分區(qū)長度L列–列車長度V平均–列車平均速度26自動閉塞按檢測列車位置的方式可分為軌道電路方式和計軸器方式兩大類。多數(shù)自動閉塞采用軌道電路來檢測列車運行的位置。按所采用軌道電路不同，又可分為有絕緣和無絕緣軌道電路。新型自動閉塞概述-自動閉塞分類27有絕緣和無絕緣自動閉塞傳統(tǒng)的自動閉塞在閉塞分區(qū)分界處均設有鋼軌絕緣，以分割各閉塞分區(qū)。鋼軌絕緣故障率高，維修工作量大，列車舒適性差。無絕緣自動閉塞以無絕緣軌道電路為基礎。無絕緣軌道電路分諧振式和感應式兩種，它取消了區(qū)間線路的鋼軌絕緣。基于無絕緣軌道電路的自動閉塞，滿足鐵路無縫化、電氣化發(fā)展的需要，是未來發(fā)展方向。28從法國引進的UM71自動閉塞以及國產ZPW-2000自動閉塞采用無絕緣軌道電路。計軸自動閉塞，不用軌道電路，而用計軸器檢測列車的運行位置。有絕緣和無絕緣自動閉塞29無絕緣軌道電路按原理可分為兩類自然衰耗式，利用軌道電路的自然衰耗和不同頻率對相鄰軌道電路進行隔離；電氣隔離（諧振）式，在軌道電路的分界處采用電容和鋼軌一部分電感構成諧振回路，并用不同頻率對相鄰軌道電路進行電氣隔離。無絕緣軌道電路分類30電氣絕緣特性電氣絕緣節(jié)既要滿足隔離又要滿足能量傳輸，應具備以下特性：（1）電氣絕緣接頭隔離性好，界限分明；（2）電氣絕緣接頭的死區(qū)間盡量短；（3）兩相鄰軌道電路間無信號干擾；（4）軌道電路的獨立性強；（5）分路靈敏度要高；（6）信號傳輸效率要高；（7）軌道電路具有足夠的傳輸長度；（8）設備簡單可靠31我國以前運用的自動閉塞主要制式是交流計數(shù)電碼自動閉塞、不對稱脈沖自動閉塞、極頻自動閉塞和4信息移頻自動閉塞四種。它們的共同缺點是可靠性不夠高，信息量太少，抗干擾能力不夠強，不能滿足列車提速、增加行車密度、增大載重量和電氣化的需要。新型自動閉塞概述-自動閉塞的發(fā)展32新型自動閉塞發(fā)展進程自動閉塞是現(xiàn)代化鐵路信號技術裝備，它在保證行車安全，提高區(qū)間通過能力，改善運營管理等方面，有顯著的技術經濟效益，代表了鐵路信號發(fā)展水平。33國家自動閉塞占營業(yè)里程中國：6537公里[82]14%蘇聯(lián)：80000公里[80]57%美國：127000公里[76]40%日本：12862公里[82]57%西德：11500公里[82]39%法國：7588公里[78]22%。新型自動閉塞發(fā)展進程34由此可見，當時我國自動閉塞發(fā)展速度較慢，占路網比重較小，制約了中國鐵路的發(fā)展。新型自動閉塞發(fā)展進程35隨著改革開放的大潮，百廢待興。中國鐵路信號工作者肩負重任，在鐵道部領導下，由北京鐵道學會自動化委員會組織，從1980年12月開始，歷時三年，進行了11次學術研討會，科學地、實事求是地總結了我國自動閉塞發(fā)展的經驗和教訓，分析了我國現(xiàn)有自動閉塞的技術水平，提出了發(fā)展我國自動閉塞的咨詢建議。新型自動閉塞發(fā)展進程36四種既有自動閉塞制式技術經濟比較No項目移頻交流計數(shù)極頻不對稱脈沖1極限長度（m）1950-21002600260026002斷軌檢查較差較好較好較好3應變時間（s）27224絕緣破損有一般有有有5信息數(shù)量43446機車信號較好較差7設備估價（元）760038005600620037速差制自動閉塞20世紀80年代，圍繞我國鐵路實現(xiàn)現(xiàn)代化的目標，提出了采用速差制自動閉塞。當時鐵路運輸能力緊張的現(xiàn)實與三顯示自動閉塞制式能實現(xiàn)的運輸能力之間的矛盾，成為速差制四顯示自動閉塞發(fā)展的動力。首先在京廣線鄭—武段實施，進而運用于準高速的廣深線，均取得成功，之后90年代在京廣線上全線推廣。特別是鐵路四次大規(guī)模既有線提速中，在繁忙區(qū)段均設計了速差制四顯示自動閉塞。3890年代初，在京廣線鄭武段電氣化工程中引進了法國的UM71自動閉塞，隨后在UM71國產化的進程中，我國自行開發(fā)具有自主知識產權ZPW-2000A型無絕緣移頻自動閉塞，即新型自動閉塞。它在UM71的基礎上，用單片微機和數(shù)字信號處理等技術代替晶體管分立元件，在保證系統(tǒng)的可靠性和可用性的前提下降低了設備成本。新型自動閉塞概述-自動閉塞的發(fā)展39必要性和主要目標適應電氣化鐵道的發(fā)展需要；適應重載列車的發(fā)展需要；大力提高設備的可靠性和安全性；逐步建立我國自動閉塞、機車信號、自動停車和速度監(jiān)督體系（既有線提速、客運專線、高速鐵路）40建議優(yōu)先開展的六大課題研究：牽引電流對軌道電路和機車信號干擾的影響；軌道電路研究；基礎元器件；系統(tǒng)工程研究和應用；可靠性理論研究和應用；故障-安全理論研究和應用41國產移頻自動閉塞有8信息、18信息。8信息移頻自動閉塞采用集成電路；18信息移頻自動閉塞采用單片微機和數(shù)字信號處理技術。8信息和18信息移頻自動閉塞由于載頻選擇、調制頻偏等固有缺陷，使軌道電路存在傳輸特性較差、鄰線干擾、半邊侵入等問題。新型自動閉塞概述-自動閉塞的發(fā)展42自動閉塞的幾個經典問題斷軌檢查：軌道電路難以實現(xiàn)極限長度：信息量少，長度不小于2000米自閉與機車信號分合：兩個系統(tǒng)，獨立發(fā)展43自動閉塞的評價經濟效果：投資多少、結構繁簡、維修難易、故障率高低、壽命長短技術特性：適用性、抗干擾能力、應變時間、機車信號結合、極限長度等44經驗和教訓：事故推進了鐵路信號的發(fā)展1961年京山線唐山開平間，因信號機透鏡上積雪，司機將紅燈誤認為黃燈，造成冒進信號列車追尾的重大事故，這才引起對機車信號和自動停車的重視。-機車信號451978年12月16日，由西安開往徐州方向的386次列車向東一路急駛。按運行圖規(guī)定，該趟火車在楊莊站要在側線停車6分鐘，等待其它列車通行后再開動。然而兩個司機睡著了，列車以每小時40公里的速度沖入正線。此時南京至西寧的87次列車呼嘯而來，列車機車攔腰撞上87次列車的第6節(jié)車廂。自動停車：一次報警-周期報警。461999年7月9日，461次列車通過京廣線衡陽段茶山坳車站，以每小時111公里的速度側向通過限速岔道，導致列車脫軌顛覆，造成9人死亡、15人97年4月29日榮家灣火車相撞事故。2008年4月28日，膠濟鐵路由于列車超速的重大事故。超速-47自動閉塞是機車信號主體化的基礎。既有自動閉塞存在著種種安全問題，是長期以來不能實現(xiàn)機車信號主體化的關鍵制約因素。既有交流計數(shù)、極頻、4信息移頻自動閉塞將被淘汰，8信息、18信息移頻自動閉塞也將逐步改造。ZPW-2000系列自動閉塞是具有自主知識產權，有較高的安全度和可靠性，能抗電氣化大電流干擾，傳輸特性好的新型自動閉塞，是我國今后一個時期自動閉塞的發(fā)展方向。新型自動閉塞概述-自動閉塞的發(fā)展488信息移頻自動閉塞 ZP·Y1-8型(ZP-89型)為8信息移頻自動閉塞，是在原4信息移頻自動閉塞的基礎上研制而成的。在滿足系統(tǒng)和器件故障—安全及抗干擾的基礎上采用集成器件，以減小設備體積，提高可靠性。49ZP·Y1-8型移頻自動閉塞的信息特征11、15、20、26Hz為原有低頻。8Hz可作為電化區(qū)段站內軌道電路用，不傳遞信息。30Hz一般作雙線雙向自動閉塞反向運行時區(qū)間軌道電路用，也不傳遞信息。13.5Hz為綠黃，四顯示自動閉塞用，進站信號機顯示綠黃燈時也能用。17.5Hz為黃閃，用在特殊情況下，如18號道岔側向通過時用；四顯示自動閉塞可作為U2碼使用，即在進站信號機顯示雙黃燈時，第一接近區(qū)段發(fā)送U2碼，供機車信號接收；9.5Hz備用。50

后來又增加到12信息，低頻信息為：11HzL碼，13.5HzLU碼，15HzU碼，16.5HzU2碼，17.5HzU2S碼，20HzUU碼，21.5HzUUS碼，24.5HzHB碼，26HzHU碼，30Hz反方向運行用，8Hz站內軌道電路用，9.5Hz備用。

ZP·Y1-8型移頻自動閉塞的信息特征51ZP-89型移頻自動閉塞系統(tǒng)結構為改善移頻自動閉塞的應用環(huán)境，方便維修，現(xiàn)均采用集中設置方式，即除了通過信號機和軌道防雷單元外，其它設備均集中設于相近車站的信號機械室內，用電纜聯(lián)結。52ZP·Y1-8型移頻自動閉塞系統(tǒng)構成JS：接收盤；FS：發(fā)送盤；DY：電源盤；SGB：衰耗隔離表示盤；ZEL：室內防雷單元；GFL：軌道防雷單元；DL：電纜；DLM：電纜模擬網絡53系統(tǒng)組成 ZP·Y1-8型移頻自動閉塞設備由移頻柜、防雷柜(或移頻防雷電纜網絡組匣)、電纜、軌道變壓器箱、通過信號機組成。為提高設備的可靠性，移頻自動閉塞系統(tǒng)采用接收雙機并用，發(fā)送熱備、故障轉換的結構。54ZP·Y1-8型移頻自動閉塞的室外設備采用集中設置方式時，室外設備僅有通過信號機和軌道變壓器箱，軌道變壓器箱內設有軌道防雷單元、50Hz抑制器和移頻軌道變壓器。軌道防雷單元：對雷電沖擊干擾進行縱向及橫向防護。 50Hz抑制器：抑制工頻干擾，有效地防護軌道內的50Hz迷流干擾。 移頻軌道變壓器：實現(xiàn)發(fā)送或接收設備與軌道電路間的匹配聯(lián)結，改善軌道電路的傳輸特性。55電源盤將輸入的220V交流電源變換為24V直流穩(wěn)壓電源，對發(fā)送盤供電，接收盤自帶電源，不需其供電。電源盤采用脈寬調制開關直流穩(wěn)壓電源，控制方式為脈寬調節(jié)，并具有過壓及過流防護電路。ZP·Y1-8型移頻自動閉塞的室內設備-電源盤56 發(fā)送盤根據(jù)編碼條件向軌道電路發(fā)送移頻信息。發(fā)送盤由低頻振蕩器、調制開關、移頻振蕩器、濾波器、激勵放大器、功率放大器等電路環(huán)節(jié)等構成。ZP·Y1-8型移頻自動閉塞的室內設備-發(fā)送盤57接收盤接收由軌道傳輸來的移頻信號，進行限幅、放大、解調、鑒幅、選頻后動作執(zhí)行繼電器，控制通過信號機的顯示。接收盤由電源、限幅放大器、鑒頻器、雙向鑒幅器、選頻放大器、末級開關等部分組成ZP·Y1-8型移頻自動閉塞的室內設備-接收盤58 接收盤有兩種：有選頻和無選頻。有選頻接收盤：通帶很窄的選頻電路，只接收特定的低頻信息，可以區(qū)分五種低頻信息，是按照四顯示自動閉塞的要求設計的。無選頻接收盤：沒有低頻選頻電路，可以接收某低頻段內的所有低頻，只反映本閉塞分區(qū)空閑與否。 非電化和電化接收盤電路原理一樣，只是電化接收盤的靈敏度指標與非電化接收盤不同。

ZP·Y1-8型移頻自動閉塞的室內設備-接收盤59 ZP·Y1-18型(ZP·WD型)和ZP·Y2-18型(ZP·DJ型)均為18信息移頻自動閉塞。由于采用微型計算機和數(shù)字信號處理等技術，解決了信息量少、信干比低、應變時間長等技術難題。18信息移頻自動閉塞6018信息移頻自動閉塞 系統(tǒng)設計為雙軟件、雙CPU、雙A/D及安全與門等冗余結構，并具有故障檢測報警等功能，符合故障—安全原則。在信干比在1：1條件下，信息的轉換時間不大于2s。通用性強，可在電化和非電化區(qū)段通用。6118信息移頻自動閉塞的信息特征載頻：550/750、650/850頻偏：55低頻：7、8、8.5、9、9.5、11、12.5、13.5、15、16.5、17.5、18.5、20、21.5、22.5、23.5、24.5、2662 (1)傳輸距離較長

(2)形成系列產品

400A、600A、800A、1000A扼流變壓器研制，同構成一個系列。

(3)具有實現(xiàn)雙機或N+1方式的能力

(4)新的故障檢測方式

三級報警：對車站值班員的車站總報警，對信號工區(qū)的電子盤上的故障報警燈，對檢修所的盤內故障定位燈。

ZP·Y1-18型移頻自動閉塞的特點63

(5)高性能防雷系統(tǒng)

高性能防雷器件，可做到無維修或少維修。

(6)實時在線測試

可以不甩開電纜芯線直接測試絕緣，且不會損壞電子板。

(7)新工藝

如鍍金線簧插座、壓接技術、專用接線端子、可調電阻高支架、新型助焊劑等。

(8)配套設備

微機測試臺及專用儀表，為維修提供有效的手段。

ZP·Y1-18型移頻自動閉塞的特點64ZP·Y1-18型移頻自動閉塞系統(tǒng)構成65電源盤 電源盤向發(fā)送盤提供48V直流電源，向接收盤提供+15V、-15V、5V直流電源，一個電源盤可向一個發(fā)送盤和一個接收盤供電，也可向兩個站內接收盤供電。三種電源均為DC/DC直流—直流變換器。66發(fā)送盤 發(fā)送盤分區(qū)間發(fā)送盤和站內發(fā)送盤。區(qū)間發(fā)送盤適用于非電化和電化區(qū)段移頻自動閉塞；站內發(fā)送盤適用于非電化和電化站內軌道電路移頻化。67發(fā)送盤原理框圖68接收盤由帶通濾波、模數(shù)轉換、數(shù)字信號處理、安全與門等部分組成。移頻信號經軌道變壓器、軌道防雷單元、電纜、站內防雷單元及衰耗隔離盤進入接收盤，經帶通濾波器濾波放大，分別送兩路模數(shù)轉換器，變換為數(shù)字信號，由各自的數(shù)字信號處理器進行運算處理，并將雙機運算結果進行比較，然后驅動安全與門，使執(zhí)行繼電器吸起，并給出相應的表示。69接收盤方框圖70采用有源帶通濾波器電路進行帶通濾波。實現(xiàn)FFT解調的微處理器系統(tǒng)由數(shù)字信號處理器(DSP)、程序存儲器(EPROM)，數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、譯碼器(DECODER)、采樣電路、輸出電路、表示與告警電路、輔助電路等組成。采樣電路完成模數(shù)轉換，并采集外部輸入信號送CPU。接收盤71“N+1”冗余系統(tǒng)自動閉塞采用單套電子設備，難以保證系統(tǒng)的高可靠。而采用雙機系統(tǒng)造價較高。因此采用“N+1”系統(tǒng)，即系統(tǒng)工作按N臺主用設備備用一臺熱機的“+1”設備，主用及“+1”設備均設有故障檢測裝置，主用設備之一發(fā)生故障時，“+1”備用設備自動投入應用。

72①系統(tǒng)工作按N臺主用設備，熱機備用一臺“+1”設備。②主用及“+1”設備均設有故障檢測報警。③主用設備之一發(fā)生故障時，備用“+1”設備立即自動投入，其中：發(fā)送盤，“+1”設備自動投入，取代主設備；接收盤，“+1”設備自動投入，與主設備并聯(lián)運用。④主用設備從故障狀態(tài)恢復正常時，立即與“+1”設備自動脫離，恢復其原有熱機備用狀態(tài)。其中：發(fā)送盤，“+1”設備從主設備低頻、載頻及功出電路自動切除，恢復原備用狀態(tài)；接收盤，“+1”設備從主電路自動切除，恢復原備用狀態(tài)。系統(tǒng)特點73系統(tǒng)特點⑤發(fā)送盤、接收盤故障轉換及故障恢復時，保證地面信號機和機車信號機不閃燈。故障轉換時間不大于1.1s。 ⑥緊急處理故障過程中可對設備帶電拔插，誤拔單臺設備時，不應影響系統(tǒng)的正常工作。 ⑦更換故障設備時，不影響系統(tǒng)的正常工作。 ⑧當同時發(fā)生兩臺及其以上同類設備故障時，優(yōu)先順序僅能保證一臺正常工作，故障轉換投入應考慮。優(yōu)先級由工程設計時確定，一般將一離去區(qū)段設在優(yōu)先位置。74UM71系列無絕緣自動閉塞 法國高速鐵路(TGV)自動閉塞，地面采用UM71型無絕緣軌道電路，車載采用TVM300型帶速度監(jiān)督的機車信號，兩者簡稱“U-T”系統(tǒng)。其以移頻無絕緣軌道電路為基礎，不設地面信號機，以速差式機車信號作為主體信號，具有速度監(jiān)督（ATP）功能。UM71TVM300模擬信息傳輸鄭武線UM2000TVM430數(shù)字信息傳輸秦沈線75載頻：1700/2300、2000/2600

頻偏：±11低頻：10.3～29Hz，按1.1Hz等差數(shù)列遞增高載頻、小頻偏有利于抗電化干擾，不存在半邊侵入的問題，應變時間不大于2s。UM71技術特征76 為提高可靠性，采用了雙重系統(tǒng)，一套工作，另一套熱備，自動轉換。設備穩(wěn)定可靠，故障率低。全部實行故障修。 UM71自動閉塞用于我國，正向設地面色燈信號機，顯示按綠、綠黃、黃、紅、紅(防護區(qū))設置，通稱四顯示。反向不設地面信號機，只在閉塞分區(qū)分界點處設置停車標志。UM71自動閉塞技術特征L-LU-U-H-H77系統(tǒng)頻率的選擇原則-信號頻率選擇信號頻率及倍頻要避開50工頻干擾，相鄰頻率須有一定間距。間距越大越容易區(qū)分，但不宜過大，否則信號占用頻率太寬，不利于抗干擾。受成本，技術手段等限制信號頻率段：7-30Hz78載頻頻率選擇主要根據(jù)無絕緣軌道電路調諧單元的要求以及軌道電路的長度。頻率高傳輸效率高，信息量大，遠離工頻干擾，但傳輸衰耗大，距離短。載頻頻率段：1700-2600Hz（500-900Hz）系統(tǒng)頻率的選擇原則-載頻頻率選擇79信號能量在頻域中的分布-UTUM71無絕緣軌道電路采用頻率鍵控方式，頻偏df=11Hz，信號頻率FL=10.3~29，移頻系數(shù)m=df/FL=1.068~0.379根據(jù)信號理論，能量集中在中心頻率及其1、2次邊頻上。

80FLF0UM71信號頻譜信號能量在頻域中的分布-UT81譜線特征的分析各種低頻在載頻中心頻率上都有很高的相對能量幅值，并隨著低頻信號頻率的增高而增高。從10.3Hz~29Hz,其中心頻率相對能量幅值占總能量幅值由0.5927增高至0.9419。該現(xiàn)象表明，中心頻率頻點特征可用作各低頻判斷的共同特征。82根據(jù)UM71軌道電路低頻信號最大頻率（29Hz）和頻偏值（11Hz）以及通頻帶的選取（±40Hz），表明在±40Hz范圍內，各低頻信號均有甚高的總相對能量幅值。從10.3Hz~29Hz，±40Hz范圍內的低頻信號總相對能量幅值為0.9972~0.9981。該現(xiàn)象表明，該頻率范圍內各低頻信號特征可作為各低頻判斷的有效特征。譜線特征的分析83

移頻信號能量主要集中在中心頻率及兩邊一次邊頻分量上，從10.3~29Hz,三根譜線相對信號幅值占總能量幅值0.9395~0.9981。在±40Hz范圍內譜線有較高的相對能量幅值，從10.3~29Hz占總能量幅值的0.9972~0.9981。對于不同的低頻除中心頻率可作為最強且一致可利用特征外，其余特征均為以中心頻率f0為中心，以低頻頻率的整數(shù)倍，左右對稱排列。

譜線特征的分析84YP信號，頻偏df=55Hz，信號頻率FL=7~26，移頻系數(shù)m=df/FL=7.857~2.115能量集中在上/下邊頻附近的邊頻上。信號能量在頻域中的分布-YP85FLF0YP信號頻譜信號能量在頻域中的分布-YP86自動閉塞系統(tǒng)的抗干擾措施-壓躲拖壓：采用強信號壓干擾和濾波技術。躲：采用頻率分隔躲開牽引電流的諧波干擾。從干擾源的諧波分析，主要集中在牽引電流的奇次諧波，而偶次諧波干擾較小。拖：通過適當延時，壓躲并用拖過干擾。87發(fā)送器發(fā)送器是一個以連續(xù)方式向軌道電路發(fā)送有足夠功率的移頻信號源。包括編碼發(fā)生器、27分頻、移頻振蕩器、27倍頻、輔助發(fā)生器、差頻1000Hz檢查、放大等電路環(huán)節(jié)。88發(fā)送器原理框圖89接收器 接收器用于檢查移頻信號幅度、載頻、低頻調制信號頻率的特征，并用于調整軌道電路。接收器由軌道電路長度調整、限幅濾波、鑒幅、鑒頻、低頻信號檢查和執(zhí)行開關等部分組成。90經過軌道電路長度調整后的移頻信號，由限幅濾波器限制過高電平，并濾除帶外干擾信號。鑒幅、鑒頻和低頻信號檢查環(huán)節(jié)分別完成對移頻信號幅度、載頻和低頻信號特征的檢查，若符合要求，“執(zhí)行開關”中軌道繼電器勵磁。接收器91發(fā)送器原理框圖92為解決輕車瞬間失去分路的問題，低頻信號電路中設有啟動延時控制電路。軌道電路處于臨界工作條件下，為防止工作不穩(wěn)定，在執(zhí)行開關工作后，通過降低門限控制電路降低鑒幅開關對移頻信號的觸發(fā)門限。接收器93UM71型自動閉塞的技術優(yōu)勢①實現(xiàn)了軌道電路的無絕緣化

由于采用諧振式電氣絕緣，兩相鄰軌道電路具有極高的轉移系數(shù)，使它們界限分明，有效防止了越區(qū)傳輸。以電氣絕緣節(jié)取代了機械絕緣節(jié)，滿足了電氣化牽引和無縫線路對無絕緣的要求。

94②頻率選擇合理，抗干擾能力強

選擇較高的載頻頻率，遠離50Hz牽引電流的諧波，因而諧波干擾量小。頻偏較小，調制系數(shù)小，信號能量集中在中心載頻附近，對鄰線和相鄰區(qū)段的干擾有較強的抑制能力。

UM71型自動閉塞的技術優(yōu)勢95③具有良好的軌道電路傳輸性能

由于軌道電路加裝補償電容后趨于阻性，就大幅度抵消了鋼軌電感對信號傳輸?shù)挠绊?，改善了軌道電路信息的傳輸條件，減小了送、受電端鋼軌中的電流比，改善了接收器和機車信號設備的工作條件。當?shù)啦觌娮鑿臉藴手抵痢啊蕖遍g變化時，對接收端信號變化幅度影響小，系統(tǒng)工作較為穩(wěn)定。UM71型自動閉塞的技術優(yōu)勢96④可實現(xiàn)電氣分離式斷軌檢查

主軌道電路具有斷軌檢查功能，進一步提高了安全性。

⑤對電氣化區(qū)段適應能力強

能滿足1000A牽引電流、100A鋼軌不平衡電流條件下正常工作的要求。鋼軌對地產生不平衡電位時，對軌道電路的影響較小。

UM71型自動閉塞的技術優(yōu)勢97⑥可實現(xiàn)雙方向運行

可實現(xiàn)正方向和反方向的自動閉塞方式。

⑦可取消地面信號機

能給機車信號提供連續(xù)、可靠的信息，為機車信號作為主體信號創(chuàng)造了條件，從而可取消地面信號機。

UM71型自動閉塞的技術優(yōu)勢98

⑧可實現(xiàn)軌道電路的一次調整

根據(jù)不同情況的軌道電路，調整發(fā)送器、接收器的不同電平，可準確地實現(xiàn)軌道電路的一次調整，遇晴、雨天不用再調整。

UM71型自動閉塞的技術優(yōu)勢99結論法國UM71無絕緣軌道電路設備以其無機械絕緣、抗干擾性強、工作穩(wěn)定及可升級為數(shù)字軌道電路（430系統(tǒng)）等特點，在世界21個國家有4萬余套的廣泛運用，韓國漢城—釜山高速線路也含其中。有了時速300km高速鐵路及1700A牽引電流重載線路的長期、成熟運用經驗。機車信號做為主體信號已運用20余年。100WG-21A型無絕緣自動閉塞WG-21A型無絕緣自動閉塞是在UM71型自動閉塞的基礎上，保留其技術優(yōu)勢，利用單片微機和數(shù)字信號處理技術實現(xiàn)移頻信號的發(fā)送、和接收設備的檢測，形成具有自主知識產權的國產移頻自動閉塞。它可完全替代UM71。101WG-21A的軌道電路調諧原理和電氣調諧區(qū)長度，中心載頻、頻偏、低頻頻率、調整方法均與UM71相同，室外設備也完全相同，只是對UM71的室內設備進行了微電子改造。WG-21A型無絕緣自動閉塞102WG-21A對UM71的改進 WG-21A利用先進技術對UM71進行以下改進：(1)發(fā)送器、接收器四種載頻通用，減小了器材種類，降低了工程總造價。(2)發(fā)送器采用DDS直接數(shù)字合成方式，無需進行方波—正弦波變換，即可生成相位連續(xù)的移頻正弦信號。發(fā)送器還增加了低頻及移頻測試端子。103(3)接收器采用數(shù)字信號處理技術，實現(xiàn)了高分辨率、快速的頻譜分析計算，增強了抗干擾性能。接收器的執(zhí)行電路既能驅動UM71使用的NS1.24.404型軌道繼電器，又能驅動國產的JWXC-1700型安全型繼電器，適用于既有和新建自動閉塞的線路。WG-21A對UM71的改進104(4)發(fā)送器和接收器均具有完善的檢測功能，并可實現(xiàn)“N+1”冗余。(5)可將原匹配變壓器中的電纜模擬網絡移至室內組合架，以盡量降低室外設備發(fā)生故障的可能性。WG-21A對UM71的改進105WG-21A型自動閉塞系統(tǒng)構成106WG-21A系統(tǒng)構成 WG-21A系統(tǒng)主要由發(fā)送器、接收器、軌道繼電器、匹配變壓器、模擬電纜盒、調諧單元、空心線圈、電纜、補償電容等構成。其中發(fā)送器、接收器、模擬電纜盒、軌道繼電器集中設在室內，其他設備設在室外。107 系統(tǒng)可采用單套，也可采用“N+1”冗余方式。 與改變運行方向相結合，可構成雙向自動閉塞。 除發(fā)送器、接收器、模擬電纜盒系新研制的國產化設備外，其他均為國產化設備，其可與原UM71室外設備互換。軌道繼電器可采用法國的NS1型繼電器，也可采用國產JWXC-1700型安全型繼電器。WG-21A系統(tǒng)構成108ZPW-2000A型無絕緣自動閉塞 ZPW-2000A型自動閉塞充分吸收UM71的技術優(yōu)勢，進行了一系列技術改進和創(chuàng)新。在軌道電路傳輸安全方面，增加了小軌道斷軌檢查，減小了調諧區(qū)死區(qū)長度。采用單片微機和數(shù)字信號處理技術，提高了抗干擾能力。ZPW-2000A型是目前我國大力推廣的新型自動閉塞。109ZPW-2000A型自動閉塞系統(tǒng)構成110(1)在解決調諧區(qū)斷軌檢查后，實現(xiàn)了對軌道電路全程斷軌的檢查，減少了調諧區(qū)死區(qū)長度(20m減小到5m以內)，實現(xiàn)了對調諧單元的斷線檢查和對拍頻信號干擾的防護，提高了傳輸?shù)陌踩浴PW-2000A型自動閉塞的特點111 (2)利用新開發(fā)的軌道電路計算軟件實現(xiàn)了軌道電路參數(shù)的優(yōu)化，提高了軌道電路的傳輸長度，將1.0Ω·km道碴電阻的軌道電路傳輸長度提高了44%(從900m提高到1300m)，將電氣—機械絕緣節(jié)的軌道電路長度提高了62.5%(從800m提高到1300m)，改善了低道床電阻軌道電路工作的適應性。ZPW-2000A型自動閉塞的特點112(3)用SPT國產鐵路信號數(shù)字電纜取代法國的ZCO3型電纜，線徑由1.13mm降至1.0mm，減少了備用芯組，加大了傳輸距離(從7.5km提高到10km)，使系統(tǒng)的性能價格比大幅度提高，顯著降低了工程造價。調諧區(qū)設備的70mm2銅引接線用鋼包銅線取代，方便了維修。ZPW-2000A型自動閉塞的特點113(4)用單片微機和數(shù)字信號處理芯片代替晶體管分立元件和小規(guī)模集成電路，提高了發(fā)送移頻信號頻率的精度和接收移頻信號的抗干擾能力。(5)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，提高了系統(tǒng)可靠性，大幅度提高了單一電子設備故障不影響系統(tǒng)正常工作的“系統(tǒng)無故障工作時間”。

ZPW-2000A型自動閉塞的特點114技術特性 ZPW-2000A型無絕緣自動閉塞系統(tǒng)有電氣—電氣絕緣節(jié)(JES—JES)結構和電氣—機械絕緣節(jié)(JES—BA/SVA′)結構兩種。兩者電氣性能相同。發(fā)送器、接收器采用“N+1”冗余方式，與國產18信息移頻自動閉塞相同。

115ZPW-2000A型接收器示意圖116技術特性ZPW-2000A型無絕緣軌道電路將軌道電路分為主軌道電路和調諧區(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”。發(fā)送器同時向線路兩側主軌道電路、小軌道電路發(fā)送信號。

117技術特性接收器除接收本主軌道電路頻率信號外，還同時接收相鄰區(qū)段小軌道電路的頻率信號。接收器采用DSP數(shù)字信息處理技術，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。

118技術特性上述“延續(xù)段”信號由運行前方相鄰軌道電路接收器處理，并將處理結果形成小軌道電路軌道繼電器執(zhí)行條件(XG、XGH)送本軌道電路接收器，作為軌道繼電器(GJ)勵磁的必要檢查條件(XGJ、XGJH)之一。接收器用于接收主軌道電路信號，并在檢查所屬調諧區(qū)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，接收器還同時接收鄰段所屬調諧區(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。119 包括調諧單元、空心線圈、匹配變壓器、補償電容。 (1)調諧區(qū) 調諧區(qū)按29m設計，以獲得調諧單元與軌道電路的匹配連接。 (2)機械絕緣節(jié) 為取得與JES—JES同樣的電氣性能，空心線圈參數(shù)也根據(jù)傳輸通道參數(shù)和載頻頻率設計，命名為SVA′(3)匹配變壓器 按傳輸通道參數(shù)和載頻頻率進行設計，實現(xiàn)了軌道電路與SPT傳輸電纜的匹配連接。室外設備120室外設備 (4)補償電容器 根據(jù)傳輸通道參數(shù)傳輸特性優(yōu)選，并兼顧低道床電阻的傳輸。 (5)電纜 傳輸電纜采用國產鐵路信號數(shù)字電纜SPT，φ1.0mm，總長度按10km考慮。 (6)BA、SVA、SVA′引接線采用3600mm、1600mm鋼包銅線。

121室內設備-發(fā)送器122室內設備包括發(fā)送器、接收器和電纜模擬網絡。 發(fā)送器用來產生高精度、高穩(wěn)定性的移頻信號。發(fā)送器結構基本同國產18信息移頻自動閉塞(ZP·Y1-18型)發(fā)送盤。僅對激勵放大器作變動，將原分立元件組成的射極輸出器改為運算放大器組成的射極輸出器，從而解決了射極負載為變壓器時直流工作點難以調整、在溫度變化時易影響工作穩(wěn)定性的問題。 發(fā)送器采用載頻通用型，N+1冗余方式，同ZP·Y1-18型移頻自動閉塞。室內設備-發(fā)送器123發(fā)送器-低頻編碼條件讀取電路124發(fā)送器-安全與門電路125室內設備-接收器 接收器用來接收主軌道電路和相鄰區(qū)段發(fā)送器在調諧區(qū)構成的信號。 接收器結構基本同18信息移頻自動閉塞(ZP·Y1-18型)的接收盤。采用DSP進行解調。增加了調諧區(qū)軌道電路的輸入、調整、采集、執(zhí)行環(huán)節(jié)。126接收器原理框圖127接收雙機并聯(lián)運用原理圖128接收器-微處理器電路129接收器-安全與門電路130主軌A/D、小軌道A/D為模數(shù)轉換器，將主機、并機輸入的模擬信號轉換成計算機能處理的數(shù)字信號。 CPU1、CPU2完成主機、并機載頻判定、信號采樣、信息判決和輸出驅動等功能。 安全與門1～4將兩路CPU輸出的動態(tài)信號變成驅動繼電器(或執(zhí)行條件)的直流輸出。室內設備-接收器131 接收器由本接收“主機”及另一接收“并機”兩部分組成，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。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。室內設備-接收器132ZPW-2000A型自動閉塞的傳輸安全性1．調諧區(qū)斷軌檢查將調諧區(qū)做成一段29m長的軌道電路，正常工作時接收端電流屬于并聯(lián)諧振電流的一部分。在規(guī)定道碴電阻條件下，鋼軌斷軌時，該電流大幅度下降，使軌道繼電器落下。在1Ω·km道碴電阻條件下，若不設短軌道電路，29m內無斷軌檢查。在最不利條件下，斷軌時接收殘壓僅為軌道繼電器落下值的1/508，有斷軌檢查保證。

1332．軌道電路全程斷軌檢查主軌道電路在最不利條件下，具有斷軌檢查保證，且有足夠余量(斷軌時接收器殘壓約為可靠落下值的50%以下)。3．減小調諧區(qū)0.15Ω分路“死區(qū)”長度在∞Ω·km條件下，若不設短軌道電路，29m內0．15Ω分路“死區(qū)”長度為21．5m(距送端4m，受端3．5m)。設短軌道電路時，分路“死區(qū)”長度為5m。

ZPW-2000A型自動閉塞的傳輸安全性1344.調諧單元斷線檢查

利用調諧單元BA斷線對本區(qū)段頻率的信號絕緣節(jié)阻抗降低，對相鄰頻率的信號絕緣節(jié)阻抗升高的原理，用調諧區(qū)軌道電路工作門限值即可實現(xiàn)對BA斷線的檢查。送端BA斷線，接收端電壓降低約50％；受端BA斷線，接收端電壓升高約500％～700％，接收器設置接收門限對此進行檢測。

ZPW-2000A型自動閉塞的傳輸安全性1355.鋼軌對地不平衡對傳輸安全的影響及防護

鋼軌對地不平衡指軌道電路鋼軌同側兩端接地或與其他金屬物(送、受電端引接線、金屬箱盒外殼、待更換鋼軌等)相通形成第三軌的情況。

由于無絕緣軌道電路兩運用鋼軌有電容補償，已近于呈阻性傳輸狀態(tài)，“第三軌”的出現(xiàn)與兩運用鋼軌無補償作用，對移頻信號均呈感性，對軌道電路的傳輸、調整、分路、斷軌檢查、機車信號入口電流等均無顯著影響。

ZPW-2000A型自動閉塞的傳輸安全性136

在相同條件下，UM71為0．8～1．1km，而ZPW-2000A為1．3～1．5km，且電氣—電氣絕緣節(jié)和電氣—機械絕緣節(jié)具有同樣的傳輸長度。

ZPW-2000A型無絕緣軌道電路傳輸長度137ZPW-2000A型無絕緣軌道電路傳輸長度軌道電路傳輸長度延長的原因有：

①通過“GA-1”型計算軟件對各有關參數(shù)的分析和綜合優(yōu)選。

②分析并修正了UM71的BA與鋼軌特性參數(shù)上的失配。

③補償電容容量優(yōu)化及改善分路的新型配置。

④用BA∥SVA′代替BA∥SVA，與JES-JES等效。

⑤采用DSP解調，大大提高抗電氣化干擾能力和“分路殘壓+干擾”的防誤動能力

⑥優(yōu)化了傳輸電纜與軌道電路的匹配設計。

138結論1ZPW—2000型無絕緣軌道電路是在法國UM71無絕緣軌道電路技術引進基礎上，結合國情進行提高系統(tǒng)安全性和系統(tǒng)傳輸性能的技術再開發(fā)。139當前，在評價軌道電路傳輸問題是已不再局限于簡單的調整、分路、機車信號入口電流幾項傳統(tǒng)要求。根據(jù)國外軌道電路現(xiàn)狀及國內多年運用已經幾度出現(xiàn)的重大安全問題，如：斷軌檢查；鋼軌對地不平衡分路；軌道電路運用中接收器固有信干比等。另外，鋼軌對地不平衡時的斷軌、分路死區(qū)、軌道電路的隔離性能及故障條件下的檢測等諸多問題。這些都已逐步成為評價軌道電路傳輸，特別是傳輸安全性的重要因素，得到人們的普遍理解和認同。這些問題也構成了考慮“機車信號做為主體信號”安全性的必然前提條件。140結論2在軌道電路傳輸安全性上ZPW—2000型無絕緣軌道電路已具備全程斷軌檢查、調諧區(qū)≤5m的分路死區(qū)、調諧單元斷線軌道電路隔離性能喪失的檢查、拍頻干擾防護、鋼軌對地不平衡條件下的列車分路及斷軌檢查、約5mW的接收器端信號功率等涉及傳輸安全性的優(yōu)良性能。141結論3ZPW—2000無絕緣移頻自動閉塞無論在電氣還是在機械絕緣節(jié)軌道電路中，較法國UM71軌道電路都有著長得多的傳輸距離，在滿足我國0.25～1.5Ω·km各種道碴電阻道床傳輸、20km～30km的站間距離及采用國產SPT數(shù)字信號電纜等方面都使系統(tǒng)技術性能價格比大幅度提高。142檢查軌道和道岔區(qū)段的占用或空閑；軌道區(qū)段的長度幾乎沒有限制；勿需絕緣節(jié)；不受道床電阻影響；在鋼軌表面生銹、污染條件下，仍能可靠安全地檢測列車進出區(qū)間；對電氣化區(qū)段牽引回流的連接及接地線無限制；計軸閉塞功能143基于列車（車輛）駛入和駛出兩個計軸點所監(jiān)視的區(qū)段時所記錄軸數(shù)的比較結果，以此確定該區(qū)段的占用或空閑狀態(tài)。計軸系統(tǒng)的基本工作原理檢查區(qū)段AB駛入駛出A＝B：空閑A≠B：占用144計軸系統(tǒng)的基本工作原理當列車從所檢查區(qū)段的一端出發(fā)，車輪駛入車輪傳感器（A）作用區(qū)域時，微機開始計軸，車輪經過傳感器磁頭時，向微機傳送軸脈沖，微機開始計數(shù)，并判別運行方向，確定對軸數(shù)是累加計數(shù)還是遞減計數(shù)。此時A計數(shù)結果為N（列車軸數(shù)），B計數(shù)結果為零，微機根據(jù)軸數(shù)信息，經比較不一致后，同時發(fā)出區(qū)段占用信息。當列車駛離區(qū)段時，經過車輪傳感器（B）計數(shù)為N，經微機比較結果一致，同時輸出區(qū)段空閑信息。

145計軸運算器工作原理主控CPU1主控CPU2內部CAN總線外部CAN接口外部CAN接口計軸點通信安全型輸入RS232接口站間通道安全型輸出另一計軸運算器9路146計軸運算器的主要功能包括：實時接收所管轄多個計軸點上傳的軸數(shù)信息，對接收到的軸數(shù)信息進行分析、運算，計算各個防護軌道區(qū)段計入和計出的軸數(shù)，從而確定計軸設備所防護軌道區(qū)段的占用或空閑狀態(tài)，動作相應的執(zhí)行繼電器。計軸運算器工作原理147發(fā)送與接收磁頭的磁路Φ1Φ1Φ1Φ2Φ2Φ2ES148發(fā)送線圈S和接收線圈E產生的磁通環(huán)繞過鋼軌后形成兩個磁通Φ1、Φ2，他們以不同的路徑、相反的方向穿過接收線圈E。在無車輪經過傳感器時，此時磁通Φ1遠大于Φ2，在接收線圈內感應出一定的交流電壓信號，其相位與發(fā)送電壓相同。當車輪經過傳感器，由于車輪的屏蔽作用，整個磁通橋路發(fā)生變化，此時Φ1減小、Φ2增大，在接收線圈內感應的交流電壓相位與發(fā)送電壓相反。該相位變化經計軸檢測器電路處理后，既形成了軸脈沖。發(fā)送與接收磁頭的磁路149軸脈沖的形成車輪傳感器R1R2T2T10011000110T1、T2—發(fā)送磁頭；R1、R2—接收磁頭；A——主傳感器R1產生的軸脈沖；B——主傳感器R2產生的軸脈沖；AB150當車輪經過時，兩組磁頭產生的軸脈沖在時間上先后不同，兩脈沖組合后形成具有五種形態(tài)的脈沖對（即：00、10、11、01、00），根據(jù)兩脈沖對的組合時序可確定列車的運行方向，從而進行相應的加軸或減軸運算。軸脈沖的形成151計軸點工作原理框圖車輪傳感器軌道箱（XB2）發(fā)送接收電路1發(fā)送接收電路2計數(shù)CPU2計數(shù)CPU1電源R1T1R2T2DC通信線2芯電纜AC220V2芯電纜計軸檢測器（ADE）CAN通信CAN通信152計軸檢測器的主要功能包括：產生車輪傳感器發(fā)送磁頭需要的信號源；對車輪傳感器接收磁頭的信號進行放大、濾波以及相位識別，形成軸脈沖；識別車輪方向，將正軸或負軸進行累加并記憶結果；通過傳輸通道實時將軸數(shù)信息傳至室內的計軸運算器。計軸點工作原理框圖153計軸系統(tǒng)結構圖計軸檢測器軌道箱計軸電纜聯(lián)鎖系統(tǒng)結合電路站間通道UPS電源裝置AC220V圖例:防雷單元:計軸傳感器:斷路器

光電轉換模塊計軸運算器1計軸組合計軸電纜室內設備集中站計軸運算器N計軸組合至另一室內設備集中站站間通道計軸電纜至另一室內設備集中站計軸檢測器軌道箱光電轉換模塊154計軸閉塞計軸設備的使用情況有兩種方式：一是計軸設備與半自動閉塞結合，完成列車完整到達接車站的自動檢查，構成計軸自動站間閉塞；二是利用計軸設備實現(xiàn)自動閉塞或定點計軸自動閉塞。在低道床、鋼軌銹蝕嚴重等區(qū)段，采用計軸技術占有優(yōu)勢。155計軸自動站間閉塞對區(qū)間列車占用和空閑的檢查，可采用兩種方法，一是采用軌道電路，二是采用計軸技術。采用計軸技術的優(yōu)越性在于：計軸設備能夠對長區(qū)間進行檢查；在計軸設備中使用微處理器與故障—安全軟件設計以及故障—安全控制和傳輸容錯技術，使計軸設備具有較高的可靠性、安全性及適用性；計軸設備在國外鐵路應用較為普遍。156主要技術條件64D型繼電半自動閉塞增加計軸器作為區(qū)間檢查設備，構成計軸自動站間閉塞系統(tǒng)，應滿足下列技術要求：（1）閉塞的辦理同半自動閉塞，但出站信號機開放，必須連續(xù)檢查區(qū)間空閑；列車到達接車站，經檢查區(qū)間空閑后，閉塞應自動解除。（2）計軸設備應連續(xù)對主機自身狀態(tài)與執(zhí)行環(huán)節(jié)狀態(tài)是否一致進行監(jiān)測。當出現(xiàn)不一致時，應處于“區(qū)間占用”狀態(tài)，并使對方站也處于“區(qū)間占用”狀態(tài)。

157（3）計軸設備工作正常，區(qū)間空閑且未辦理閉塞時，破鉛封操縱閉塞方式轉換按鈕，計軸自動站間閉塞方式與半自動閉塞方式可直接相互轉換。（4）計軸設備應連續(xù)對主機自身狀態(tài)與執(zhí)行環(huán)節(jié)狀態(tài)是否一致進行監(jiān)測。當出現(xiàn)不一致時，應處于“區(qū)間占用”狀態(tài)，并使對方站也處于“區(qū)間占用”狀態(tài)。（5）計軸設備故障后，可按規(guī)定的作業(yè)程序辦理，停用計軸設備，改按原半自動閉塞方式行車。

主要技術條件158計軸系統(tǒng)發(fā)生任何故障，作為檢查區(qū)間空閑與占用狀態(tài)的區(qū)間軌道繼電器應可靠落下，并持續(xù)顯示占用狀態(tài)。故障排除后，必須辦理預復零(即斷通電一次)，并采用其他閉塞方式經過走行一趟列車，計軸器計入與計出的軸數(shù)相同，確保區(qū)間空閑后，計軸設備方可自動復零。（6）計軸設備正常工作時，控制臺上應給出區(qū)間空閑或占用表示；設備故障后，應給出計軸故障和區(qū)間占用表示以及音響報警。

主要技術條件159（7）計軸設備應有可靠電源供電，交流停電后，應能連續(xù)供電30min以上，且控制臺上仍能給出區(qū)間空閑與占用表示。（8）計軸設備檢修或停電后復原，應由雙方車站值班人員確認區(qū)間空閑后，同時辦理預復零，方能使設備復原。

主要技術條件160（9）計軸信息的傳輸通道應采用專用通道，且應滿足數(shù)據(jù)傳輸通道的要求。計軸設備應連續(xù)監(jiān)測站間通道是否良好，當通道發(fā)生故障后，兩站設備均應處于“區(qū)間占用”狀態(tài)。（10）計軸自動站間閉塞系統(tǒng)應具有良好的電磁兼容性和防雷設施。（11）計軸自動站間閉塞系統(tǒng)與結合電路設計必須符合故障一安全要求。

主要技術條件161系統(tǒng)構成目前使用的計軸自動站間閉塞系統(tǒng)是在現(xiàn)有64D型繼電半自動閉塞設備的基礎上增加計軸設備、計軸專用電源、計軸檢測盒、濾波器、計軸綜合電纜、計軸與原64D型繼電半自動閉塞結合電路以及防雷設備等構成。計軸設備采用直流供電，站間數(shù)據(jù)通信采用與繼電半自動共線傳輸方式。162以德國SEL公司的Zp30CA型計軸器為例，作為區(qū)間空閑與占用狀態(tài)的檢查設備，每個區(qū)間安裝兩套，分別設在兩站進站信號機內方2～3m處。Zp30CA型計軸器由車輪傳感器SK30(磁頭)和電子連接盒EAK30CA(計軸運算處理器)組成。計軸設備163計軸設備車輪傳感器SK30包括SK1和SK2兩組磁頭，每組磁頭又由1個發(fā)送磁頭(TX)和1個接收磁鐵(RX)組成。SK30的兩組磁頭安裝在同一側鋼軌上，其作用為采集列車輪軸信息。電子連接盒EAK30CA由2塊發(fā)送接收板、2塊CPU板、1塊調制解調器板和1塊電源板以及接線端子等組成。

164計軸專用電源計軸專用電源用于提供分機EAKDCl20V工作電源和動作區(qū)間軌道繼電器QGJ的DC26V或DC28V電源，及點亮控制臺區(qū)間空閑表示燈和占用表示燈的DC24V電源。

165計軸檢測盒對應每個EAK設一個計軸檢測盒，用于檢測計軸設備工作狀態(tài)，并提供區(qū)間占用、本站計軸故障、鄰站計軸故障、本站計軸復零、鄰站計軸復零、檢測盒工作燈及通道通信狀態(tài)監(jiān)督燈等計軸設備工作狀態(tài)指示。

166結合電路計軸設備與原64D型繼電半自動閉塞的結合電路每個區(qū)間的兩端站各設一套，主要由計軸使用繼電器、計軸停止使用繼電器、區(qū)間軌道繼電器、列車到達繼電器、計軸復零繼電器、切斷計軸復零繼電器等組成。

167系統(tǒng)的改進計軸自動站間閉塞系統(tǒng)是在原64D型繼電半自動閉塞電路基礎上增加區(qū)間檢測設備構成的，在實際運用中還存在如下問題：

168①計軸設備站間通信采用與繼電半自動閉塞共線傳輸?shù)姆绞剑胱詣娱]塞的直流脈沖產生的高次諧波對計軸設備的數(shù)據(jù)傳輸產生嚴重干擾，常造成通信中斷，使區(qū)間軌道繼電器落下。②計軸設備的電源系統(tǒng)不可靠。原計軸專用電源箱供給EAK的直流電源電壓偏低，容量偏小，電源自保護環(huán)節(jié)太多，常發(fā)生誤保護使設備斷電。

系統(tǒng)的改進-問題169③由于軌道線路養(yǎng)護及外界干擾等原因，計軸設備常發(fā)生誤計±1軸，使區(qū)間軌道繼電器落下，影響設備正常使用。④計軸預復零電路切斷計軸設備供電時間原設置為3s，時間太短，不能保證兩站計軸設備成功復零。

系統(tǒng)的改進-問題170⑤站間兩臺EAK，當其中一臺因某種原因出現(xiàn)“負軸”，使該站的區(qū)間軌道繼電器處于失磁落下狀態(tài)，但此信息傳至鄰站的EAK后，并未將鄰站的EAK置位于“負軸”，且區(qū)間軌道繼電器仍處于勵磁吸起狀態(tài)，造成兩站的區(qū)間軌道繼電器動作不一致。系統(tǒng)的改進-問題171為提高計軸自動站間閉塞系統(tǒng)的可靠性和可用性，針對上述存在問題，在計軸自動站間閉塞系統(tǒng)中采取了以下改進措施：①計軸設備站間通信采用符合數(shù)據(jù)傳輸標準的專用通道，并修改軟件，適當延長通信允許中斷時間。

系統(tǒng)的改進-改進措施172②重新設計性能穩(wěn)定可靠的計軸專用電源。對EAK采用直流供電方式的，原則上按“穩(wěn)壓—UPS—整流”方案，由室內集中供電。③將切斷計軸復零繼電器由原緩吸3s改為13s,以保證兩站EAK斷、通電的一致性，確保計軸器預復零一次成功。

系統(tǒng)的改進-改進措施173④修改軟件，解決“負軸”兩站EAK置位一致性問題。⑤修改軟件和閉塞聯(lián)鎖電路，解決“±1軸”問題。

系統(tǒng)的改進-改進措施174定點計軸自動閉塞將計軸設備運用到區(qū)間上來，區(qū)間分割成若干個閉塞分區(qū)，在閉塞分區(qū)的分界點上設區(qū)間通過信號機，構成定點計軸自動閉塞。175定點計軸自動閉塞的特點計軸自動閉塞在信號機顯示上與其他自動閉塞沒有區(qū)別，但卻有著它自身的特點：(1)用計軸器代替常用的軌道電路，只要一次調試完畢后，幾乎是免于維修，設備有自檢功能，只需半年巡檢一次?；旧吓c工務的設備脫離，沒有軌道絕緣，不受天氣和道床狀態(tài)的影響。

176(2)當計軸自動閉塞故障時，可降級為自動站間閉塞，對大區(qū)間進行列車占用檢查，其安全程度高于半自動閉塞。當進站口的計軸器故障時，又可降為半自動閉塞，最大限度地避免了采用路票方式辦理閉塞。

定點計軸自動閉塞的特點177(3)采用了站間信息傳輸設備，可將對方站及區(qū)間的信號顯示狀態(tài)及列車運行狀況反映到控制臺