25HZ軌道電路疊加電碼化的設計

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25HZ軌道電路疊加電碼化的設計

第一章系統(tǒng)簡介

根據(jù)鐵路運輸需要，為滿足機車在站內(nèi)能通過軌道接收到移頻機車信號信息的要求，站內(nèi)軌道電路必需實施電碼化。

非電氣化牽引區(qū)段國內(nèi)的站內(nèi)一般采用50Hz交流連續(xù)式軌道電路(因其軌道繼電器為JZXC-480型，習慣簡稱為480軌道電路)。電氣化牽引區(qū)段國鐵的站內(nèi)一般采用97型25HZ相敏軌道電路，而且要求正線電碼化在列車行駛過程中，要確保連續(xù)性，即不得有瞬間中斷。側線電碼化為占用發(fā)碼方式的疊加電碼化。

自1988年，在全路推行車站股道電碼化工作中，電碼化專題組曾按部科技司下達的科研任務的要求，研制了多種軌道電路的多種機車信號電碼化，并在全路已推廣數(shù)千車站。但因當時沒有提出適應超速防護裝置的需要，即對發(fā)碼連續(xù)性的要求，故該制式是只在滿足列車運行速度100km/h以下時，保證機車信號穩(wěn)定工作的前提下，同時解決軌道電路的自動恢復問題，故而采用了脈動切換和疊加的發(fā)碼方式，但不符合鐵路提速后電碼化的要求。

由于列車運行速度的提高，其制動更加困難，冒進信號的可能性比現(xiàn)在更大。而現(xiàn)有的向機車信號或超防設備提供信息的電碼化技術和設備己不能滿足提速列車的要求，因此，實施適應在提速區(qū)段使用的預疊加電碼化技術和設備勢在必行。

正線區(qū)段電碼化在時間上不允許有中斷時間，原來車站股道電碼化的疊加發(fā)碼方式必需改為“預先發(fā)碼〞的方式，即列車占用前一個區(qū)段時，

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本區(qū)段就應預先發(fā)碼。列車占用正線區(qū)段內(nèi)任一區(qū)段時，其前方(指列車前進方向)區(qū)段應預先發(fā)碼，完全消除了中斷時間。

采用逐段預先發(fā)碼的疊加方式，不難看出：任一瞬間均有兩個區(qū)段在發(fā)碼，即發(fā)送盒的輸出端子接向軌道，而疊加發(fā)碼時軌道電路的送、受電端與電碼化發(fā)送線是并聯(lián)的，這就造成相鄰兩個區(qū)段送、受電端也相連，即我們俗稱的“相混〞，這當然是不允許的，必需予以戰(zhàn)勝。

發(fā)碼方式為疊加發(fā)碼，發(fā)碼和軌道電路送、受電端是并接的，由此引起軌道電路附加支路的衰耗。由于改變了軌道電路的調(diào)整和分路性能，其極限長度能否達到1200m，是必需加以確認的技術問題。電碼化軌道電路在機車信號入口電流和軌道電路的調(diào)整和分路兩方面均應滿足各自的技術要求。

由于必需采用預疊加發(fā)碼方式，這就要求接口設備中的隔離元件具有“故障安全〞性能，當隔離元件出現(xiàn)故障時，串入到并接軌道繼電器的電流或電壓均不得使之誤動。

1.1電碼化技術的發(fā)展

在1994年“京九〞工程站內(nèi)正線采用預疊加18信息移頻電碼化、到發(fā)線股道采用疊加18信息移頻電碼化。1995年通過鐵道部技術鑒定，系統(tǒng)器材設計合理，具有“故障安全〞保證。幾年來運用效果良好，特別是上層規(guī)律控制電路為今后各類預疊加電碼化的控制電路廣泛采用，成為一種標準電路。

1.1.1切換與疊加

以往對軌道電路實施電碼化一般分為疊加方式電碼化和非疊加方式電碼化兩類。在非電氣化牽引區(qū)段的站內(nèi)，尋常采用交流連續(xù)式軌道電路(俗稱480軌道電路)。發(fā)送電碼化信息的方式一般采用非疊加方式（如采用切換方式）所謂“切換〞即電碼化發(fā)碼接點條件在軌道電路電碼化過程中，

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由平日固定接向軌道電路設備轉(zhuǎn)接向電碼化發(fā)碼設備。切換方式經(jīng)歷了“固定切換〞和“脈動切換〞。

在交流電氣化牽引區(qū)段，尋常采用與25HZ相敏軌道電路“疊加〞移頻機車信號信息的電碼化方式。所謂“疊加〞即在軌道電路傳輸通道內(nèi)，軌道電路信息和機車信號信息同時存在。傳輸繼電器的作用是在發(fā)碼時機到來之際，將發(fā)碼設備與軌道電路設備并聯(lián)，兩者同時向軌道傳輸通道發(fā)送信息。

1.1.2預疊加

隨著鐵路運輸?shù)陌l(fā)展，提速區(qū)段對機車信號和超速防護有了更高的需求(即在發(fā)碼區(qū)段內(nèi)，保證機車信號在時間和空間上均連續(xù))。日前的“切換和疊加〞電碼化技術已不滿足提速要求，必需在原有電碼化“疊加發(fā)碼〞方式的基礎上進行改進，采用“疊加預發(fā)碼〞方式，才能保證列車接收地面信息在“時間和空間〞上的連續(xù)?！邦A〞就是在列車占用某一區(qū)段時，其列車運行前方，與本區(qū)段相鄰的下一個區(qū)段也開始發(fā)碼。

1.2預疊加電碼化原理

電碼化系統(tǒng)的設計原則為：正線區(qū)段(包括無岔和道岔區(qū)段)為“逐段預先發(fā)碼(簡稱‘預疊加’)〞，保證列車在正線區(qū)段行駛的全過程，地面電碼化能不休止地發(fā)送機車信號。側線區(qū)段為占用發(fā)碼疊加發(fā)碼。

我們以下行正線接發(fā)車為例(站場示意圖見1)，略述正線區(qū)段逐段預先發(fā)碼的應用原理。接車進路、發(fā)車進路ZPW一2000A電碼化發(fā)送設備采用“N+l〞冗余方式設計。圖1中粗線表示的是站內(nèi)電碼化范圍。與下行電碼化方向相對應，迎著列車行駛方向進行發(fā)碼，進路內(nèi)每一軌道區(qū)段均設置一臺傳輸繼電器CJ。發(fā)送的Ⅰ、Ⅱ路輸出分別與相鄰軌道區(qū)段的CJ相連，即Ⅰ路輸出若連A、C、E、G區(qū)段的CJ，Ⅱ路輸出則連B、D、F、H區(qū)段的CJ。

(1)列車進入YG區(qū)段時，接車進路己排通，即正線繼電器ZXJ↑進站信

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號開放，LXJ↑，則接車電碼化繼電器JMJ↑。直到列車進入D股道，DGJF↓，切斷JMJ的KZ電源，JMJ才落下，說明接車電碼化己終止。

列車進入YG區(qū)段，YGJF↓,傳輸繼電器電路中ACJ↑，發(fā)送設備Ⅰ路的移頻信息疊加進A區(qū)段的軌道電路信息中，站內(nèi)電碼化開始工作，預發(fā)(疊加)第一個碼。

(2)列車進入站內(nèi)電碼化第一個區(qū)段A，ADGJF↓，ACJ通過自閉電路保持吸起，發(fā)送設備Ⅰ路輸出繼續(xù)向A區(qū)段軌道傳遞機車信號信息，同時BCJ↑，發(fā)送設備Ⅱ路的移頻信息疊加進B區(qū)段的軌道電路信息中，使列車運行在A區(qū)段時，B區(qū)段已預先發(fā)碼。同樣，列車進入B區(qū)段，BDGJF↓。BCJ通過自閉電路保持吸起，發(fā)送的Ⅱ路輸出繼續(xù)向B區(qū)段軌道傳遞機車信號信息。BDGJF↓切斷了ACJ的KZ電源，ACJ↓，A區(qū)段不再接收到Ⅰ路的移頻信息；與此同時CCJ↑，Ⅰ路的移頻信息由CCJ疊加進C區(qū)段的軌道電路信息中，使列車運行在B區(qū)段時，C區(qū)段己預先發(fā)碼。

(3)列車在壓入D股道前一個區(qū)段C時，DCJ↑，將電碼化信息預疊加到D股道；當列車壓入D股道時DGJ↓，JMJ↓，說明接車進路電碼化到此終止。

由于列車在D股道，DGJF↓，在檢查了1LQ空閑和發(fā)車進路排通后，發(fā)車電碼化繼電器FMJ↑，則ECJ↑，發(fā)車進路電碼化開始工作，這樣亦能連續(xù)向發(fā)車進路預發(fā)碼。

(4)發(fā)車進路的預發(fā)碼直至列車壓入站內(nèi)電碼化最終一個區(qū)段H時終止，并直至列車壓入ILQ，F(xiàn)MJ↓，疊加電碼化信息的工作才終止。

移頻電碼化發(fā)送設備的兩路輸出信息就是如此被一個接著一個地輪番疊加至站內(nèi)相鄰的兩個軌道區(qū)段的。它的設計與使用，既滿足了任一瞬間發(fā)送的每一路輸出只向一個區(qū)段發(fā)碼，又滿足了任一瞬間都有兩個相鄰區(qū)段在發(fā)碼，完全實現(xiàn)了“預疊加〞方式對站內(nèi)正線電碼化技術的要求。接車進路、發(fā)車進路ZPW-2000A電碼化發(fā)送設備采用“N+1〞冗余方式設計，接車或發(fā)車進路發(fā)送設備故障，自動轉(zhuǎn)換至+1設備并報警，確保正線行車

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安全可靠。

圖1電碼化預疊加原理示意圖

1.2.1正線預疊加系統(tǒng)原理

正線區(qū)段包括進直的接車進路和出直的發(fā)車進路內(nèi)各區(qū)段(正線股道除外)，按鐵標“鐵路車站電碼化技術條件〞規(guī)定，當列車冒進信號時，內(nèi)方區(qū)段不得發(fā)碼的要求，每一進路需設置一個允許發(fā)碼的控制繼電器(JMJ或FMJ)只有開放相應信號(排除了冒進信號)時才具備發(fā)碼的條件，它的工作直接區(qū)分列車進入內(nèi)方后能否發(fā)碼，涉及安全，借助超速防護裝置確保防止冒進信號，故該發(fā)碼的控制繼電器應采用“確定〞的規(guī)律關系，

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架間；

②發(fā)送盒的功放輸出組合側面端子與本架零層端子間；③移頻發(fā)送監(jiān)測盒組合側面端子與監(jiān)測對象組合側面端子間。屏蔽線采用ZRVVP2X28XO.15型雙芯對絞屏蔽線，屏蔽網(wǎng)皮需接地良好。

(2)以下配線需使用扭絞塑料線:①發(fā)送盒的低頻控制線與編碼電路間；②發(fā)送盒載頻或低頻中繼本架組合間。(3)以下兩處采用PZY22型四芯組綜合扭絞電纜:

①發(fā)送盒功放輸出自移頻架的零層端子至分線盤端子間；②發(fā)送盒功放輸出由分線盤至室外送、受電端變壓器箱內(nèi)端子間。以上兩處電纜，也可不在分線盤上斷續(xù)，而直接由移頻架的零層端子至室外送、受電端變壓器箱間使用一根電纜。

電纜芯線使用四芯組成對(1-2、3-4)配線，同頻不同發(fā)送盒發(fā)送不能采用同一四芯組電纜，電碼化發(fā)送備用電纜芯線須按一致原則執(zhí)行。室內(nèi)外電纜在分線盤上對接時，應符合A、B端接續(xù)要求，鎧裝外皮應接地良好。

電碼化備用芯線應采用星絞組線對。

其次章二線制電化區(qū)段25Hz相敏軌道電路預疊加ZPW-2000電碼化

2.1設計說明

由于在不同的電路制式，不同的外部條件下(例如在電力牽引或非電力牽引區(qū)段)，當技術要求一致時，其實施的電碼化方式也可能不盡一致，另外軌道與電碼化信息共用一對電纜芯線，便于工程實施，具體原理圖如下:

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圖5電化區(qū)段25Hz相敏軌道電路預疊加ZPW2000A電碼化原理圖

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2.2設備構成

電化區(qū)段正線采用預疊加發(fā)碼方式，股道采用疊加發(fā)碼方式。電化區(qū)段電碼化設備由無絕緣移頻自動閉塞電碼化發(fā)送柜，ZPW-2000系列(或UM71系列)發(fā)送器，電碼化發(fā)送檢測盤，室內(nèi)防雷單元，送、受電端室內(nèi)、外隔離器，扼流變壓器、軌道變壓器(不應采用R型鐵芯的軌道變壓器)、HF3-25型防護盒等構成。

2.2.1NGL—U型室內(nèi)隔離盒

1.用途

NGL-U室內(nèi)隔離盒適用于ZPW-2000系列(或UM71系列)預疊加電碼化接口設備中，為室內(nèi)送電端和受電端隔離設備通用的隔離盒，可適用移頻1700Hz、2000Hz、2300Hz、2600Hz。

2、技術指標(1)送電端25Hz指標:圖6.

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①測試接線:AT8、18短接；AT13、17短接，AT5、15并接lkΩ負載。

②電氣指標:AT2、12輸入220V25Hz，其輸出電壓:IU3、15U3、15|≤2V。IU2U25|≤2V。(2)受電端25HZ指標:

圖7

①測試接線:AT8、18短接；AT13、17短接，AT2、12并接HF2-25型防護盒、JRJC1-70/240型繼電器。

②電氣指標：AT5、15輸入25Hz其輸出電壓：IU5、15U2、12|≤0.3(3)ZPW一2000指標:

圖8.

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AT8、18分別輸入100V，頻率1700Hz、2000Hz、2300Hz、2600Hz時，測試|U2-U12|≤10V，頻率接線見下表。

移頻頻率(Hz)1700200023002600外連接方式AT13-AT17AT13-ATI6AT13-AT7AT13-AT6序號1234567891011器1213名稱合成器放大器數(shù)字多用表25Hz電源變壓器電源變壓器滑線電阻防護盒軌道繼電器電源盤移頻發(fā)送盤匹配防雷調(diào)整變壓規(guī)格、型號SXF8805BOPIOO--4M21/2以上萬用表25HZ?CSZD-D1.5kQ0.5AHF2-25型JRJC1；一70/240ZP?YMZPW?FBMFTIZC-7(500V)CS2672C數(shù)量1臺1臺2臺1臺1臺1臺1臺1臺1臺1臺1臺1臺1臺備注VI、V2自制自制RJ自制兆歐表高壓試驗臺(4)使用儀表及器材

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(5)絕緣電阻:≥lOOMΩ。(6)絕緣耐壓:50Hz1200V。

(7)振幅頻率:10Hz55Hz，加速度幅值30m/S2(3g)。

2.2.2WGL-U型室外隔離盒

1.用途

WGL-U室外隔離盒適用于ZPW-2000系列（或UM71系列）預疊加電碼化接口設備中，為室外送電端和受電端隔離設備通用的隔離盒。

2.技術指標

(1)送電端25Hz指標:①測試接線:

圖9

②電氣指標:端子Ⅰ1、Ⅰ2、輸入220V25Hz，其輸出電壓:IU7、8U5、6I≤2.5V，IU1、2U3、4l≤10V(2)受電端25Hz指標①測試接線:

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圖10.

②電氣指標：端子Ⅰ7、Ⅰ8輸入3V25Hz，其輸出電壓:IU7、8U5、6I≤0.2V，IUI、2-U3、4I≤IV(3)ZPW-2000測試①測試接線:

圖11

②電氣指標:

空載測試:不接入lkΩ電阻時，當UⅠ輸入100士IV2000Hz時，U2=25士IV，A≤30mA。

負載測試:在空載的基礎上并入lkΩ電阻，UⅠ輸入100士IV2000Hz時，U2≥24V。

2.2.3DWG-F室外隔離器

1.用途

DWG-F室外隔離器材適用于25Hz相敏軌道電路疊加移頻電碼化送電端。

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防止移頻信號干擾其它區(qū)段。主要用于送電端集中供電、受電端發(fā)碼區(qū)段，在送電端防止移頻進入。

2.技術指標(1)25Hz指標①測試接線圖

圖12.

②電氣指標:端子Ⅰ1、Ⅰ2輸入220V、25Hz，其輸出端子Ⅱ1、Ⅱ2的電壓=220士5V。

(2)移頻指標:①測試接線:

圖13

②電氣指標:

空載測試指標:斷開電阻50Ω，Ⅱ1、Ⅱ2輸入650Hz(或2000Hz)，220V士2V時，Ⅱ1、Ⅱ2輸出電壓U2≤2V。

負載測試指標:接上電阻50Ω，Ⅱ1、Ⅱ2輸入650Hz(或2000Hz)，220V士2V時，Ⅱ1、Ⅱ2輸出電壓U2≤IV。

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2.2.4DMT--25電碼化隔離調(diào)整變壓器

1.用途

BMT-25電碼化隔離調(diào)整變壓器用于電化區(qū)段25Hz相敏軌道電路預疊加ZPW2000系列〈或UM一71系列〉電碼化接口設備中，放置在送電端室內(nèi)隔離設備的托盤上，為25Hz軌道電路提供電源，并可在室內(nèi)調(diào)整軌道電路。

2.技術指標

(1)額定功率:80W，使用頻率25Hz。(2)空載電壓:

輸入:Ⅱ1、Ⅱ2輸入25Hz220V。輸出:Ⅱ1、Ⅱ25180V。輸出:輸出電壓范圍士5%(3)空載電流:Ⅰ1-4≤16mA。(4)絕緣電阻:≥1000MΩ。(5)絕緣耐壓:50Hz2000V。(6)效率:η≥90%

2.2.5HF3-25型25Hz防護盒

1.用途

HF3-25型防護盒主要用于鐵路25Hz相敏軌道電路中，防護JRJC型軌道繼電器，使其不受50Hz牽引電流干擾；對25Hz信號頻率的無功分量進行補償；減少25Hz信號在傳輸中的衰耗和相移；保證JRJC型軌道繼電器的正