理论09 PW-2000轨道电路.

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1、客专ZPW-2000A轨道电路,南昌铁路局南昌电务段 2012年6月,客专ZPW-2000A轨道电路技术特点: 接收器载频选择可通过列控中心进行集中配置,发送器采用无接点的计算机编码方式; 发送器由既有的N+1提高为1+1的备用模式; 将既有ZPW-2000A轨道电路的调谐单元和匹配单元整合为一个调谐匹配单元; 优化了补偿电容的配置,采用25微法一种,不同的信号载频采用不同的补偿间距;补偿电容采用了全密封工艺; 加大了空心线圈的导线线径,从而提高了关键设备的安全容量要求。 客专ZPW-2000A轨道电路系统带有监测和故障诊断功能,系统的状态修提供了技术支持; 站内采用与区间同制式的客专ZPW-

2、2000A轨道电路; 站内道岔区段的弯股采用与直股并联的一送一受轨道电路结构,轨道电路在大秦线站内ZPW-2000A轨道电路的基础上,使道岔分支长度由小于等于30m延长到的160m,提高了机车信号车载设备在站内使用的安全性、灵活性,方便了设计。,轨道电路技术条件 环境 使用环境温度: 室内温度为:-5+40; 室外温度为:-40+70; 周围空气相对湿度: 室内:不大于85%(温度30C时) 室外:不大于95(温度为30时); 大气压力:70kPa106kPa(相当于海拔高度3000m以下); 周围无腐蚀性和引起爆炸危险的有害气体; 振动条件: 室内设备:在5Hz200Hz时应能承受加速度为5

3、m/s2的正弦稳态振动; 室外设备:在5Hz500Hz时应能承受加速度为20m/s2的正弦稳态振动。 在电气化牵引区段钢轨的牵引回流不大于2000A、钢轨电流不平衡系数不大于10%时能够可靠工作,信号特征 载频频率 下行: 1700-1 1701.4 Hz 1700-2 1698.7 Hz 2300-1 2301.4 Hz 2300-2 2298.7 Hz 上行: 2000-1 2001.4 Hz 2000-2 1998.7 Hz 2600-1 2601.4 Hz 2600-2 2598.7 Hz 低频频率 F18F1频率分别为: 10.3 Hz、11.4 Hz、12.5 Hz、13.6 Hz

4、、14.7 Hz、15.8 Hz、 16.9 Hz、18 Hz、19.1 Hz、20.2 Hz、21.3 Hz、22.4 Hz、 23.5 Hz、24.6 Hz、25.7 Hz、26.8 Hz、27.9 Hz、29 Hz 频偏:11 Hz 输出功率:70W(400负载),轨道电路工作参数 轨道电路的标准分路灵敏度: 道砟电阻为1.0km或2.0km时,为0.15; 道砟电阻不小于3.0km时,为0.25; 可靠工作电压:轨道电路调整状态下,接收器接收电压(轨出1)不小于240mV,轨道电路可靠工作; 可靠不工作:在轨道电路最不利条件下,使用标准分路电阻在轨道区段的任意点分路时,接收器接收电压(

5、轨出1)原则上不大于153mV,轨道电路可靠不工作; 在最不利条件下,在轨道电路任一处轨面机车信号短路电流1700Hz、2000Hz 、 2300Hz 不小于0.50A,2600Hz不小于0.45A。 直流电源电压范围:23.5V24.5V;,区间轨道电路系统结构 电气绝缘节电气绝缘节轨道电路系统结构,机械绝缘节电气绝缘节轨道电路系统结构,站内轨道电路系统结构 机械绝缘节机械绝缘节轨道电路系统结构,区间轨道电路结构:,站内轨道电路结构:,轨道电路构成,调谐区,电气绝缘节长L调谐区米(调谐区长度取决于轨道电路钢轨参数值。不同轨道结构的轨道电路的钢轨参数不同,例如:无砟和有砟的路基地段为29m;混

6、凝土桥梁地段一般情况下无砟为32m、有砟为30m;钢梁桥需要测试确定。),调谐区原理,调谐区内的检测功能,系统冗余设计,补偿电容安装方式 两端为电气绝缘节的轨道电路:,补偿电容安装方式 一端无绝缘,一端机械绝缘节的轨道电路:,补偿电容安装方式 站内机械绝缘节轨道电路:,补偿电容设置原则 无论区间轨道电路区段还是站内道岔轨道电路区段,当轨道电路区段长度大于300米时,原则上需要设置补偿电容,以改善轨道电路信号在钢轨线路上的传输条件。补偿电容采用高可靠的全密封电容(型号:ZPWCBGM)。 补偿电容容值的选择根据道床漏泄电阻值确定。具体如下: 道床漏泄电阻值小于2.km时,补偿电容值为40f、46

7、f、50f和55f四种(不适用于站内道岔区段); 站内道岔区和道床漏泄电阻值不小于(或大于等于)2.km时,补偿电容值为25f一种。,补偿电容按照相等间距原则进行布置,补偿间距按照如下原则进行: 床漏泄电阻值小于2.km时,补偿电容的布置原则。 区间、站内股道电容个数详细参看调整参考表。 道岔区段电容间距需要计算确定。 区间轨道电路的补偿电容设置原则 轨道区段补偿电容的理论间距如下: 1700Hz、2000Hz: 60m; 2300Hz、2600Hz: 80m; 站内有岔区段轨道电路的补偿电容设置原则 轨道区段补偿电容的理论间距为100m:,站内ZPW-2000A轨道电路,站内ZPW-2000

8、A轨道电路是集轨道电路信息和列车的车载信息于一体,在任意时刻向钢轨同时传送轨道电路信息和列车的车载信息。它是相对与目前 “站内轨道电路电码化”而言的。,站内ZPW-2000A轨道电路结构,站内道岔区段轨道电路采用“分支并联”一送一受轨道电路结构,以实现道岔弯股的分路检查防护和车载信号信息的连续性传输。具体如下:(加跳线和绝缘节),带适配器的扼流变压器的作用有两个: 降低不平衡牵引电流在扼流变压器两端产生的50Hz电压,使其不大于2.4V; 导通钢轨内的牵引电流,使其畅通无阻。,站内道岔区段道岔分支轨道电路信息连续性 时间上连续 站内采用了与区间同制式的ZPW-2000A轨道电路,可以确保地面轨

9、道电路系统提供给列车车载设备的信息在时间上是连续的。,站内轨道电路信息连续性 机械绝缘节空间上连续,为了消除列车车载信号的接收“盲区”,在道岔绝缘节处采用“跳线换位”和在轨道电路收发端处采用轨道电路钢轨引接线迂回的方法。,道岔区段内车载信息连续性 道岔轨道电路弯股信号电流示意图,道岔区段内车载信息连续性 道岔弯股跳线布置示意图,设备构成: 1、设备分为:室内和室外设备。 2、室内设备包括:发送器、接收器、衰耗冗余控制器(包括单频和双频)及防雷模拟电缆网络盘。 3、室外设备包括: 区间:调谐匹配单元、空芯线圈、机械绝缘节空芯线圈、补偿电容和空扼流变压器等; 站内:站内匹配单元、可带适配器的扼流变

10、压器、适配器和补偿电容等设备。,发 送 器,用于产生高精度、高稳定的移频信号源,采用双机热备冗余方式。 产生18种低频、8种载频的高精度、高稳定的移频信号; 产生足够功率的移频信号; 调整轨道电路; 对移频信号进行自检测,故障时向监测维护主机发出报警信息;,发送器原理框图,CAN地址及载频编码条件读取时,为了消除干扰,采用“功率”型电路。 考虑到“故障安全”原则,应将24V直流电源变换成交流,呈动态检测方式,并将CAN地址及载频编码控制电路与CPU等数字电路有效隔离,如图2发送器CAN地址及载频编码条件读取 考虑故障安全,电路中设置了读取光耦、控制光耦。由B点送入方波信号,当24V电源条件电源

11、接通时,即可从“读取光耦”受光点A点获得与B点相同的方波信号送至CPU1及CPU2,实现CAN地址及载频编码条件读取。 “控制光耦”与“读取光耦”的设置,实现了对电路元件故障的动态检查。任一光耦的发光源、受光器发生短路或击穿等故障时,“读取光耦”A点都得不到动态的交流信号,以此实现故障安全。 另外,采用光电耦合器也实现了CAN地址及载频编码条件读取电路与CPU等数字电路的隔离。,发送器CAN地址及载频编码条件读取,列控中心根据轨道空闲(占用)条件及信号开放条件等进行编码,通过通信盘转发编码数据。载频、低频编码条件通过CAND、CANE总线分别送到CPU1、CPU2后,首先判断该条件是否有效。条

12、件有效时,CPU1通过查表得到该编码条件所对应的上下边频数值,控制“移频发生器”,产生移频信号。并由CPU1进行自检,由CPU2进行互检。条件无效时,将由CPU1、CPU2构成故障报警。 为保证“故障安全”,CPU1、CPU2及用于“移频发生器”的“可编程逻辑器件”分别采用各自独立的时钟源。 经检测后,两个CPU各产生一个控制信号,经过“控制与门”,将移频信号送至方波正弦变换器。 方波正弦变换器是由可编程低通滤波器260集成芯片构成其截止频率,同时满足对1700Hz、2000Hz、2300Hz、2600 Hz三次及以上谐波的有效衰减。,功放电路对移频信号进行放大,产生具有足够功率的10种电平等

13、级的输出,电平级调整采用外部接线方式调整输出变压器变比。,发送器电平级调整图,发送器对编码条件的有效性,输出信号的幅度、载频、低频进行回检, 以直流电压方式输出自检结果, 工程中通过驱动发送报警继电器(FBJ)作为发送故障后的通道切断和冗余切换条件, 两个CPU独立检测判断,共同驱动一个安全与门输出结果.,变压器B1将“来自CPU1方波”信号变化读出,经“整流桥1”整流及电容C1滤波,在负载电阻R0上产生一个独立的直流电源,作为执行电路开关三极管的基极偏置电源。 “来自CPU2方波”信号通过“光耦2”控制开关三极管偏置电路。 在“来自CPU1方波”、“来自CPU2方波”同时存在的条件下,通过变

14、压器B2、“整流桥2”整流及电容滤波使发送报警继电器(FBJ)励磁,发送器安全与门电路原理图,工作表示灯设置于发送器内,与安全与门电路“整流桥2”及“电容C2”输出侧连接。通过发送器网罩所开的窗户,可以非常直观的观察点灯状况。 发送器工作正常时,工作表示灯点绿灯。 发送器故障时,工作表示灯点红灯。,发送器工作灯点灯电路,为便于检修所对复杂数字电路的维修,每个CPU设置了一个指导维修人员查找 设备故障的故障表示灯,根据其闪动状况,判断出现的故障点。具体含义如表所示,为便于检修所对复杂数字电路的维修,每个CPU为每条总线设置了一个CAN总线通信工作灯,根据其闪烁状况,判断出现的故障点。 通信正常时

15、,通信工作灯闪烁; 通信故障时,通信工作灯常亮或常灭。,发送器对外连接线包括: 1、发送器工作电源; 2、CAN地址条件; 3、载频编码条件; 4、CAND总线; 5、CANE总线; 6、发送报警继电器吸起接 点回采; 7、电平级调整端子; 8、功放输出; 9、发送报警继电器输出。,发送器外线连接示意图,发送器正面视图,发送器工作表示灯图,发送器底板插座视图,每个发送器设一个 工作表示灯,发送 器工作正常时亮绿 灯,故障时亮红灯,接 收 器,接收器输入端及输出端均按双机并联运用设计,与另一台接收器构成双机并联运用系统(或称0.5+0.5),保证系统的可靠工作 用于对主轨道电路移频信号的解调,动

16、作轨道继电器; 实现与受电端相连接调谐区短小轨道电路移频信号的解调,给出短小轨道电路报警条件,并通过CAND及CANE总线送至监测维护终端; 检查轨道电路完好,减少分路死区长度,用接收门限控制实现对BA断线的检查。,接收器采用两路独立的CPU处理单元,对输入的信号分别进行解调分析,满足继电器吸起条件时输出方波信号,输出至安全与门电路。与另一台接收器的安全与门输出共同经过隔离电路,动作轨道继电器。 A/D为模数转换器,将输入的模拟信号转换成计算机能处理的数字信号。 载频条件读取电路设定主机、并机载频条件,由CPU进行判决,确定接收器的接收频率。 同一载频、低频编码条件源,以反码的形式分别通过CAND、CANE总线送至CPU1及CPU2。CPU1、CPU2根据确定的载频编码条件,通过各自识别、通信、比较确认一致,视为正常,不一致时,视为故障并报警。外部送进来的信号,分别经过主机、并机两路模数转换器转换成数字信号。CPU1、CPU2对外部信号进行单独

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