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1、1 客专客专ZPW 2000AZPW 2000A轨道电路轨道电路 概述及应用介绍概述及应用介绍 1 一 轨道电路概述 2 3 1 中国铁路列控系统技术框架及建设规划 2002年12月 在中国召开的UIC国际大会上 铁道部向世界宣布了发展 中国列车运行控制系统 简称CTCS 的规划 明确了采用轨道电路实现占用 检查基础设备 并传送动态实时信息的整体发展框架 C0 C4如下表所示 应用等级 C0C1C2C3C4 控制模式目标距离目标距离目标距离目标距离目标距离 速度控制分级式分级式一次连续一次连续一次连续 轨道占用 检查 轨道电路轨道电路轨道电路轨道电路 无线定位 应答 器校正 地对车信 息传输
2、多信息轨 道电路 多信息轨 道电路 多信息轨道电 路 点式设备 无线通信双 向信息传输 无线通信双向通 信传输 线路数据 来源 贮存于车 载数据库 贮存于车 载数据库 应答器提供 无线通信提 供 无线通信提供 对应ETCS 级 无 无ETCS1级ETCS2 1 级ETCS3级 所有的C3线路均已C2作为降级模式 3 行车指挥 车站区间 调度所 闭塞 联锁 列控系统 占用检查 2 铁路信号系统 4 速度限制曲线 目标停车点 时速 km h 目标停车点 为了提高行车效率 将钢轨线路划分为1km 2km左右长度的区段 区段内装设占用检查设备 实现该区域内的列车占用检查 3 CTCS 2区段追踪运行模
3、拟 5 轨道电路是信号基础安全设备 轨道电路是利用钢轨作为导体构 成的电路系统 通过列车轮对与钢轨接触形成电气短路 引起接 收端电气状态变化实现区段占用空闲检查 列控列控 系统系统 联锁联锁 系统系统 指挥指挥 系统系统 1 通过列车轮对短路钢轨引起接收端电气状态变化实现区段占用空闲检查 3 通过钢轨电气断离造成的电气状态变化实现钢轨完整性检查 2 通过钢轨回路 向车载设备传递控制信息 4 什么是轨道电路 6 轨道电路的外接口 4 什么是轨道电路 7 电气化铁路 为为了检查线检查线 路占用 美国人鲁宾逊鲁宾逊 1870年发发明了轨轨道电电路 从此诞诞生了铁铁路自动动信号 提高分路效果 传送控制
4、信息 断轨检查 提升安全性 扩大适用性 线路占用检查 25Hz25Hz相敏相敏 75Hz75Hz 高压不对称高压不对称4 4信息国产移频信息国产移频 8 8信息国产移频信息国产移频 1818信息国产移频信息国产移频 1818信息无绝缘信息无绝缘 UM71UM71ZPW 2000AZPW 2000A 站内站内 ZPW 2000AZPW 2000A 轨道电路发展各关键阶段 5 轨道电路发展 苏联 日本苏联 日本 法国 日本法国 日本 1956 20031956 2003 19891989年年 20022002年年 20102010年年 8 9 按绝缘方划分 6 轨道电路分类 有绝缘方式 无绝缘方式
5、 轨道电路信号电流 轨道电路信号电流 9 10 6 轨道电路特点 18世纪70年代发明轨道电路 拉开了铁路信号自动化控制的序幕 至今 已经有140多年 其经历了从机械 电气 电子等几个发展阶段 轨道 电路 长寿 的秘诀是什么 归纳如下八个特点 1 系统结构简单 操作简单 易于设计 安装 调试 维护 2 实时不间断的检测 实时地反映占用状态 3 环境适应性强 符合全天候 全区域作业特点 4 中断后快速启动 失电后可以迅速重新启动 不许认为干预 5 固有的 故障 安全 特性 其工作具备 故障 安全 原则 6 精准的定位 以机械绝缘节为界 定位边界精准 7 连续控制信息实时上传 连续不间断的控制信息
6、 8 钢轨完整性检查 唯一具备实时检查钢轨完整性功能的系统 10 铁道部统一发展ZPW 2000系列轨道电路后 我院轨道电路在全路的工 程中全面推广 目前在中国市场分额达到95 既有线应用4万余公里 所有的客运专线 仅石太除外 均装备ZPW 2000A轨道电路 达1 7万公里 从近年的发展趋势来看 为统一标准 便于维护 管理 铁道部技术政策 倾向于减少轨道电路的类型 发展统一的制式 既有线区间采用ZPW 2000系列 站内主要是25Hz相敏轨道电路 很快站内 将由脉冲轨道电路替代 客运专线区间和站内统一采用ZPW 2000系列 新研制的ZPW 2000A站内轨道 电路将成为唯一的站内统一制式
7、6 我国轨道电路应用现状 11 把握新的市场需求 准确的实现 实现技术变革 ZPW 2000轨道电路 的三部曲 12 1313 二 ZPW 2000A轨道电路介绍 13 14 1 关键技术指标 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 F18 F1频率分别为 10 3 Hz 11 4 Hz 12 5 Hz 13 6 Hz 14 7 Hz
8、 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 1 系统构成 14 轨道电路的标准分路灵敏度 道砟电阻为1 0 km或2 0 km时 为 0 15 道砟电阻不小于3 0 km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 主轨出 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 电气绝缘节内死区段除外 接收器
9、接收电压 主轨 出 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 23V 25V 1 系统构成 15 1 系统构成 2 区间无绝缘方式轨道电路系统结构 调谐区实现区段间的电气隔离 等间距布置电容完成对钢轨通道的无功补偿 16 17主要设备主要设备 3 站内有绝缘方式轨道电路系统结构 区段间用机械绝缘节分割 室内设备与区间无绝缘轨道电路相同 17 18主要设备主要设备 室外设备 调谐匹配单元 相邻区段隔离 电缆与钢轨匹配连接 空心线圈 稳定电气绝
10、缘节阻抗 平衡电气化牵引回流 辅助进行防雷接地 站内匹配变压器 车站内电缆与 钢轨匹配连接 4 设备构成 18 19 主要设备主要设备 室内设备机柜 装设发送器 接 收器和衰耗冗余控制器 发送器 按控制要求输出移频键控信号 接收器 对钢轨引入信号进行解析 判断 输出区段状态 衰耗冗余控制器 完成接收信号的调整 实现主备发送器的切换 4 设备构成 19 轨轨道电电路 20主要设备主要设备 模拟网络 模拟传输电缆电气特性 实现不同位置装设的轨道电路呈现一 致电气特性 完成通过电缆进入室内 的纵向雷电干扰的抑制 4 设备构成 20 21 机械绝缘节的作用 2 电气绝缘节原理说明 1 截断本区段信号进
11、入相邻区段 2 不短路本区段信号 使其将信号经钢轨送至接收端 轨道电路信号电流 发送端 信号源 接收端 接收器21 22 电气绝缘节绝缘节如何实现这两个功能呢 2 电气绝缘节原理说明 轨道电路信号电流 1 截断本区段信号进入相邻区段 发送端 信号源 接收端 接收器 短路 2 不短路本区段信号 使其将信号经钢轨送至接收端 29m调谐区 发送端 信号源 频率 响应 22 2 电气绝缘节原理说明 调谐单元A 2300Hz 调谐单元B 1700Hz FA 2300Hz FB 1700Hz 对FA 等效电路 2300Hz 对FB 等效电路 1700Hz 23 A区段信号 B区段信号 A区段 B区段模糊区
12、 B信号源A接收器A信号源 构成小轨 道 由相 邻接收器 完成信号 识别 3 基于调谐区的小轨道电路 24 国产移频几次重大事故 1 1997年4月28日 上海局新桥车站轨道电路钢轨接地故障 列车 丧失占用检查 信号机失去防护功能 2 1998年济南局钢轨扣件与待更换长轨相碰 导致丧失列车占用 检查 信号机失去防护功能 3 2000年10月下旬 郑州东 蒲田间 钢轨断轨分离 国产移频 轨道电路不能检查 信号机失去防护功能 造成运行客车脱轨重 大事故 4 2000年10月下旬 南昌局工务维修中拆除一根钢轨 轨道电路 不能检查 信号机失去防护功能 再次造成运行客车脱轨重大事 故 4 钢轨补偿的作用
13、 25 除采用调谐式电气绝缘节外 在钢轨上安装补偿电容是ZPW UM 系列的第 二大特点 补偿电容减小了信号在钢轨中的损耗 对于轨道电路的调整 分路 机车信号 断轨各种状态下的功能实现和检查均起到了显著的 提升作用 各种频率轨道电路选用容值 1700Hz 55uF 2000Hz 50uF 2300Hz 46uF 2600Hz 40uF 客专 25uF 有电容补偿和无电容补偿轨面电 压比较 衰耗相差14倍 4 钢轨补偿的作用 26 防雷入电缆入 电缆模拟网络 可视为室外电缆的一个延续 电缆模拟网络 按0 25 0 5 1 2 2 2 2km六节对 称 型网络 以便串接构成0 10km按 0 5k
14、m间隔任 意设置补偿模 拟电缆值 5 电缆模拟的作用 27 双机原理框图 接收器外线连接 7 接收器的成对双机并用 28 系统框图 防雷环节 防 雷 变 压 器 280V 75V 75V 电化区段 385 2 非电化区段 280V或275v 8 系统的防雷 29 三 ZPW 2000A站内轨道电路 30 基于ZPW 2000A轨道电路技术 结合脉冲和移频轨道电 路技术 全面提升站内安全性 全面提升站内轨道电路技术 水平 构造新系统 一并克服站内几十年的难题 1 解决站内分路不良 2 绝缘破损检查 3 断轨及扼流单端断线检查 4 股道双端回流 5 改善岔区弯股跳线缺失后的分路性能 新型的移频与脉
15、冲信号混合制式轨道电路 31 3232 新型的移频与脉冲信号混合制式轨道电路 两种信号判断结果 按照 与 逻辑关系 驱动轨道继电器 同制式轨道电路移频信号 移频 脉冲混合信号 两种信号通过 共同通道传输 32 新型的移频与脉冲信号混合制式轨道电路 ZPW 2000A站内轨道电路系统构成 解决 分路不良 绝缘破损 检查 道岔分支 跳线断线 机车信号 发码 断轨 扼流断线 检查 移频信号 脉冲信号 占用检查 两种信号按照两种信号按照 与与 关系工作 充分发关系工作 充分发 挥两种信号的各自挥两种信号的各自 优势 提高轨道电优势 提高轨道电 路安全性 弥补单路安全性 弥补单 一信号轨道电路功一信号轨
16、道电路功 能上的不足 能上的不足 33 2010年9月至今 武汉局下辛店进行全站试验 后续将进入工程推广 必 将成为我国站内轨道电路的一个 里程碑 新型的移频与脉冲信号混合制式轨道电路 34 四 电气化区段的运用及特点 35 在ZPW 2000A轨道电路系统中 采用等电位连接方法保护线路作业人 员和设备安全 1 轨条间等电位 2 线路间等电位 3 线路对地等电位 上述各种连接线 共同点是 等电位 归纳为 同线路两条钢轨间采用空心线圈等电位 线路间通过横向连接等电位 线路与大地通过完全横向连接接地等电位 这些连接在等电位的同时 均成为钢轨电流均流的通道 电力系统 中 回流线经过一定距离后需要接地和进行横向连接 这些连接使原本 各自独立的钢轨 回流线及大地构成了一个网状的接地回流系统 四线或多线并行区段等电位及回流的均衡 连接线定义及作用 36 五 ZPW 2000A轨道电路的应用 37 1 客专ZPW 2000A轨道电路设备电源需求 移频柜内设备使用不间断直流24V稳压电源 范围DC23V 25V 纹波电压峰 峰 值不大于200mV 有效值不大于50mV 每个轨道电路区段180VA 分线
