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1、北京交通大学毕业设计论文第一章 机车信号的阐述和组成及工作原理 1.1 机车信号的描述随着铁路跨越式飞速发展和铁路装备的现代化技术的日益成熟，主体机车信号设备技术研制经不断改进和完善；该技术以通过铁道部科技成果鉴定。该系统设备采用“二取二”的容错安全结构，32位浮点DSP数字信号处理器，频域、时域相结合的分析方式，双线圈感应器接收，以及一体化的大容量机车信号记录器等。这些完善的技术设计，安全性的软硬件结构，为机车信号主体化提供了基础保障。 本文介绍的主体机车信号系统是列车运行安全保证的重要设备，而且有效的提高了司机工作效率，保证了行车安全。机车信号设备是采用高速数字信号处理技术、双套冗余设计的
2、新一代机车信号设备，机车信号设备的主要性能指标符合技术条件，抗干扰性能达到标准，硬件设备符合信号故障倒向安全的原则。1.2 机车信号的用途和适用范围1.2.1 机车信号的主要用途及特点接收轨道电码化信息，然后进行译码点灯，同时将译码信息送给监控，以便监控做出相应的控制。机车信号设备采用双机主从热备冗余方式，系统主机由A、B两组完全独立的控制单元组成。机车信号设备具有大容量记录功能。通过专用转储设备将所记录数据转送到地面微机，由地面分析系统进行数据分析、图形再现。机车信号设备设有上下行开关，设备自身可对上下行信号自动识别，因此不必关心其位置。1.2.2 机车信号的适用范围机车信号设备适用于各种闭
3、塞制式的要求，也适用于铁路电化和非电化区段。满足接收通用性的要求。该设备可以接收以下各种制式的信号：移频18信息（含移频4信息）、ZPW-2000系列（含UM71）、50Hz（25Hz）交流计数、极频。使用专用机车感应器和LED八显示灯机构。可与LKJ-93型、2000型列车监控结合，并向其提供所需信息。1.2.3 机车信号的工作环境机车信号的工作环境应保持周围空气温度在-25+55之间， 周围空气相对湿度不大于90%(温度为25时)；大气压力74.8kPa106kPa（相对海拔高度2500m以下），另外，设备应安装在能防止风、沙、雨、雪直接侵入的车体内。以上是机车工作的最佳环境。1.3 系统
4、组成主体化机车信号车载设备由主体化机车信号主机、机车信号接线盒、机车信号感应器、机感接线盒、八显示灯机构、通信分线盒及电缆配线等部分组成。1机车信号主机：1台2机车信号接线盒：1台3机车信号感应器：4支4机感接线盒：2个5八显示灯机构：2台6通信分线盒：1个1.4 系统工作原理主体化机车信号车载设备，通过安装在机车第一轮对前面的接收线圈接收到轨面信息，送给机车信号主机，主机通过模数变换、数字信号处理一系列译码处理过程将译码结果，显示于安装在司机室的显示器上，指导司机行车，并可通过地面处理系统对机车信号运行过程中采集的有关动态信息进行读取分析。系统构成框图见图1-1所示第二章 机车信号主要技术条
5、件2.1 总体要求主体机车信号系统是由地面设备和车载设备构成的系统，设备的研究、设计应按系统考虑。该系统应满足“故障-安全”原则。轨道电路和站内电码化是主体机车信号系统的地面设备，地面设备应保证提供正确的机车信号信息。主体机车信号系统应解决邻线干扰问题，可通过相邻线路的轨道电路采用不同的信号载频，由车载设备锁定接收本线载频来防止邻线干扰；当与邻线载频相同或车载设备不能锁定某一载频时，轨道电路设计时应保证邻线干扰不会造成机车信号错误显示。站内应采用与区间同制式的轨道电路或实现闭环电码化。机车信号车载设备应具有数据记录的功能，便于设备运用、维护、故障分析。主体机车信号车载设备应具有与列车运行监控记
6、录装置的通信接口。主体机车信号车载设备应兼容通用机车信号设备功能，主体机车信号的显示与非主体机车信号的显示应有明显区别。在轨道回流为1000A、不平衡系数10%的电气化区段，主体机车信号车载设备应能正确译码。对于特殊区段，抗电气化干扰的能力应根据实际要求确定。总则，1.机车信号应保证行车安全，提高运输效率，改善司机劳动条件，可靠安全性是至关重要的指标之一，是衡量该系统是否具有生命力的关键要素，不仅要求少发生故障，而且要求符合信号故障导向安全的原则，确保行车安全。2.机车信号设备应能满足各种机车的安装需要。 3.机车信号设备应该能与地面信号系统相结合，形成统一而有效的运行过程。4.机车信号设备具
7、有大容量的记录功能，通过专用转储设备将记录数据转送到地面微机进行数据分析和图形再现。2.2 主要技术参数机车信号工作输入电压范围应在DC77137V之间，功耗小于33W。机车信号工作输出电压要求如下：(a)、点灯电压输出DC452V/200mA。(b)、速度等级信号输出DC452V/40mA。机车信号CPU系统采用32位DSP，记录数据容量为128MB，记录密度为8KB/S，数据转储接口是USB1.1，转储速度为6MB/S。在主机双套热备的条件下，当其中一套主板故障时，系统自动转换到另一套主板工作的时间应不大于0.5S；当其中一套执行板故障时，系统自动转换到另一套执行板工作的时间应不大于1S。
8、2.3 机车信号显示关系（1） 机车信号在移频自动闭塞18信息、4信息载频频率为：上行线650Hz及850Hz；下行线550Hz及750Hz；频偏55Hz；载频漂移4Hz；低频频率变化范围0.12Hz。表2-1 上、下边频频率：载频频率Hz下边频频率Hz上边频频率Hz550495605650595705750695805850795905（2） 移频18信息表2-2 移频4信息信号显示绿灯（L）黄灯（U）双黄灯（U/U）红黄灯（H/U）低频频率11Hz15Hz20Hz26Hz表2-3 移频18信息序 号12345678910低频频率（Hz）7.08.08.599.51112.513.51516
9、.5信号显示LLULLLULUUU2SD输出101110110001010001010001序号1112131415161718低频频率（Hz）17.518.52021.522.523.524.526无码无码信号显示U2SUUUUSUUHUHUHUHBSD输出101001101010110010001100001(3)、移频UM71及ZPW-2000载频频率要求为：上行线2000Hz及2600Hz；下行线1700Hz及2300Hz；频偏11Hz；载频漂移0.3Hz；低频频率变化范围0.12Hz。表2-4 移频UM71及ZPW2000信息序 号12345678910低频频率（Hz）10.311.
10、412.513.614.715.816.91819.120.2信号显示 LLLLUU2UUUUUUSU2SSD输出110001101001001101010001101101序 号1112131415161718低频频率（Hz）21.322.423.524.625.726.827.929无码无码信号显示HUULUHUSHUHHBSD输出110001110101001100100001(4)、交流计数制式(a)在非电化自动闭塞区段，交流技术电码信息采用工频50Hz作为载频进行传送。在电化区段采用25Hz作为载频进行传送。(b)交流技术电码信息采用工频25Hz作为载频进行传送时，交替地使用两种不同
11、发码周期，其中A码发码周期为1.6s，B码的发码周期为1.92s。表2-5 25Hz交流计数（A码）信号显示LUUUHU发码03204052024停码016016016056发码020048036024停码016056056056发码02注：A码发码周期=1.6s停码056表2-6 25Hz交流计数（B码）信号显示LUUUHU发码03204406032停码016016016064发码024072056032停码0160606064发码024注：B码发码周期=1.92s停码08(c)非电化区段交流技术电码信息采用工频50Hz作为载频进行传送时，交替地使用两种不同发码周期。其中A码发码周期为1.6
12、s，B码的发码周期为1.92s。表2-7 50Hz交流计数（A码）信号显示LUUUHU发码034044058022停码012012012058发码022046032022停码012058058058发码024注：A码发码周期=1.6s停码058表2-8 50Hz交流计数（B码）信号显示LUUUHU发码036048062032停码012012012066发码024072058030停码012060060066发码024注：B码发码周期=1.92s停码084(5)、极频制式表2-9 极频制式信号显示频率特征脉冲间隔L双频正极220msU单频正极440msU/U双频负极220msH/U单频负极440
13、ms2.4 机车信号接收灵敏度(1)、设备在各种制式规定的钢轨短路电流下，应准确地接收各种制式的信息，并按规定实现正确的显示输出。信息不变时，机车信号车载设备显示保持不变。地面或车上设备故障时，机车信号车载设备不得出现升级的错误显示.(2)、机车信号灵敏度（钢轨最小短路电流）值，应能正确地接收移频信息。表3-1 移频制式灵敏度值载频（Hz）550650750850钢轨最小短路电流 mA 电化区段10010非电化区段855(3)、机车信号灵敏度（钢轨短路电流）值，应能正确地接收ZPW-2000系列、UM71信息。表3-2 ZPW2000系列及UM71灵敏度值载频（Hz）1700200023002600钢轨最小短路电流 mA42030(4)、机车信号灵敏度（钢轨短路电流）值，应正确地接收交流计数信息。 表3-3 交流计数灵
