第四章_ZPW2000A移频自动闭塞

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1、ZWP-2000A移频自动闭塞,四班小组：CRH 2016年3月27日,小组成员介绍 汤迪（2014121792） 李德彬（2014121795） 黄静（2014121796） 赵原霄（2014121803）,一、ZPW2000A移频自动闭塞概述,1.移频自动闭塞原理 移频自动闭塞是以移频轨道电路为基础的自动闭塞。它选用频率参数作为控制信息，采用频率调制的方法，把低频信号(Fc)搬移到较高频率工程(载频f0)上，以形成振幅不变、频率随低频信号的幅度作周期性变化的调频信号。将此信号用钢轨作为传输通道来控制通过信号机的显示，达到自动指挥列车运行的目的。,（a）低频信号 （b）整形后的低频信号 （c

2、）载频信号 （d）调频信号,调制信号波形图,2.载频、频偏的选择 我国于20世纪90年代初引进法国高速铁路的UM71移频自动闭塞设备，并在此基础上结合我国国情研制了更加适应我国铁路的区间移频自动闭塞设备，该设备即为目前铁道部推广使用的ZPW-2000无绝缘轨道电路移频自动闭塞设备。,低频频率：10.3+n1.1Hz ，n=017即： 10.3 Hz、11.4 Hz、12.5 Hz、13.6 Hz、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

3、 Hz、29 Hz。,载频频率 下行：1700-1 1701.4 Hz 上行：20001 2001.4 Hz 1700-2 1698.7Hz 20002 1998.7Hz 2300-1 2301.4Hz 260012601.4Hz 2300-2 2298.7 Hz 26002 2598.7 Hz 频偏：11 Hz 输出功率：不小于70W,3.基本工作原理 在移频自动闭塞区段，移频信息的传输，是按照运行列车占用闭塞分区的状态，迎着列车的运行方向，自动地向各闭塞分区传递信息的。,4.ZPW2000A型自动闭塞系统特点 （1）充分肯定、保持UM71无绝缘轨道电路技术特点及优势。 （2）解决了调谐区断

4、轨检查，实现轨道电路全程断轨检查。 （3）减少调谐区分路死区。 （4）实现对调谐单元断线故障的检查。 （5）实现对拍频干扰的防护。 （6）通过系统参数优化，提高了轨道电路传输长度。 （7）提高机械绝缘节轨道电路传输长度，实现与电气绝缘节轨道电路等长传输。,（8）轨道电路调整按固定轨道电路长度与允许最小道碴电阻方 式进行。既满足了1km标准道碴电阻、低道碴电阻传输长度 要求，又提高了一般长度轨道电路工作稳定性。 （9）用SPT国产铁路信号数字电缆取代法国ZCO3电缆，减小铜 芯线径，减少备用芯组，加大传输距离，提高系统技术性能价 格比，降低工程造价。 （10）采用长钢包铜引接线取代75mm2铜引

5、接线，利于维修。 （11）发送、接收设备四种载频频率通用，由于载频通用，使 器材种类减少，可降低总的工程造价； （12）发送器和接收器均有较完善的检测功能，发送器可实现 “N+1”冗余， 接收器可实现双机互为冗余。,5.系统构成,设备构成： 发送器 ZPWF 接收器 ZPWJ 衰耗盘 ZPWPS1 电缆模拟网络盘 ZPWPML1 匹配变压器 ZPWBP1 调谐单元 ZWT1 空心线圈 ZWXK1 机械绝缘空心线圈 ZPWXKJ 网络接口柜 ZPWGL-2000A 电缆模拟网络组匣 ZPWXML 补偿电容 CBG1/CBG2 无绝缘移频自动闭塞机柜 ZPWG-2000A 空芯线圈防雷单元 ZPW

6、ULG/ ZPWULG1 钢轨引接线,（1）调谐区(电气绝缘节) 调谐区既电气绝缘节，除车站进出站口交界点外，各闭塞分区分界点均设电气绝缘节。调谐区按29m长设计，它由调谐单元（称BA）及空心线圈（称SVA）组成。其参数保持原“UM71”参数，功能是实现两相邻轨道电路电气隔离。,SVA设在调谐区，归纳起来有以下作用： 平衡牵引电流回流 SVA设置在29米长调谐区两个调谐单元的中间，由于它对于50Hz牵引电流呈现甚小的交流阻抗(约lOm)，故能起到对不平衡牵引电流电动势的短路作用。,对于上、下行线路间的两个SVA中心线可做等电位连接。一方面平衡电路间牵引电流，一方面可保证维修人员及设备安全（起纵

7、向防雷作用）。等电位连接图如下：, SVA作抗流变压器用 SVA作抗流变压器时，其总电流200安(长时间） 如在道岔斜股绝缘两侧各装一台SVA，二中心线连接。 可为谐振槽路提供一个较为合适的Q值 SVA对1700Hz感抗值有0.35，对2600Hz也有0.54。在调谐区中，不能把它单作为一个低阻值分路电抗进行分析，应将其作为并联谐振槽路的组成部分。SVA参数的适当选择，能保证调谐区工作的稳定性。,（2）匹配变压器 一般条件下，按0.31.0 km道碴电阻设计，用于实现轨道电路（钢轨）与SPT铁路数字信号电缆的匹配连接。电路见下图：,图3-1-3 匹配变压器原理,（3）补偿电容 采取分段加补偿电

8、容的方法， 减弱电感的影响。 其补偿原理可理解为将每补偿段钢轨L与电容C视为串联谐振，见下图 补偿电容的没置方式宜采用“等间距法”， 即将无绝缘轨道电路两端BA间的距离L按补偿电容总量N等分，其步长=L/N。轨道电路两端按半步长/2,中间按全步长设置电容，以获得最佳传输效果,补偿电容原理图,（4）传输电缆 采用SPT型铁路信号数字电缆，线径为1.0mm，总长10km。 SPT数字电缆能实现1MHz(模拟信号)、2Mbit/s(数字信号) 以及额定电压交流750V或直流1100V及以下铁路信号系统中有 关设备和控制装置之间的联接，传输系统控制信息及电能。可 在铁路电气化和非电气化区段使用。 6、

9、调谐区设备与钢轨间的引接线 调谐区设备与钢轨间连接由3700mm、2000mm钢包铜引接线各两根构成。分别用于调谐单元、空心线圈、机械绝缘节空心线圈等设备与钢轨间的连接。,五、室内设备 1、发送器 用于产生、高精度高稳定移频信号。系统采用发送“N+1”冗余方式。故障时，通过 FBJ接点转至“+l”FS设备。 2、接收器,图3-1-5 本轨道区段JS与邻轨道区段JS间关系,3、衰耗盘 用于实现主轨道电路、小轨道电路的调整。给出发送和接收器故障、轨道占用表示及其它有关发送、接收用+24V电源电压、发送功出电压、接收GJ、XGJ测试条件等 4、电缆模拟网络 电缆模拟网络设在室内，按0.5km、0.5

10、km、1km、2km、2km、2 x2km六节设计， 用于对SPT电缆长度的补偿，电缆与电缆模拟网络补偿长度之和为10 km。,图 防雷和电缆模拟网络原理框图,5 系统防雷 系统防雷由两部分构成： 室内防雷：该防雷设在室内发送端和接收端，实现对从电缆引入雷电冲击的横向、纵向防护。 室外防雷：对钢轨引入雷电冲击进行保护。横向防护防雷单元设在匹配变压器轨道输入端。纵向防护防雷单元设在空 芯线圈中心线与地之间。完全横向连接处不设防雷单元。,6、无绝缘移频自动闭塞机柜 室内的发送器、接收器、衰耗盘均放置在机柜上。为便于维修，移频柜上的设备布置需按区间闭塞分区编号顺序进行。设备位置排列应考虑与线路状态相

11、对应，便于根据设备表示及测试数据，分析设备运用及故障状态。 每台机柜可放置10套轨道电路设备，纵向5路组合，每路组合可装两个轨道电路的设备，包括发送器、接收器、衰耗盘各两台及发送、接收断路器、3 x18柱端子各两个。发送断路器保险为10A，接收断路器保险为5A。,具体布置时，将移频柜设备按区间闭塞分区顺序布置。按闭塞分区示意图应将上行端A1G-A5G、B1G-B5G，共计10套设备放在第一个移频架上，其顺序为： 1-A5G、3-A4G、5-A3G、7-A2G、9-A1G 2-B5G、4-B4G、6-B3G、8-B2G、10-B1G,闭塞分区编号示图,六、ZPW-2000A总技术条件 1.环境条

12、件 ZPW-2000A 无绝缘移频轨道电路在下列环境条件下应可靠工作： （ 1）周围空气温度： 室外：-40+70 室内：-5+40 （2）周围空气相对湿度： 不大于95%（温度30时） 大气压力：70kPa106kPa （3）周围无腐蚀和引起爆炸危险的有害气体。,2.接收器 轨道电路调整状态下： 主轨道接收电压不小于240mV； 主轨道继电器电压不小于 20V（1700负载，无并机接入状态下）； 小轨道接收电压不小于33.3mV（考虑到上下边频幅度差，运用中，3338mV）； 小轨道继电器或执行条件电压不小于20V（1700负载，无并机接入状态下）。,3. 直流电源 电压范围：23.5V24

13、.5V 与原有UM71 系统设备配套，其直流电压范围为22.528.8V。 4.轨道电路 （1）主轨道电路工作值 240mV； （2）小轨道电路工作值 33.3mV； （3）分路灵敏度为0.15； （4）主轨道电路分路残压为140mV（带内）；,设备原理说明,一、发送器的作用 ZPW-2000 A 型无绝缘轨道电路发送器，在区间适用于非电化和电化区段的多信息无绝缘轨道电路区段，在车站适用于非电化和电化区段站内移频电码化发送。 ZPW-2000A型无绝缘轨道电路发送器在使用中产生 18种低频信号 8种载频 (上下行各四种) 的高精度、高稳定的移频信号；供自动闭塞、机车信号和超速防护使用。有足够的

14、输出功率，且能根据需要调节发送电平；能对移频信号特征实现自检，故障时给出报警“N+1”冗余运用的转换条件。,二、发送器原理 1.发送器结构图,图3-2-1 通用型发送器原理框图,2、微处理器、可编程逻辑器件及作用： (1)采用双处理器，双软件，双套检测电路,闭环检查 (2)处理器采用 80C196 ，其中CPU1 控制产生移频信号。CPU1、CPU2 还担负着移频输出信号的低频,载频及幅度特征的检测等功能； (3)FPGA 可编程逻辑器件，由它构成移频发生器，并行输入/输出扩展接口,频率计数器等。 3、低频和载频编码条件的读取,图3-2-2 低频编码条件的读取,4、移频信号产生 低频,载频编码

15、条件通过并行输入输出接口分别送到两个处理器后，首先判断该条件是否有，仅有一路。满足条件后， 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，产生相应 FSK 信号。并由 CPU1 进行自检，由 CPU2 进行互检，条件不满足，将由两个处理器构成故障报警。 为保证 “故障一安全” ， CPUl,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，两处理器各产生一个控制信号，经过 “控制与门” ，将 FSK 信号送至方波正弦变换器。,5、激励放大器 为满足“故障一安全”要求，激励放大器采用射极输出器。 为提高输入阻抗，提高射极输出器

16、信号的直线性，减少波形失真，免除静态工作点的调整以及电源电压对放大器工作状态的影响，激励放大器采用运算放大器。该运算放大器采用+5 V -5 V 电源。,6、功率放大器 从故障-安全及提高功出电压稳定性考虑，功率放大器采用射极输出器，其简化电路如下图,7、安全与门电路,安全”与门”电路,8、表示灯设置及故障检测 (1)“工作”表示灯 设在衰耗盘内，与 FBJ 线圈条件相并联，如下图3-2-6。 R 用作限流，“ N ”为工作指示灯，光耦提供发送报警接点。 发送工作正常：工作表示灯亮，报警接点通。 发送工作故障：工作表示灯灭，报警接点切断车站移频报警继电器 YBJ 电路。 (2)故障表示灯 为便于检修所对复杂数字电路的维修，盒内针对每一套处理器设置了一个指导维修人员查找设备故障的 “故障表示灯”。用其闪动状况，表示它可能出现的故障点。,3-