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1、ZPW-2000A 无绝缘 轨道电路介绍,主 要 内 容 第一章 概述 第二章 原理说明 第三章 设备结构及使用 第四章 站内轨道电路预叠加电码化 第五章 测试仪器仪表,第一章 概述 ZPW-2000A型无绝缘轨道电路，是在法国UM71无绝 缘轨道电路技术引进 及国产化基础上，结合国情进行提 高系统安全性、系统传输性能及系统可靠性的技术再开发。 前者较后者在轨道电路传输安全性、传输长度、系统可靠 性以及结合国情提高技术性能价格比、降低工程造价上都 有了提高。该系统于2002年10月在北京地铁五三站经过试 验验证，系统也适用于城市轻轨及地下铁道。,一、主要技术特点 1、充分肯定、保持UM71无绝
2、缘轨道电路技术特点及优势。 2、解决了调谐区断轨检查，实现轨道电路全程断轨检查(断轨是指电气折断）。 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
3、程造价。 10、采用长钢包铜引接线取代75mm2铜引接线，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。,二、主要技术条件 1 环境条件 ZPW-2000A型无绝缘移频轨道电路设备在下列环境条件下应可靠工作： 周围空气温度：室外：-40+70；室内：-5+40 周围空气相对湿度：不大于95%（温度30时） 大气压力：70.0kPa106kPa（相对于海拔高度3000m以下）,2 发送器 低频频率：10.3+n1.1Hz ，n=017即：
4、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 Hz、29 Hz。,载频频率 下行：1700-1 1701.4 Hz 上行：20001 2001.4 Hz1700-2 1698.7Hz 20002 1998.7Hz2300-1 2301.4Hz 26001 2601.4Hz2300-2 2298.7 Hz 26002 2598.7 Hz 频偏：11 Hz 输出功率：不小于70W,
5、3 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42mV;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）。,4 工作电源 直流电源电压范围： 23.5V24.5V； 设备耗电情况：发送器在正常工作时负载为400， 功出为1电平的情况下，耗电为5.55A；当功出短路 时耗电小于10.5A； 接收器正常工作时耗电小于500mA。,5 轨道电路 分路灵敏度为0.15，分路残压小于140mv（带内）。 主轨道无分路死区；调谐区分路死区不大于5m； 有分离式断轨检查性能；轨道
6、电路全程断轨，轨道继电器可靠落下。 传输长度见表1。,6 系统冗余方式 发送器采用N+1冗余，实行故障检测转换。 接收器采用成对双机并联运用。,第 二 章 原理说明 一、系统构成及原理ZPW-2000A型无绝缘轨道电路系统，与UM71无绝缘轨道 电路一样采用电气绝缘节来实现相邻轨道电路区段的隔离。电 气绝缘节长度改进为29m，电气绝缘节由空芯线圈、29m长钢轨 和调谐单元构成。调谐区对于本区段频率呈现极阻抗，利于本 区段信号的传输及接收，对于相邻区段频率信号呈现零阻抗， 可靠地短路相邻区段信号，防止了越区传输，实现了相邻区段 信号的电气绝缘。同时为了解决全程断轨检查，在调谐区内增 加了小轨道电
7、路。,ZPW-2000A型无绝缘轨道电路分为主轨道电路和调谐区小轨 道电路两部分，小轨道电路视为列车运行前方主轨道电路的所属 “延续段”。主轨道电路的发送器由编码条件控制产生表示不同含 义的低频调制的移频信号，该信号经电缆通道（实际电缆和模拟 电缆）传给匹配变压器及调谐单元，因为钢轨是无绝缘的，该信 号既向主轨道传送，也向调谐区小轨道传送，主轨道信号经钢轨 送到轨道电路受电端，然后经调谐单元、匹配变压器、电缆通道 ，将信号传至本区段接收器。调谐区小轨道信号由运行前方相邻 轨道电路接收器处理，并将处理结果形成小轨道电路继电器执行 条件送至本区段接收器，本区段接收器同时接收到主轨道移频信 号及小轨
8、道电路继电器执行条件，判决无误后驱动轨道电路继电 器吸起，并由此来判断区段的空闲与占用情况。该系统“电气电 气”和“电气机械”两种绝缘节结构电气性能相同。现按“电气机 械”结构进行系统原理介绍，系统原理构成见图2-1，为补偿间距。,设备构成： 发送器 ZPWF 接收器 ZPWJ 衰耗盘 ZPWS 电缆模拟网络盘 ZPWML 匹配变压器 ZPWBPL 调谐单元 ZWT 空心线圈 ZWXK 机械绝缘空心线圈 ZPWXKJ 网络接口柜 ZPWGK-2000A/T 电缆模拟网络组匣 ZPWXML/T 补偿电容 ZPW CBG 无绝缘移频自动闭塞机柜 ZPWG-2000A/T 空芯线圈防雷单元 ZPWU
9、LG/ ZPWULG1 钢轨引接线,图2-1 ZPW-2000A系统原理,24V直流电源屏,低频控制条件,发送器,防雷与电缆模拟网络,电缆,匹配变压器,室外送端BA1BA2,室外受端BA1BA2,电缆,防雷与电缆模拟网络,衰耗器,接收器,匹配变压器,正反向控制,补偿电容,1 室外设备构成 调谐区 调谐区按29m设计，设备包括调谐单元及空芯线圈，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。,机械绝缘节由“机械绝缘节空芯线圈”（按载频分为1700、2000、2300、 2600Hz四种）与调谐单元并接而成，其节特性 与电气绝缘节相同。 匹配变压器一般条件下，按0.31.0km道
10、碴电阻设计，实现轨道电路与SPT传输电缆的匹配连接。,补偿电容根据通道参数并兼顾低道碴电阻道床传输，选择电容器容量。 使传输通道趋于阻性，保证轨道电路具有良好传输性能。 传输电缆采用SPT型铁路信号数字电缆，线径为1.0mm，总长10km 调谐区设备与钢轨引接线采用3700mm、2000mm钢包铜引接线各两根构成。用于 调谐单元、空芯线圈、机械绝缘节空芯线圈等设备与钢轨间 的连接。,2 室内设备构成 发送器： 用于产生高精度、高稳定、一定功率的移频信号。 系统采用发送N+1冗余方式。故障时，通过FBJ接点转 至“1”FS。,接收器ZPW-2000A型无绝缘轨道电路将轨道电路分为主轨道电路 和调
11、谐区短小轨道电路两个部分，并将短小轨道电路视为列 车运行前方主轨道电路的所属“延续段”。该“延续段”信号由 运行前方相邻轨道电路接收器处理，并将处理结果形成小轨 道电路轨道继电器执行条件通过（XG、XGH）送至本轨道 电路接收器，做为轨道继电器（GJ）励磁的必要检查条件之一。,主轨道和小轨道检查原理图,接收器用于接收主轨道电路信号，并在检查所属调谐 区短小轨道电路状态（XG、XGH）条件下，动作本轨道 电路的轨道继电器（GJ）。另外，接收器还同时接收邻 段所 属调谐区小轨道电路信号，向相邻区段提供小轨道 电路状态 （XG、XGH）条件。系统采用接收器成对双机并联冗余方式。,衰耗器用于实现主轨道
12、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。 防雷电缆模拟网络电缆模拟网络设在室内，按0.5、0.5、1、2、2、22km 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10km。,3 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。,二、设备原理说明
13、1 发送器 用途：ZPW-2000A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18信息无绝缘轨道电路区段，供自动闭 塞、机车信号和超速防护使用。在车站适用于非电化和电化 区段站内移频电码化发送。 电路原理介绍同一载频编码条件、低频编码条件源，以反码形式分别 送入两套微处理器CPU中，其中CPU1产生包括低频控制信 号Fc的移频信号。移频键控信号FSK分别送至CPU1、CPU2 进行频率检测。检测结果符合规定后，即产生控制输出信号， 经“控制与门”使“FSK”信号送至“滤波”环节，实现方波正 弦波变换。,功放输出的FSK信号，送至两CPU进行功出电压检测。两 CPU对FSK信号的低频
14、、载频和幅度特征检测符合要求后 使发送报警继电器励磁，并使经过功放的FSK信号输出。当 发送输出端短路时，经检测使“控制与门”有10S的关闭（装 死或称休眠保护）。,图2-3 发送器原理框图,（1）低频和载频编码条件读取 采用动态检测读取方式，确保故障安全：电路设有读取光耦和控制光耦。24V电源通过继电器编码条件，送至读取光耦和控制光耦电路，产生方波信号，实现低频和载频编码条件读取。,编码条件读取电路,（2）微处理器、可编程逻辑器件 采用双CPU、双软件、双套检测电路、闭环检查。CPU采用80C196，CPU1控制产生移频信号。 CPU1、CPU2同时对输出移频信号的低频、载频及幅度特征的检测
15、。 FPGA可编程逻辑器件，构成移频信号发生器，并行I/O扩展接口、频率计数器等。,（3）移频信号产生 低频和载频编码条件通过并行I/O接口分别送至两个CPU，经判别是否有，且只有一路。条件满足后，CPU1通过查表得到编码条件所对应的上、下边频数值，控制移频发生器，产生相应的FSK移频信号。 FSK信号由CPU1自检，CPU2进行互检，检测符合条件后，两CPU各产生一个控制信号，经过“控制与门”，将FSK信号送至低通滤波器。条件不满足时由两个CPU构成故障报警。,（4）安全与门电路为确保发送器“故障-安全”，专门设计两个分立元件构成的具有“故障-安全”保证的“安全与门”，对CPU1、CPU2输
16、出的方波动态信号进行检查。确认两路方波动态信号同时存在后，执行继电器FBJ吸起。,安全与门电路,（5）低通滤波器该滤波器由可编程低通滤波器260芯片构成，满足1700Hz至2600Hz三次及以上谐波的衰减。,（6）激励放大器采用射极输出器，以满足故障安全要求。激励放大器采用双5V电源运算放大器构成。,（7）功率放大器,2 接收器用于对主轨道电路移频信号的解调，并配合与送电端相 连接调谐区短小轨道电路的检查条件，动作轨道继电器。 另外，还实现对与受电端相连接调谐区短小轨道电路移频 信号的解调，给出短小轨道电路执行条件，送至相邻轨道 电路接收器。接收器接收端及输出端均按双机并联运用设 计，与另一台接收器构成相互热机并联运用系统，保证接 收系统的高可靠运用。,
