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1、 ZPW-2000 自动闭塞论文自动闭塞论文 绪论 铁路信号是组织行车运行，保证行车安全，提高运输效率，传递信息，改善行车人员劳动条件 的关键技术。铁路信号是铁路运输生产的一个生产部门，它在铁路现代化建设和国民经济发展 中起着极其重要的作用。 向发展当前，由于铁路运输已向着高速.高密和重载的方，所以铁路信号以成为实现运输管理自 动化和列车运行自动控制以及改善铁路员工劳动条件的重要技术手段。铁路信号系统按其应用 场所可分为车站信号控制系统、编组站调车控制系统、区间信号控制系统、铁路行车指挥控制 系统及列车运行自动控制系统等。区间信号自动控制是铁路区间信号.闭塞及区段自动控制.远 程控制技术的总称
2、，是 确保列车在区间内 安全运行的技术之一。 由于列车在线路上运行，不能以相互避让的方法避免迎面相撞。加之列车速度快、质量大，从 开始制动到停车需要行走较长的距离，这就产生了后续列车追撞前行列车的可能。闭塞设备是 保证列车在区间运行安全的设备。铁路线路以车站（线路所）为分界点划分为若干区间，区间 的界限在单线上以两个车站的进站信号机柱的中心线为车站与区间的分界线，在双线或多线上， 分别以各线路的进站信号机柱或站界标的中心线为车站与区间的分界线。为了提高线路通过能 力，在自动闭塞区段又将一个区间划分为若干个闭塞分区，以同方向两架通过信号机作为闭塞 分区的分界线。为了保证列车在区间内的运行安全，列
3、车由车站向区间发车时必须确认区间 （分区）内没有列车并须遵循一定的规律组织行车，以免发生列车正面冲突或追尾等事故。这 种按照一定规律组织列车在区间内运行的方法一般叫做行车闭塞法简称闭塞。 随着高速铁路的发展，列车运行自动控制设备水平也在不断提高，由列车超速防护提高到列车 自动限速和列车自动运行等新技术。机车信号和列车超速防护系统的行车命令目前还是来自地 面自动闭塞的轨道中传递的信息。随着数字化、无线传输技术、漏泄电缆及卫星定位技术的发 展，依靠这些技术实现列车和地面控制中心、列车和列车之间的信息传输，就不需要将区间划 分为固定的若干分区，来调整列车之间的追踪间隔。而是两个列车通过数据传输，自动
4、的计算 出实时的列车追踪安全间隔，使两列车之间的间隔最小，从而提高了行车密度和区间通过能力。 这种列车运行间隔自动调整又可称为移动自动闭塞，这种设备代表了区间闭塞技术的发展方向。 目前为了保证行车安全，加强信号设备管理.检测信号设备的运用质量和更好的进行科学的故障 分析，所以大量的新技术、新设备在铁路信号系统尤其是区间信号系统中得到广泛的应用，使 铁路信号设备的技术水平得到了很大的提高。像以数字信号处理技术为基础的通用式机车信号 系统，引进的法国高速铁路所使用的 U-T 系统，以及我国自行研制的新型移频自动闭塞系统， 如 ZPW-2000A，都已被广泛的应用。 本次设计完成对 XX 下行自动闭
5、塞区间工程设计的部分图纸。分别有：闭塞分区电路图.区间信 号平面图、区间 N+1 电路图、移频柜、综合柜布置图、移频柜零层配线表、组合架设备布置 图，设备主要采用 ZPW-2000A，主要介绍了 ZPW-2000A 的工作原理、设备构成及相关图 纸的设计方法。 第一章 ZPW-2000A 无绝缘移频自动闭塞系统概述 一. ZPW-2000A 概述 ZPW-2000A 型无绝缘移频自动闭塞是在法国 UM71 无绝缘轨道电路技术引进、国产化基础 上，结合国情进行的技术再开发。 较之 UM71，ZPW-2000A 型无绝缘移频自动闭塞在轨道电路传输安全性、传输长度、系统可 靠性、可维修性以及结合国情
6、提高技术性能价格比、降低工程造价上都有了显著提高。 该系统自 1998 年开始研究。2000 年 10 月底，针对郑州局、南昌局接连两次发生因钢轨电 气分离式断轨，轨道电路得不到检查，客车脱轨的严重事故，该系统提出了解决“全程断轨检查” 等四项提高无绝缘轨道电路传输安全性的技术创新方案，获得了铁道部运输局、科技司的肯定。 2001 年，针对郑武 UM71 轨道电路雨季多处“红光带”，该系统围绕“低道碴电阻道床雨季 红光带”问题，通过对轨道电路计算机仿真系统的开发，提出了提高轨道电路传输性能的一系列 技术方案，从理论和实践结合上实现了传输系统的技术优化。 2002 年 5 月 28 日，该系统通
7、过铁道部技术鉴定，确定推广应用。 二. ZPW-2000A 型无绝缘移频自动闭塞系统特点 系统的特点体现在以下几方面： 1.分肯定、保持 UM71 无绝缘轨道电路整体结构上的优势； 2.解决了调谐区断轨检查，实现轨道电路全程断轨检查； 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、低道碴电阻最大传输长度要求，又为一般长度轨道电路最大限度提供
8、了调整裕度，提 高了轨道电路工作稳定性； 9.用 SPT 国产铁路数字信号电缆取代法国 ZC03 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 75m铜引接线，利于维修； 11.系统中发送器采用“N+1”冗余，接收器采用成对双机并联运用，提高系统可靠性，大幅度 提高单一电子设备故障不影响系统正常工作的时间。 三. ZPW-2000A 型无绝缘轨道电路系统构成 1G（F1） 调 谐 单 元元 调 谐 单 元 调 谐 单 元 空 心 线 圈 相当总长 10km 匹 配 变压器 SPT电缆 电缆模 拟网络 相当总长 10km
9、室内 匹 配 变压器 SPT电缆 电缆模 拟网络 室外 电缆模 拟网络 SPT电缆 匹 配 变压器 补偿电容 主轨道电路 调谐区 （短小轨道电路） 2000 mm 3700mm /2 空 芯 线 圈 机 械 绝 缘 节 接收 发送 GJ 接收 站防雷 站防雷站防雷 /2 （XGJ、XGJH） （XG、XGH） （一）室外部分： 1. 调谐区 按 29m 设计，调谐区包括调谐单元和空芯线圈，实现两相邻轨道电路电气隔绝。 2. 机械绝缘节 由“机械绝缘节空芯线圈”与调谐单元并接而成，其节特性与电气绝缘节相同。 3. 匹配变压器 一般条件下，按 0.251.0km 道碴电阻设计，实现轨道电路与 SP
10、T 传输电缆的匹配连接。 4. 补偿电容 根据通道参数兼顾低道碴电阻道床传输，考虑容量，使传输通道趋于阻性，保证轨道电路良好 传输性能。 5. 传输电缆 SPT 型铁路信号数字电缆，1.0mm，一般条件下，电缆长度按 10km 考虑。根据工程需要， 传输电缆长度可按 12.5km、15km 考虑。 6. 调谐区设备引接线 采用 3600 mm、1600mm 钢包铜引接线构成。用于 BA、SVA、SVA等设备与钢轨间的连 接。 (二) 室内部分 1. 发送器 用于产生高稳定高精度的移频信号源，采用微电子器件构成。该设备中，考虑了同一载频、同 一低频控制条件下，双 CPU 电路。为实现双 CPU
11、的自检、互检，两组 CPU 及一组用于产生 FSK 移频信号的可编程控制器各自采用了独立的石英晶体源。发送设备的放大器均采用了射极 输出器方式构成，防止故障时功出电压的升高。设备考虑了对移频载频、低频及幅度三个特征 的检测。两组 CPU 对检测结果符合要求时，以动态信号输出通过“安全与门”控制执行环节 发送报警继电器（FBJ）将信号输出。系统采用 N+1 冗余设计。故障时，通过 FBJ 接点转至 “+1”FS。 2.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谐区短小轨道电路两部分，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”。 接收器的作用有： 1
12、） 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。 2） 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。 3）检查轨道电路完好，减少分路死区长度，还用接收门限控制实现对 BA 断线的检查。 接收器除接收本主轨道电路频率信号外，还同时接收相邻区段小轨道电路的频率信号。 接收器采用 DSP 数字信号处理技术，将接收到的两种频率信号进行快速付氏变换，获 得两种信号能量谱的分布，并进行判决。 上述“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
13、（XG、XGH）送至本轨道电路接收器，作为轨道继电器（GJ）励 磁的必要检查条件（XGJ、XGJH）之一 XG、XG H 1GJ 3GJ XGJ、XG JH G、G H G、G H XG、XG H 调谐区 短小轨 道 本轨道电 路 邻轨道电 路主轨 道 JS F S CPU2 CPU1 JS CPU2 CPU1 综上，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 （XGJ、XGJH）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。 接收器外线连接示意图 接收器端子代号及用途
14、序号代号用途 1D地线 2+2424V 电源 3(+24)24V 电源（由设备内给出，用于载频及类型选择） 4024024V 电源 51700(Z)主机 1700HZ 载频 62000(Z)主机 2000HZ 载频 72300(Z)主机 2300HZ 载频 82600(Z)主机 2600HZ 载频 91(Z)主机 1 型载频选择 102(Z)主机 2 型载频选择 11X1(Z)主机小轨道 1 型载频选择 12X2(Z)主机小轨道 2 型载频选择 13ZIN(Z)主机轨道信号输入 14XIN(Z)主机邻区段小轨道信号输入 15GIN(Z)主机轨道信号输入共用回线 16G(Z)主机轨道继电器输出线
15、 17GH(Z)主机轨道继电器回线 18XG(Z)主机小轨道继电器（或执行条件）输出线 19XGH(Z)主机小轨道继电器（或执行条件）回线 20XGJ(Z)主机小轨道检查输入 21XGJH(Z)主机小轨道检查回线 221700(B)并机 1700HZ 载频 232000(B)并机 2000HZ 载频 242300(B)并机 2300HZ 载频 252600(B)并机 2600HZ 载频 261(B)并机小轨道 1 型载频选择 272(B)并机小轨道 2 型载频选择 28X1(B)并机正向运行选择 29X2(B)并机反向运行选择 30ZIN(B)并机轨道信号输入 31XIN(B)并机邻区段小轨道
16、信号输入 32GIN(B)并机轨道信号输入共用回线 33G(B)并机轨道继电器输出线 34GH(B)并机轨道继电器回线 35XG(B)并机小轨道继电器（或执行条件）输出线 36XGH(B)并机小轨道继电器（或执行条件）回线 37XGJ(B)并机小轨道检查输入 38XGJH(B)并机小轨道检查回线 39JB+接收故障报警条件“” 40JB-接收故障报警条件“” 3. 衰耗 用于实现主轨道电路、小轨道电路的调整。给出发送接收故障、轨道占用表示及发送、接收用 +24 电源电压、发送供出电压、接收 GJ、XGJ 测试条件。 4. 电缆模拟网络 设在室内，按 0.5、0.5、1、2、2、22km 六段设计，用于对 SPT 电缆的补偿，总补偿距 离为 10km。 (三) 系统防雷 系统防雷可分为室内、室外两部分： 1. 室外： （1） 一般防护从钢轨引入雷电信号，含横向、纵向。 横向：限制电压在75KV、10KA 以上 纵向： 根据设计，一般可通过空芯线圈中心线直接接地进行纵向雷电防护。 在不能直接接地时，应通过空心线
