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1、 南京铁道职业技术学院毕 业 论 文题 目： ZPW-2000无绝缘移频轨道电 路原理分析 及故障处理 作 者： 卢志刚 学 号： 06306110132 二级学院： 通信信号学院 系 ： 铁道信号 专 业： 高铁信号 班 级： 1101班 指导者： 王文波 助教 评阅者： 张国候 副教授 2014年 05 月 0 ZPW-2000无绝缘移频轨道电路原理分析及故障处理 摘要 ZPW-2000A系列自动闭塞是将法国的UM71系统国产化的产物。它充分的吸收了UM71的优点，同时解决了UM71在传输安全性以及传输长度上的问题。ZPW-2000A系列自动闭塞实现了轨道电路全路断轨检查、调谐单元断线检查
2、，解决了调谐区死区长度，拍频干扰防护等问题。系统采用了数字处理和单片微机技术，提高了系统的抗干扰能力。ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞设备目前已经成为了我国电气化区段的主流设备。 本文主要阐述ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞系统结构及其工作原理，介绍了一些ZPW-2000A无绝缘移频轨道电路的常见故障及处理方法。 关键词 ZPW-2000A、移频、轨道电路、自动闭塞 目录1、绪论32 .ZPW-2000A无绝缘移频轨道电路的概况42.1 ZPW-2000A型无绝缘轨道电路的构成42.2 ZPW-2000A型无绝缘轨道电路的特点43.ZPW-2000A型无绝缘轨道电路的原理分析63.1
3、发送器73.2接收器83.3衰耗器103.3.1衰耗器电路原理103.4电缆模拟网络和站防雷133.5电气绝缘节143.6匹配变压器153.7补偿电容163.8红灯转移原理164.2 ZPW-2000A无绝缘轨道电路红光带故障判断174.3常见故障分析184.4故障案例19结论与展望21致谢22参考文献231、绪论照我国铁路行业标准轨道电路通用技术条件，轨道电路定义为:利用铁路线路的钢轨作为导体传递信息的电路系统。为了提高我国铁路发展水平，京广线郑武段于20世纪90年代初在电气化工程中引进了法国高速铁路的UM71系统。UM71意为“通用调制71型”。它是一种无绝缘移频轨道电路，是法国在1971
4、年为了适应电气化区段信号抗干扰而研发的。UM71系统的引进，使我国铁路信号设备的技术水平得到了很大的提高。在引进国外先进技术的同时我国也在积极的研发适合中国国情的轨道电路，从1998年由北京通信信号设计院开始研究，到2002年5月28日ZPW-2000A型无绝缘轨道电路诞生。ZPW-2000A移频自动闭塞是基于轨道电路移频自动闭塞的基础，选取频率参数作为控制信息，使用频率调制，用两个轨道信号作为传输信道的控制信号机的显示，实现列车自动运行的目的。 ZPW-2000A型无绝缘轨道电路是将UM71轨道电路国产化的产物，在消化吸收了UM71的技术优势的前提下实现了重大的技术创新，在ZPW-2000A
5、型无绝缘轨道电路的研发期间，由于郑州铁路局，南昌局在2000年10月底，连续两次分裂发生钢轨电气分离式断轨，轨道电路得不到检查，客车脱轨的重大事故，系统提出了解决UM71调谐区死区长度、轨道电路全路断轨检查、拍频干扰防护、调谐单元断线检查等一系列的传输安全性上的技术难题。获得了（原）铁道部运输局的充分肯定。 ZPW-2000A型无绝缘轨道电路系统采用数字处理和单片微机技术，提高了抗干扰能力。同时在传输长度问题上通过系统参数优化，提高了了轨道电路的传输长度。因此ZPW-2000A型无绝缘轨道电路成为了我国新一代具有自主知识产权的无绝移频自动闭塞缘轨道电路。ZPW-2000A型无绝缘轨道电路结合了
6、中国国情降低工程造价，通过采用SPT铁路信号电缆减小铜芯线径，减小备用芯组提高了技术性能价格比，降低了工程造价。在通过（原）铁道部技术鉴定和完成现场扩大基础上，决定在推广到全国铁路应用。 ZPW-2000A型无绝缘轨道电路传输的移频信号既是轨道信号又是机车信号，便于各种车载设备的接收，为“机车信号做为主体信号”创造了必备的基础条件。推动了中国铁路事业的整体发展。 本文主要介绍了ZPW-2000A型无绝缘轨道电路的结构、工作原理、以及常见故障分析与处理。2 .ZPW-2000A无绝缘移频轨道电路的概况2.1 ZPW-2000A型无绝缘轨道电路的构成 ZPW-2000A型轨道电路由室内和室外两个部
7、分构成。室内部分包括电缆模拟网络（带防雷）、衰耗器、发送器、接收器组成。电缆模拟网络位于综合柜上，衰耗器、发送器、接收器位于移频柜上。室外部分由匹配变压器、机械绝缘节、补偿电容、传输电缆、调谐区、调谐区设备引接线组成。2.1.1室内部分（1）电缆模拟网络：用于对实际数字电缆SPT的补偿，调整区间轨道电路的传输特性，使补偿距离加上实际距离的和为10km。采用横向、纵向雷电防护防止电缆上感应的强电损坏室内设备。（2）衰耗器：给出发送和接收用的24v电压，发送功出电压、给出轨道占用表示，给出发送和接收故障表示。对主轨道电路和小轨道电路调整。（3）发送器：用于产生高稳定性、高精度的移频信号。有8种载频
8、频率18种移频频率。故障时给出报警，通过“N+1”的设计即使转换至“+1FS”。（4）接收器：接收并解调主轨道电路移频信号，结合小轨道电路的检查条件动作主轨继电器；接收并解调小轨道电路移频信号，给出小轨执行条件送至相邻轨道电路接收器。检查死区长度和电路完好，检查BA断线。2.1.2室外部分（1）匹配变压器：匹配钢轨与发送器内的阻抗，使高频信号在传输过程中的传输线路阻抗一致。（2）机械绝缘节：设于进出站口出，与电气绝缘节有同样的特性。由空心线圈和调谐单元并接而成。（3）补偿电容：实现对断轨状态的检查，保障轨道电路的传输距离，保证了钢轨同侧两端接地情况下轨道电路分路及断轨检查性能。根据通道参数、载
9、频大小、通道参数确定电容数量，采用“等间距法”。（4）传输电缆：采用内屏蔽数字电路SPT，1.0mm按10km考虑。（5）调谐区：用于实现两条轨道电路的电气隔离，由29米钢轨、调谐单元和空芯线圈组成。中间设置一个空芯线圈SVA，两端各设一个调谐单元BA。（6）调谐区设备引接线：用于SVA、BA等设备与钢轨间的连接，采用3600mm、1600mm的钢包铜引接线。2.2 ZPW-2000A型无绝缘轨道电路的特点（1）解决了调谐区断轨检查，实现轨道电路全程断轨检查。（2）减少调谐区分路死区段，使死区长度由20m减小到了5m以内，提高了传输安全性。（3）实现对调谐单元断线故障的检查。（4）实现对拍频干
10、扰的防护。（5）通过系统参数优化，提高了轨道电路传输长度。将1km道床电阻的轨道电路的传输长度由900m提高到了1300m，提高了44。（6）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。将电气-机械绝缘节的轨道电路传输长度从800m提高到了1300m，提高了62.5。（7）将晶体管分立元件和小规模集成电路用单片微机和数字处理芯片代替，提高了发送移频信号的精度和接收移频信号的抗干扰能力。（8）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（由1.13mm降至1.0mm），减少备用芯组，加大传输距离（从7.5km提高到10km），提高系统技术性能价格比，降低工
11、程造价。（9）采用长钢包铜引接线取代75铜引接线，利于维修。（10）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；（11）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， 接收器采用机并联运用用以实现双机互为冗余。使单一设备故障不影响工作，提高了系统可靠性。3.ZPW-2000A型无绝缘轨道电路的原理分析 如图3.1所示，ZPW-2000A型轨道电路由设置于室外的调谐区、机械绝缘节、匹配变压器、补偿电容和设置于室内的发送器、接收器、衰耗器、电缆模拟网络和站防雷构成。 与UM71无绝缘轨道电路一样，ZPW-2000A型轨道电路也采用电气绝缘节来
12、实现相邻轨道电路区段的隔离。电气绝缘节又称为电气调谐区，由两个调谐单元、，一个空心线圈SVA以及29m长的钢轨构成。两个调谐单元间、间的间隔为29m，空心线圈SVA位于两个调谐单元中间。当载频确定后，通过控制、的参数，使本区段的调谐单元对相邻区段的频率产生串联谐振，使之呈“零阻抗”相邻轨道的移频信号被短路。而对于本区段的频率呈容抗，与空心线圈SVA的电感配合产生并联谐振，呈极阻抗（约2-2.5），使本区段的移频信号被接收。这样即使没有机械绝缘节也和机械绝缘节一样，是某种载频只能被本区段接收，不能被相邻区段接收，由此构成了电气隔离。 图3.1ZPW-2000A型无绝缘轨道电路原理图 ZPW-20
13、00A型轨道电路将轨道电路分为两部分，即主轨道电路和短小轨道电路（调谐区）。小轨道电路被视为列车运行前方主轨道电路的延段。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轨道继电器的执行条件（XG/XGH)送至本轨道电路接收器，作为轨道继电器（GJ)励磁的必要条件（XGJ、XGJH）之一。如图3.2所示，发送器发送出高频信号，一部分通过经主轨道送回1G的接收端，另一部分经小轨道电路送至3G接收端，经3G接收器处理后形成执行命令XGJ、XGJH送至1G接收器。在判断主轨道移频信号和小轨道继电器执行条件无误后驱动轨道继电器GJ吸起。并由此来判断区段的空闲与占用情况。这样就实现
14、轨道电路的全程断轨检查。 图3.2小轨道电路原理图3.1发送器发送器采用n+1冗余方式，载频通用型。当发送器故障时，通过FBJ接点转换到“+1”FS设备。3.1.1发送器原理 图3.3发送器原理图如图3.3所示相同的载频编码条件、低频编码条件源以反码形式送入两套微机处理器、中，控制移频发生器产生信号分别送至、中进行检测、校对。检测结果符合标准后，经由控制与门送至滤波环节，将方波-正弦波转换；检测结果不通过，信号终止向下传输。经过方波-正弦波转换的信号送至功放进行功率放大，再送至、进行功出检测，检测通过后打开安全与门使FBJ励磁吸起，通过FBJ前接点勾通至至轨道的电路。如果检测不通过则有FBJ落下，FBJ的后接点接通“+1”发送设备。3
