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1、原理说明1 系统原理ZPW-2000A 型无绝缘移频轨道电路系统，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。 电气绝缘节长度改良为29m,由空心线圈、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 的传输与接收；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,这样便实现了相邻区段信 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 了小轨道电路。ZPW-2000A 型无绝缘移频轨道电路将轨道电路分为主轨道 电路和调谐区小轨道电路两个局部,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。
2、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 缆传给匹配变压器与调谐单元,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。本区段接收器同时接收到主轨道移频信号与 小轨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
3、用情况。主轨道和调谐区 小轨道检查原理示意图见图 2-1。该系统“电气电气和“电气机械两种绝缘节结构 电气性能一样。2电路工作原理与冗余设计21 发送器211 用途ZPW-2000A 型无绝缘移频轨道电路发送器在区间适用于非 电码化和电码化区段 18 信息无绝缘移频自动闭塞，供自动闭 塞、机车信号和超速防护使用。在车站可适用于非电码化和电 码化区段站内移频电码化发送，并可作站内移频轨道电路使用。 212 原理框图与电路原理简要说明同一载频编码条件，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CP
4、U1、CPU2进展频率 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进展功出电压检测。两CPU对FSK 信号的低频、载频和幅度特征检测符合要求后发送报警继 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 的关闭装死或休眠保 护。2微处理器、可编程逻辑器件与作用1、采用双CPU、双软件、双套检测电路、闭环检查。2、CPU采用80C196,由它构成移频发生器，控制产生移频 信号，它还担负着输出信号检测等功能。3、FPGA可编程逻辑器件，由它构成移频发生器，并
5、行I/O 扩展接口频率计数器等。3低频和载频编码条件的读取1、低频编码条件读取采用24V电源构成一个功率型、防干扰、有“故障一安全 保证的电路。为了实现动态检测，并用光电耦合器实现隔离。如下列图为 18 路低频编码条件读取电路的一路，当 CPU 准备读取低频编码条件，先送一低电平到B,使光耦2导通。 如果这时编码条件处于接通状态，光耦1应导通。A处于低电 平状态。如果编码条件未接通，光耦1截止，A处于高电平状 态。根据A端的电平，就可以判断出低频编码条件是否接通。在低频编码条件读取电路中，光耦1 起到了关键作用。如 果光耦 1 被击穿，接可能导致编码条件读取错误，影响安全。 因此，为了保证低频
6、编码条件读取电路的故障安全，在电路设计中增加了光耦 2 电路环节。在读取CPU编码条件时，送一低电平到B,在检测光耦1 的好坏时，送一高电平到B,使光耦截止，切断编码条件读取 电路，假如此时光耦1正常，A应为高电位，假如光耦1故障， A处就为低电位。这样，CPU就可以判断出编码条件读取电路是 否故障。如果光耦2本身故障，CPU也会检测到并报警，这里不再 分析。2、载频编码条件读取 载频编码条件读取，与低频编码条件的读取相类同。4稳步信号产生低频、载频编码条件通过并行 I/O 接口传到两个 CPU 后，首先判断该条件是否有，且仅有一路。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
7、数值，控制移频发生器，产生相应 FSK 信 号。并由 CPU1 进展自检。由 CPU2 进展互检，条件不满足，将 由两个 CPU 构成故障报警。1、经检测后，CPU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 波 变 换 器。2、方波正弦波变换器：该变换器是由可编程低频滤波器 260 集成芯片构成。5功率放大器1、简化电路从故障安全与提高功出电压稳定性考虑，功率放大器采 用射极输出器，其简化电路见如下图3-3。FSK信号经过B5输 出至共集电极乙类推挽放大器 V12、V16 分别对输入信号正负半 波进展放大。2实际电路构成在电路设计中，考虑了以下情况： 鉴于
8、输出功率圈套，直接由B5通过功率管B6有较大的 功率输出，啬了前级电路负荷。为此，在构成功率放大过程中， V30V18选用达林顿大功率三极管。并由V52、V29与V30V20、 V19与V18、构成多级复合放大。这样，大大减轻了前级的负 荷。 二极管V27V15用于V26V17的eb结温度补偿。 二极管 V24V21用于 V25V20保护。 V26V17也构成过电流防护。当V25V20IC过高，V26V17将导通，构成对后级的“钳位控制。 为了解决 eb 死区所构成的交越失真，由 R55 和二极管 V23、V22给定的的偏压，使得V25V20的eb结处于放大区 和死区的交界点处。6安全与门电路
9、对数字电路来讲，当发生故障时，一般表现出固定的高电平 1 或 固定的低电平 0，为此，我们把动态方波信号作为正常 工作信号，两路 CPU 正常工作时分别产生各自的方波信号，通 过安全与门，产生一个直流信号，发送报警继电器FBJ，如果 任何一路方波信号没有，应不会产生直流信号，发送报警继电器将落下，切断移频信号的输出。当有方波 1 时，光耦 1 处于开关状态，回路中的电流处于交变 状态，变压器隔离以与整流滤波，产生一个独立的直流电源电 压信号，此外，如果方波2 存在，那么，光耦 2 也处于开关状 态，使三极管处于开关状态，通过三极管的放大、变压器的隔 离与整流滤波，产生一个直流信号，驱动发送报警
10、继电器。 通 过分析可以看出，任何一路方波信号不存在时F BJ都将落下。 7软件设计1、设计要求 软件设计进展准确的需求分析和正确的软件设计。 软件在投入正式运营之前，进展全面、系统的测试，和 第三者审核，确保没有错误。 软件设计结构模块化。2、软件故障安全的考虑 采用双锁逻辑，程序进入死循环或停止运行后，保证WDT 进展复位。 系统检测失效，严格导向安全侧。 通过读写测试，保证 RAM 的正确性。 通过校验码测试，保证 ROM 的正确性。 保证系统中断执行过程的完整性。图 2-6 发送器外连接示意图表 2-1 区间发送器端子代号与用途表序号代号用途1D地线2+24-1+24V 电源外引入线3
11、+24-2载频编码用+24V电源+1FS除外4024-1024 电源外引入线5024-2备用617001700Hz 载频选择720002000Hz 载频选择823002300Hz 载频选择926002600Hz 载频选择10-11 型载频选择11-22 型载频选择12F1F1810.3Hz29Hz 低频编码选择线1315、9、11、12功放输出电平调整端子14S1、S2功放输出端子15T1、T2测试端子16FBJ-1FBJ-2外接FBJ发送报警继电器端子图2-7发送器“n+1冗余系统原理接线图22 接收器221 用途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
12、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。接收器接收端与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。222 电路原理介绍1接收器双机并联运用原理接收器由本接收“主机与另一接收“主机两局部构成。ZPW-2000A系统中A、B两台接收器构成成对双机并联运用，即：A主机输入接至A主机，且并联接至B主机。B主机输入接至B主机，且并联接至A主机。A主机输出与B并机输出并联，动作A主机相应执行对象。B主机输出与A并机输出并联，动作B主机相应执行对象。2接收器
13、原理框图与说明主轨道A/D，小轨道A/D：模数转换器，将主机、并机输入的模 拟信号转换成计算机能处理的数字信号。CPU1、CPU2:是微机 系统，完成主机、并机载频判决、信号采样、信息判决和输出 驱动等功能。安全与门14：将两路CPU输出的动态信号变成 驱动继电器或执行条件的直流输出。载频选择电路：根据 要求，利用外部的接点，设定主机、并机载频信号，由 CPU 进 展判决，确定接收盒的接收频率。接收盒根据外部所确定载频 条件，首先确定接收盒的中心频率。外部送进来的信号，分别 经过主机、并机两路模数转换器转换成数字信号。两套CPU对 外部四路信号进展单独的运算，判决处理。双CPU再把处理的 结果
14、通过串行通信，相互进展比拟。如果判决结果一致，就输 出 3KHz 的脉冲驱动安全与门。安全与门接收到两路方波信号 后，将其转换成直流电压带动继电器。如果双CPU的结果不一 致，就关掉给安全与门的脉冲，同时报警。电路中增加了安全 与门的反应检查，如果 CPU 有动态输出，那么安全与门就应该 有直流输出，否如此就认为安全与门故障，接收器也报警。如 果接收盒收到的信号电压过低，就认为是列车分路。3载频读取电路 接收载频读取电路与发送低频载频读取电路类似，载频通过相 应端子接通 24V 电源确定，通过光电耦合器将静态的直流信号 转换成动态的交流信号，由双CPU进展识别和处理，并实现外 界电路与数字电路
15、的隔离详细分析略。4微处理器电路微处理器电路采用双CPU、双软件。两套软件硬件对信号 单独处理，把结果相互较核，实现故障安全。其原理框图见 图。CPU采用数字信号处理器TMS320C32。1、CPU完成信号的采样、运算判决和控制能力。该CPU每 秒钟能完成 1 千万次加法、减法或乘法运算。2、数据存储器RAM：用于存放采集的数据和运算的结果。 数据存储器供电后可以对其运算读写处理，断电后其内部数据 就消失不保存。3、程序存储器EPROM：是程序的载体，CPU执行的指令 和运算需要的常数储存在其中。ROM中的信息通过编程写入， 断电后数据仍能保存。如果需要檫除其中的信息。可以通过紫 外线照射檫除，可反复使用。4、译码器：完成CPU与EPROM, RAM、A/D与输入输出接口 I/O等之间的逻辑关系。5、输出电路：根据 CPU 对输入信号分析的结果，通过通信 相互较核后，然后输出动作相应的继电器。6、报警电
