客專ZPW-2000A軌道電路培訓[兼容模式]

1、 200-250km/h及以上客運專線聯(lián)調聯(lián)試培訓教材客專ZPW-2000A 軌道電路中國鐵路通信信號集團公司2009年2月 客專ZPW-2000A 軌道電路技術特點：接收器載頻選擇可通過列控中心進行集中配置，發(fā)送器采用無接點的計算機編碼方式；發(fā)送器由既有的N+1提高為1+1的備用模式；將既有ZPW-2000A 軌道電路的調諧單元和匹配單元整合為一個調諧匹配單元；優(yōu)化了補償電容的配置，采用25微法一種，不同的信號載頻采用不同的補償間距；補償電容采用了全密封工藝；加大了空心線圈的導線線徑，從而提高了關鍵設備的安全容量要求?？蛯PW-2000A 軌道電路系統(tǒng)帶有監(jiān)測和故障診斷功能，系統(tǒng)的狀態(tài)修提

2、供了技術支持；站內采用與區(qū)間同制式的客專ZPW-2000A 軌道電路；站內道岔區(qū)段的彎股采用與直股并聯(lián)的一送一受軌道電路結構，軌道電路在大秦線站內ZPW-2000A 軌道電路的基礎上，使道岔分支長度由小于等于30m 延長到的160m ，提高了機車信號車載設備在站內使用的安全性、靈活性，方便了設計。 軌道電路技術條件環(huán)境使用環(huán)境溫度：室內溫度為：-5+40；室外溫度為：-40+70；周圍空氣相對濕度：室內：不大于85%（溫度30°C 時）室外：不大于95（溫度為30時）；大氣壓力：70kPa 106kPa （相當于海拔高度3000m 以下）；周圍無腐蝕性和引起爆炸危險的有害氣體；振動條

3、件：室內設備：在5Hz 200Hz 時應能承受加速度為5m/s2的正弦穩(wěn)態(tài)振動；室外設備：在5Hz 500Hz 時應能承受加速度為20m/s2的正弦穩(wěn)態(tài)振動。在電氣化牽引區(qū)段鋼軌的牽引回流不大于2000A 、鋼軌電流不平衡系數(shù)不大于10%時能夠可靠工作 信號特征載頻頻率下行：1700-11701.4 Hz1700-21698.7 Hz2300-12301.4 Hz2300-22298.7 Hz上行：2000-12001.4 Hz2000-21998.7 Hz2600-12601.4 Hz2600-2 2598.7 Hz低頻頻率F18F1頻率分別為：10.3 Hz、11.4 Hz、12.5 Hz

4、、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頻偏：±11 Hz輸出功率：70W （400負載） 軌道電路工作參數(shù)軌道電路的標準分路靈敏度：道砟電阻為1.0·km 或2.0·km 時，為0.15；道砟電阻不小于3.0·km 時，為0.25；可靠工作電壓：軌道電路調整狀態(tài)下，接收器接收電壓（軌出1）不小于240mV ，軌道電路可靠工作；可靠不工作：在軌道電路最不利條件下，使

5、用標準分路電阻在軌道區(qū)段的任意點分路時，接收器接收電壓（軌出1）原則上不大于153mV ，軌道電路可靠不工作；在最不利條件下，在軌道電路任一處軌面機車信號短路電流1700Hz 、2000Hz 、2300Hz 不小于0.50A ，2600Hz 不小于0.45A 。直流電源電壓范圍：23.5V 24.5V ； 客專ZPW-2000A 軌道電路系統(tǒng)結構分為：區(qū)間軌道電路系統(tǒng)結構站內軌道電路系統(tǒng)結構 區(qū)間軌道電路系統(tǒng)結構電氣絕緣節(jié)電氣絕緣節(jié)軌道電路系統(tǒng)結構 機械絕緣節(jié)電氣絕緣節(jié)軌道電路系統(tǒng)結構 說明：1. 調諧匹配單元的型號：2. 機械絕緣節(jié)空心線圈型號：3. 軌道區(qū)段的補償電容采用全封閉補償電容（Z

6、PW.CBGM ） 站內軌道電路系統(tǒng)結構機械絕緣節(jié)機械絕緣節(jié)軌道電路系統(tǒng)結構 說明：1. 使用于咽喉區(qū)的道岔區(qū)段和采用機械絕緣節(jié)分割的股道區(qū)段。2. 站內ZPW.BPLN 的使用原則：3. 扼流變壓器箱所配的適配器型號為：1700/2000Hz: QSP6(K-1700/2000型/100A2300/2600Hz: QSP6(K-2300/2600型/100A 區(qū)間軌道電路結構： 軌道電路構成 調諧區(qū) 調諧區(qū)電氣絕緣節(jié)長L 調諧區(qū)米（調諧區(qū)長度取決于軌道電路鋼軌參數(shù)值。不同軌道結構的軌道電路的鋼軌參數(shù)不同，例如：無砟和有砟的路基地段為29m ；混凝土橋梁地段一般情況下無砟為32m 、有砟為30

7、m ；鋼梁橋需要測試確定。） 調諧區(qū)原理f1f2LsL 1C 1L 2C 2C 3（a ）L/4f 1L 2C 2對f 1串聯(lián)諧振得到低阻抗（b ）112111C L C C =C 與以右電感并聯(lián)諧振取得高阻抗L 1C 1對f 2串聯(lián)諧振得到低阻抗f 2（c ）222231C L L =C 3C 3與以左電感并聯(lián)諧振得到高阻抗 調諧區(qū)內的檢測功能 系統(tǒng)冗余設計 補償電容安裝方式兩端為電氣絕緣節(jié)的軌道電路： 補償電容安裝方式一端無絕緣，一端機械絕緣節(jié)的軌道電路： 補償電容安裝方式站內機械絕緣節(jié)軌道電路： 補償電容設置原則無論區(qū)間軌道電路區(qū)段還是站內道岔軌道電路區(qū)段，當軌道電路區(qū)段長度大于300米

8、時，原則上需要設置補償電容，以改善軌道電路信號在鋼軌線路上的傳輸條件。補償電容采用高可靠的全密封電容（型號：ZPW CBGM ）。一補償電容容值的選擇根據(jù)道床漏泄電阻值確定。具體如下：1. 道床漏泄電阻值小于2.km 時，補償電容值為40f 、46f 、50f 和55f 四種（不適用于站內道岔區(qū)段）；2. 站內道岔區(qū)和道床漏泄電阻值不小于（或大于等于）2.km 時，補償電容值為25f 一種。 二補償電容按照相等間距原則進行布置，補償間距按照如下原則進行：1. 床漏泄電阻值小于2.km 時，補償電容的布置原則。2. 區(qū)間、站內股道電容個數(shù)詳細參看調整參考表。3. 道岔區(qū)段電容間距需要計算確定。&

9、#216;區(qū)間軌道電路的補償電容設置原則軌道區(qū)段補償電容的理論間距如下：1700Hz 、2000Hz ：60m ；2300Hz 、2600Hz ：80m ；Ø站內有岔區(qū)段軌道電路的補償電容設置原則軌道區(qū)段補償電容的理論間距為100m ： 站內ZPW-2000A 軌道電路 站內ZPW-2000A 軌道電路是集軌道電路信息和列車的車載信息于一體，在任意時刻向鋼軌同時傳送軌道電路信息和列車的車載信息。它是相對與目前“站內軌道電路電碼化”而言的。 站內ZPW-2000A 軌道電路結構 站內道岔區(qū)段軌道電路采用“分支并聯(lián)”一送一受軌道電路結構，以實現(xiàn)道岔彎股的分路檢查防護和車載信號信息的連續(xù)性

10、傳輸。具體如下：（加跳線和絕緣節(jié)） 帶適配器的扼流變壓器的作用有兩個：降低不平衡牽引電流在扼流變壓器兩端產生的50Hz 電壓，使其不大于2.4V ；導通鋼軌內的牽引電流，使其暢通無阻。 站內道岔區(qū)段道岔分支軌道電路信息連續(xù)性時間上連續(xù)站內采用了與區(qū)間同制式的ZPW-2000A 軌道電路，可以確保地面軌道電路系統(tǒng)提供給列車車載設備的信息在時間上是連續(xù)的。 站內軌道電路信息連續(xù)性機械絕緣節(jié)空間上連續(xù) 為了消除列車車載信號的接收“盲區(qū)”，在道岔絕緣節(jié)處采用“跳線換位”和在軌道電路收發(fā)端處采用軌道電路鋼軌引接線迂回的方法。 道岔區(qū)段內車載信息連續(xù)性道岔軌道電路彎股信號電流示意圖 道岔區(qū)段內車載信息連續(xù)

11、性道岔彎股跳線布置示意圖 設備構成：1、設備分為：室內和室外設備。2、室內設備包括：發(fā)送器、接收器、衰耗冗余控制器（包括單頻和雙頻）及防雷模擬電纜網絡盤。3、室外設備包括：區(qū)間：調諧匹配單元、空芯線圈、機械絕緣節(jié)空芯線圈、補償電容和空扼流變壓器等；站內：站內匹配單元、可帶適配器的扼流變壓器、適配器和補償電容等設備。 發(fā)送器 用于產生高精度、高穩(wěn)定的移頻信號源，采用雙機熱備冗余方式。產生18種低頻、8種載頻的高精度、高穩(wěn)定的移頻信號；產生足夠功率的移頻信號；調整軌道電路；對移頻信號進行自檢測，故障時向監(jiān)測維護主機發(fā)出報警信息； CAND 總線載頻條件輸入載頻條件輸入CAN 地址輸入CANE 總線

12、CAND 總線CANE 總線CAN 地址輸入發(fā)送器原理框圖 CAN 地址及載頻編碼條件讀取時，為了消除干擾，采用“功率”型電路。考慮到“故障安全”原則，應將24V 直流電源變換成交流，呈動態(tài)檢測方式，并將CAN 地址及載頻編碼控制電路與CPU 等數(shù)字電路有效隔離，如圖2發(fā)送器CAN 地址及載頻編碼條件讀取考慮故障安全，電路中設置了讀取光耦、控制光耦。由B 點送入方波信號，當24V 電源條件電源接通時，即可從“讀取光耦”受光點A 點獲得與B 點相同的方波信號送至CPU1及CPU2，實現(xiàn)CAN 地址及載頻編碼條件讀取?！翱刂乒怦睢迸c“讀取光耦”的設置，實現(xiàn)了對電路元件故障的動態(tài)檢查。任一光耦的發(fā)光

13、源、受光器發(fā)生短路或擊穿等故障時，“讀取光耦”A 點都得不到動態(tài)的交流信號，以此實現(xiàn)故障安全。另外，采用光電耦合器也實現(xiàn)了CAN 地址及載頻編碼條件讀取電路與CPU 等數(shù)字電路的隔離。 發(fā)送器CAN 地址及載頻編碼條件讀取 列控中心根據(jù)軌道空閑（占用）條件及信號開放條件等進行編碼，通過通信接口板轉發(fā)編碼數(shù)據(jù)。載頻、低頻編碼條件通過CAND 、CANE 總線分別送到CPU1、CPU2后，首先判斷該條件是否有效。條件有效時，CPU1通過查表得到該編碼條件所對應的上下邊頻數(shù)值，控制“移頻發(fā)生器”，產生移頻信號。并由CPU1進行自檢，由CPU2進行互檢。條件無效時，將由CPU1、CPU2構成故障報警。

14、為保證“故障安全”，CPU1、CPU2及用于“移頻發(fā)生器”的“可編程邏輯器件”分別采用各自獨立的時鐘源。經檢測后，兩個CPU 各產生一個控制信號，經過“控制與門”，將移頻信號送至方波正弦變換器。方波正弦變換器是由可編程低通濾波器260集成芯片構成其截止頻率，同時滿足對1700Hz 、2000Hz 、2300Hz 、2600 Hz三次及以上諧波的有效衰減。 功放電路對移頻信號進行放大，產生具有足夠功率的10種電平等級的輸出，電平級調整采用外部接線方式調整輸出變壓器變比。壓檢電平級調整發(fā)送器電平級調整圖 發(fā)送器電平級輸出端子電壓（S1、S2）54 發(fā)送器對編碼條件的有效性，輸出信號的幅度、載頻、低

15、頻進行回檢，以直流電壓方式輸出自檢結果，工程中通過驅動發(fā)送報警繼電器（FBJ ）作為發(fā)送故障后的通道切斷和冗余切換條件，兩個CPU 獨立檢測判斷，共同驅動一個安全與門輸出結果. 變壓器B1將“來自CPU1方波”信號變化讀出，經“整流橋1”整流及電容C1濾波，在負載電阻R0上產生一個獨立的直流電源，作為執(zhí)行電路開關三極管的基極偏置電源。“來自CPU2方波”信號通過“光耦2”控制開關三極管偏置電路。在“來自CPU1方波”、“來自CPU2方波”同時存在的條件下，通過變壓器B2、“整流橋2”整流及電容濾波使發(fā)送報警繼電器（FBJ ）勵磁發(fā)送器安全與門電路原理圖 工作表示燈設置于發(fā)送器內，與安全與門電路

16、“整流橋2”及“電容C2”輸出側連接。通過發(fā)送器網罩所開的窗戶，可以非常直觀的觀察點燈狀況。發(fā)送器工作正常時，工作表示燈點綠燈。發(fā)送器故障時，工作表示燈點紅燈。發(fā)送器工作燈點燈電路 為便于檢修所對復雜數(shù)字電路的維修，每個CPU 設置了一個指導維修人員查找設備故障的故障表示燈，根據(jù)其閃動狀況，判斷出現(xiàn)的故障點。具體含義如表所示閃動次數(shù)含義可能的故障點1低頻編碼無效·2功出電壓檢測故障·負載短路；·功放電路故障；·濾波電路故障；·其它故障引起；3低頻頻率檢測故障·時鐘源故障；·可編程邏輯器件故障；4上邊頻檢測故障·時鐘

17、源故障；·可編程邏輯器件故障；5下邊頻檢測故障·時鐘源故障；·可編程邏輯器件故障；6載頻編碼無效·7CAND 總線通信故障·CAND 總線通信故障（線路故障或硬件故障）；·列控中心故障，無下傳編碼數(shù)據(jù)；·通信接口板故障，無下傳編碼數(shù)據(jù)；·收不到同步幀，或收到無效低頻編碼、載頻編碼；8CANE 總線通信故障·CANE 總線通信故障（線路故障或硬件故障）；·列控中心故障，無下傳編碼數(shù)據(jù)；·通信接口板故障，無下傳編碼數(shù)據(jù)；·收不到同步幀，或收到無效低頻編碼、載頻編碼； 為便于檢修所

18、對復雜數(shù)字電路的維修，每個CPU 為每條總線設置了一個CAN 總線通信工作燈，根據(jù)其閃爍狀況，判斷出現(xiàn)的故障點。通信正常時，通信工作燈閃爍；通信故障時，通信工作燈常亮或常滅。 發(fā)送器技術指標：1. 電源電壓的要求：DC 23V25V, 不間斷供電。2. 輸出功率：400負載時，功出為電平1情況下，輸出功率為70W 。3. 耗電電流：400負載時，功出為電平1情況下，電流不大于5.8A 。4.低頻頻率(Fc：29Hz, 27.9Hz,26.8Hz, 25.7Hz,24.6Hz, 23.5Hz, 22.4Hz, 21.3Hz, 20.2Hz,19.1Hz, 18.0Hz, 16.9Hz, 15.8

19、Hz,5.載頻頻率：下行：1701.4Hz(簡稱：1700-11698.7Hz(簡稱：1700-2 2301.4Hz(簡稱：2300-1 2298.7Hz(簡稱：2300-2上行：2001.4Hz(簡稱：2000-11998.7Hz(簡稱：2000-1 2601.4Hz(簡稱：2600-1 2598.7Hz(簡稱：2600-27. 頻偏：±11Hz 。序號項目指標備注1低頻頻率n=017(整數(shù)2載頻頻率1700-11701.4Hz ±0.15Hz 1700-21698.7Hz ±0.15Hz 2000-12001.4Hz ±0.15Hz 2000-21998.7Hz ±0.15Hz 2300-12301.4Hz ±0.15Hz 2300-22298.7Hz ±0.15Hz 2600-12601.4Hz ±0.15Hz 2600-22598.7Hz ±0.15Hz 3輸出電壓1電平161.0V 170.0V 電源電壓DC 24V ±0.1V ，2電平146.0V 154.0V 3電平128.0V 135.0V 4電平104.5V