客專ZPW-2000A軌道電路培訓(xùn)(20090320).ppt

1、200-250km/h客運(yùn)專線聯(lián)調(diào)聯(lián)試培訓(xùn)教材 客專ZPW-2000A軌道電路,中國(guó)鐵路通信信號(hào)集團(tuán)公司 2009年2月,客專ZPW-2000A軌道電路技術(shù)特點(diǎn)： 接收器載頻選擇可通過(guò)列控中心進(jìn)行集中配置，發(fā)送器采用無(wú)接點(diǎn)的計(jì)算機(jī)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(diào)諧單元和匹配單元整合為一個(gè)調(diào)諧匹配單元； 優(yōu)化了補(bǔ)償電容的配置，采用25微法一種，不同的信號(hào)載頻采用不同的補(bǔ)償間距；補(bǔ)償電容采用了全密封工藝； 加大了空心線圈的導(dǎo)線線徑，從而提高了關(guān)鍵設(shè)備的安全容量要求。 客專ZPW-2000A軌道電路系統(tǒng)帶有監(jiān)測(cè)和故障診斷功能，系統(tǒng)的狀態(tài)修

2、提供了技術(shù)支持； 站內(nèi)采用與區(qū)間同制式的客專ZPW-2000A軌道電路； 站內(nèi)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(jié)構(gòu)，軌道電路在大秦線站內(nèi)ZPW-2000A軌道電路的基礎(chǔ)上，使道岔分支長(zhǎng)度由小于等于30m延長(zhǎng)到的160m，提高了機(jī)車信號(hào)車載設(shè)備在站內(nèi)使用的安全性、靈活性，方便了設(shè)計(jì)。,軌道電路技術(shù)條件 環(huán)境 使用環(huán)境溫度： 室內(nèi)溫度為：-5+40； 室外溫度為：-40+70； 周圍空氣相對(duì)濕度： 室內(nèi)：不大于85%（溫度30C時(shí)） 室外：不大于95（溫度為30時(shí)）； 大氣壓力：70kPa106kPa（相當(dāng)于海拔高度3000m以下）； 周圍無(wú)腐蝕性和引起爆炸危險(xiǎn)的有害氣體； 振動(dòng)條件

3、： 室內(nèi)設(shè)備：在5Hz200Hz時(shí)應(yīng)能承受加速度為5m/s2的正弦穩(wěn)態(tài)振動(dòng)； 室外設(shè)備：在5Hz500Hz時(shí)應(yīng)能承受加速度為20m/s2的正弦穩(wěn)態(tài)振動(dòng)。 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(shí)能夠可靠工作,信號(hào)特征 載頻頻率 下行： 1700-1 1701.4 Hz 1700-2 1698.7 Hz 2300-1 2301.4 Hz 2300-2 2298.7 Hz 上行： 2000-1 2001.4 Hz 2000-21998.7 Hz 2600-12601.4 Hz 2600-2 2598.7 Hz 低頻頻率 F18F1頻率分別為： 10.3 Hz

4、、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 頻偏：11 Hz 輸出功率：70W（400負(fù)載）,軌道電路工作參數(shù) 軌道電路的標(biāo)準(zhǔn)分路靈敏度： 道砟電阻為1.0km或2.0km時(shí)，為0.15； 道砟電阻不小于3.0km時(shí)，為0.25； 可靠工作電壓：軌道電路調(diào)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，使用標(biāo)準(zhǔn)分

5、路電阻在軌道區(qū)段的任意點(diǎn)分路時(shí)，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(jī)車信號(hào)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：23.5V24.5V；,區(qū)間軌道電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 電氣絕緣節(jié)電氣絕緣節(jié)軌道電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu),機(jī)械絕緣節(jié)電氣絕緣節(jié)軌道電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu),站內(nèi)軌道電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 機(jī)械絕緣節(jié)機(jī)械絕緣節(jié)軌道電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu),區(qū)間軌道電路結(jié)構(gòu)：,站內(nèi)軌道電路結(jié)構(gòu)：,軌道電路構(gòu)成,調(diào)諧區(qū),電氣絕緣節(jié)長(zhǎng)L調(diào)諧區(qū)米（調(diào)諧區(qū)長(zhǎng)度取決于軌道電路鋼軌參數(shù)值。不同軌道結(jié)構(gòu)的軌道電路的鋼軌

6、參數(shù)不同，例如：無(wú)砟和有砟的路基地段為29m；混凝土橋梁地段一般情況下無(wú)砟為32m、有砟為30m；鋼梁橋需要測(cè)試確定。）,調(diào)諧區(qū)原理,調(diào)諧區(qū)內(nèi)的檢測(cè)功能,系統(tǒng)冗余設(shè)計(jì),補(bǔ)償電容安裝方式 兩端為電氣絕緣節(jié)的軌道電路：,補(bǔ)償電容安裝方式 一端無(wú)絕緣，一端機(jī)械絕緣節(jié)的軌道電路：,補(bǔ)償電容安裝方式 站內(nèi)機(jī)械絕緣節(jié)軌道電路：,補(bǔ)償電容設(shè)置原則 無(wú)論區(qū)間軌道電路區(qū)段還是站內(nèi)道岔軌道電路區(qū)段，當(dāng)軌道電路區(qū)段長(zhǎng)度大于300米時(shí)，原則上需要設(shè)置補(bǔ)償電容，以改善軌道電路信號(hào)在鋼軌線路上的傳輸條件。補(bǔ)償電容采用高可靠的全密封電容（型號(hào)：ZPWCBGM）。 補(bǔ)償電容容值的選擇根據(jù)道床漏泄電阻值確定。具體如下： 道床漏

7、泄電阻值小于2.km時(shí)，補(bǔ)償電容值為40f、46f、50f和55f四種（不適用于站內(nèi)道岔區(qū)段）； 站內(nèi)道岔區(qū)和道床漏泄電阻值不小于（或大于等于）2.km時(shí)，補(bǔ)償電容值為25f一種。,補(bǔ)償電容按照相等間距原則進(jìn)行布置，補(bǔ)償間距按照如下原則進(jìn)行： 道床漏泄電阻值小于2.km時(shí)，補(bǔ)償電容的布置原則。 區(qū)間、站內(nèi)股道電容個(gè)數(shù)詳細(xì)參看調(diào)整參考表。 道岔區(qū)段電容間距需要計(jì)算確定。 區(qū)間軌道電路的補(bǔ)償電容設(shè)置原則 軌道區(qū)段補(bǔ)償電容的理論間距如下： 1700Hz、2000Hz： 60m； 2300Hz、2600Hz： 80m； 站內(nèi)有岔區(qū)段軌道電路的補(bǔ)償電容設(shè)置原則 軌道區(qū)段補(bǔ)償電容的理論間距為100m：,站

8、內(nèi)ZPW-2000A軌道電路,站內(nèi)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(shí)刻向鋼軌同時(shí)傳送軌道電路信息和列車的車載信息。它是相對(duì)與目前 “站內(nèi)軌道電路電碼化”而言的。,站內(nèi)ZPW-2000A軌道電路結(jié)構(gòu),站內(nèi)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(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)道岔彎股的分路檢查防護(hù)和車載信號(hào)信息的連續(xù)性傳輸。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(gè)： 降低不平衡牽引電流在扼流變壓器兩端產(chǎn)生的50Hz電壓，使其不大于2.4V； 導(dǎo)通鋼軌內(nèi)的牽引電流，使其暢通無(wú)阻。,站內(nèi)道岔區(qū)段道岔分支軌道電路信息連續(xù)性 時(shí)間上連續(xù) 站內(nèi)采用了與區(qū)間

9、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(shè)備的信息在時(shí)間上是連續(xù)的。,站內(nèi)軌道電路信息連續(xù)性 機(jī)械絕緣節(jié)空間上連續(xù),為了消除列車車載信號(hào)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(nèi)車載信息連續(xù)性 道岔軌道電路彎股信號(hào)電流示意圖,道岔區(qū)段內(nèi)車載信息連續(xù)性 道岔彎股跳線布置示意圖,設(shè)備構(gòu)成： 1、設(shè)備分為：室內(nèi)和室外設(shè)備。 2、室內(nèi)設(shè)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(wǎng)絡(luò)盤(pán)。 3、室外設(shè)備包括： 區(qū)間：調(diào)諧匹配單元、空芯線圈、機(jī)械絕緣節(jié)空芯線圈、補(bǔ)償電容和空扼流

10、變壓器等； 站內(nèi)：站內(nèi)匹配單元、可帶適配器的扼流變壓器、適配器和補(bǔ)償電容等設(shè)備。,發(fā) 送 器,用于產(chǎn)生高精度、高穩(wěn)定的移頻信號(hào)源，采用雙機(jī)熱備冗余方式。 產(chǎn)生18種低頻、8種載頻的高精度、高穩(wěn)定的移頻信號(hào)； 產(chǎn)生足夠功率的移頻信號(hào)； 調(diào)整軌道電路； 對(duì)移頻信號(hào)進(jìn)行自檢測(cè)，故障時(shí)向監(jiān)測(cè)維護(hù)主機(jī)發(fā)出報(bào)警信息；,發(fā)送器原理框圖,CAN地址及載頻編碼條件讀取時(shí)，為了消除干擾，采用“功率”型電路。 考慮到“故障安全”原則，應(yīng)將24V直流電源變換成交流，呈動(dòng)態(tài)檢測(cè)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(shè)置了讀取光耦、

11、控制光耦。由B點(diǎn)送入方波信號(hào)，當(dāng)24V電源條件電源接通時(shí)，即可從“讀取光耦”受光點(diǎn)A點(diǎn)獲得與B點(diǎn)相同的方波信號(hào)送至CPU1及CPU2，實(shí)現(xiàn)CAN地址及載頻編碼條件讀取。 “控制光耦”與“讀取光耦”的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電路元件故障的動(dòng)態(tài)檢查。任一光耦的發(fā)光源、受光器發(fā)生短路或擊穿等故障時(shí)，“讀取光耦”A點(diǎn)都得不到動(dòng)態(tài)的交流信號(hào)，以此實(shí)現(xiàn)故障安全。 另外，采用光電耦合器也實(shí)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(hào)開(kāi)放條件等進(jìn)行編碼，通過(guò)通信接口板轉(zhuǎn)發(fā)編碼數(shù)據(jù)。載頻、低頻編碼條件通過(guò)CAND、CANE總線分

12、別送到CPU1、CPU2后，首先判斷該條件是否有效。條件有效時(shí)，CPU1通過(guò)查表得到該編碼條件所對(duì)應(yīng)的上下邊頻數(shù)值，控制“移頻發(fā)生器”，產(chǎn)生移頻信號(hào)。并由CPU1進(jìn)行自檢，由CPU2進(jìn)行互檢。條件無(wú)效時(shí)，將由CPU1、CPU2構(gòu)成故障報(bào)警。 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(dú)立的時(shí)鐘源。 經(jīng)檢測(cè)后，兩個(gè)CPU各產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)，經(jīng)過(guò)“控制與門(mén)”，將移頻信號(hào)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(gòu)成其截止頻率，同時(shí)滿足對(duì)1700Hz、2000Hz、2300Hz、2600 Hz三次及以上諧波的有效衰減。,功放

13、電路對(duì)移頻信號(hào)進(jìn)行放大，產(chǎn)生具有足夠功率的10種電平等級(jí)的輸出，電平級(jí)調(diào)整采用外部接線方式調(diào)整輸出變壓器變比。,發(fā)送器電平級(jí)調(diào)整圖,發(fā)送器對(duì)編碼條件的有效性，輸出信號(hào)的幅度、載頻、低頻進(jìn)行回檢， 以直流電壓方式輸出自檢結(jié)果， 工程中通過(guò)驅(qū)動(dòng)發(fā)送報(bào)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(gè)CPU獨(dú)立檢測(cè)判斷，共同驅(qū)動(dòng)一個(gè)安全與門(mén)輸出結(jié)果.,變壓器B1將“來(lái)自CPU1方波”信號(hào)變化讀出，經(jīng)“整流橋1”整流及電容C1濾波，在負(fù)載電阻R0上產(chǎn)生一個(gè)獨(dú)立的直流電源，作為執(zhí)行電路開(kāi)關(guān)三極管的基極偏置電源。 “來(lái)自CPU2方波”信號(hào)通過(guò)“光耦2”控制開(kāi)關(guān)三極管偏置電路。 在“來(lái)自CPU

14、1方波”、“來(lái)自CPU2方波”同時(shí)存在的條件下，通過(guò)變壓器B2、“整流橋2”整流及電容濾波使發(fā)送報(bào)警繼電器（FBJ）勵(lì)磁,發(fā)送器安全與門(mén)電路原理圖,工作表示燈設(shè)置于發(fā)送器內(nèi)，與安全與門(mén)電路“整流橋2”及“電容C2”輸出側(cè)連接。通過(guò)發(fā)送器網(wǎng)罩所開(kāi)的窗戶，可以非常直觀的觀察點(diǎn)燈狀況。 發(fā)送器工作正常時(shí)，工作表示燈點(diǎn)綠燈。 發(fā)送器故障時(shí)，工作表示燈點(diǎn)紅燈。,發(fā)送器工作燈點(diǎn)燈電路,為便于檢修所對(duì)復(fù)雜數(shù)字電路的維修，每個(gè)CPU設(shè)置了一個(gè)指導(dǎo)維修人員查找 設(shè)備故障的故障表示燈，根據(jù)其閃動(dòng)狀況，判斷出現(xiàn)的故障點(diǎn)。具體含義如表所示,為便于檢修所對(duì)復(fù)雜數(shù)字電路的維修，每個(gè)CPU為每條總線設(shè)置了一個(gè)CAN總線通信

15、工作燈，根據(jù)其閃爍狀況，判斷出現(xiàn)的故障點(diǎn)。 通信正常時(shí)，通信工作燈閃爍； 通信故障時(shí)，通信工作燈常亮或常滅。,發(fā)送器對(duì)外連接線包括： 1、發(fā)送器工作電源； 2、CAN地址條件； 3、載頻編碼條件； 4、CAND總線； 5、CANE總線； 6、發(fā)送報(bào)警繼電器吸起接點(diǎn)回采； 7、電平級(jí)調(diào)整端子； 8、功放輸出； 9、發(fā)送報(bào)警繼電器輸出。,發(fā)送器外線連接示意圖,發(fā)送器正面視圖,發(fā)送器工作表示燈圖,發(fā)送器底板插座視圖,每個(gè)發(fā)送器設(shè)一個(gè) 工作表示燈，發(fā)送 器工作正常時(shí)亮綠 燈，故障時(shí)亮紅燈,接 收 器,接收器輸入端及輸出端均按雙機(jī)并聯(lián)運(yùn)用設(shè)計(jì)，與另一臺(tái)接收器構(gòu)成雙機(jī)并聯(lián)運(yùn)用系統(tǒng)（或稱0.5+0.5），保

16、證系統(tǒng)的可靠工作 用于對(duì)主軌道電路移頻信號(hào)的解調(diào)，動(dòng)作軌道繼電器； 實(shí)現(xiàn)與受電端相連接調(diào)諧區(qū)短小軌道電路移頻信號(hào)的解調(diào)，給出短小軌道電路報(bào)警條件，并通過(guò)CAND及CANE總線送至監(jiān)測(cè)維護(hù)終端； 檢查軌道電路完好，減少分路死區(qū)長(zhǎng)度，用接收門(mén)限控制實(shí)現(xiàn)對(duì)BA斷線的檢查。,接收器采用兩路獨(dú)立的CPU處理單元，對(duì)輸入的信號(hào)分別進(jìn)行解調(diào)分析，滿足繼電器吸起條件時(shí)輸出方波信號(hào)，輸出至安全與門(mén)電路。與另一臺(tái)接收器的安全與門(mén)輸出共同經(jīng)過(guò)隔離電路，動(dòng)作軌道繼電器。 A/D為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能處理的數(shù)字信號(hào)。 載頻條件讀取電路設(shè)定主機(jī)、并機(jī)載頻條件，由CPU進(jìn)行判決，確定接收器的接收頻率。

17、 同一載頻、低頻編碼條件源，以反碼的形式分別通過(guò)CAND、CANE總線送至CPU1及CPU2。CPU1、CPU2根據(jù)確定的載頻編碼條件，通過(guò)各自識(shí)別、通信、比較確認(rèn)一致，視為正常，不一致時(shí)，視為故障并報(bào)警。外部送進(jìn)來(lái)的信號(hào)，分別經(jīng)過(guò)主機(jī)、并機(jī)兩路模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。CPU1、CPU2對(duì)外部信號(hào)進(jìn)行單獨(dú)的運(yùn)算，判決處理。表明接收信號(hào)符合幅度、載頻、低頻要求時(shí)，就輸出3kHz的方波，驅(qū)動(dòng)安全與門(mén)電路。安全與門(mén)電路收到兩路方波后，轉(zhuǎn)換成直流電壓驅(qū)動(dòng)繼電器。如果CPU1、CPU2的結(jié)果不一致，安全與門(mén)輸出不能構(gòu)成，則同時(shí)報(bào)警。電路中增加了安全與門(mén)的反饋檢查，如果CPU1、CPU2有動(dòng)態(tài)輸出，那么

18、安全與門(mén)就應(yīng)該有直流輸出，否則就認(rèn)為安全與門(mén)故障，接收器進(jìn)行報(bào)警。如果接收器接收到的信號(hào)電壓過(guò)低，則判為列車分路。 安全與門(mén)電路將CPU1、CPU2輸出的動(dòng)態(tài)信號(hào)變成直流輸出，驅(qū)動(dòng)繼電器（或執(zhí)行條件）,接收器原理框圖,接收器按雙機(jī)并聯(lián)運(yùn)用設(shè)計(jì)，分為主、并兩部分，由兩路獨(dú)立的信號(hào)輸入、執(zhí)行條件輸出 和CAN地址及載頻條件接口?？蓞f(xié)同處理另一區(qū)段信號(hào)，從而構(gòu)成互為熱備的冗余系統(tǒng)。,接收器雙機(jī)并聯(lián)運(yùn)用原理框圖,接收器CAN地址及載頻編碼讀取電路與發(fā)送器CAN地址及載頻編碼讀取電路類似， 載頻通過(guò)相應(yīng)端子接通24V電源確定，通過(guò)光電耦合器將靜態(tài)的直流信號(hào)轉(zhuǎn)換成動(dòng)態(tài)的交流信號(hào)，由CPU1、CPU2進(jìn)行識(shí)別并處理，實(shí)現(xiàn)外界電路與數(shù)字電路的隔離。,接收器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(hào)開(kāi)放條件等進(jìn)行編碼，通過(guò)通信接口板轉(zhuǎn)發(fā)編碼數(shù)據(jù)。 載頻、低頻編碼條件通過(guò)CAND及CANE總線送至CPU1及CPU2，首先判斷該條件是否有效。條件有效時(shí)， CPU1、CPU2對(duì)外部信號(hào)（經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)）進(jìn)行單獨(dú)的運(yùn)算，判決處理。當(dāng)接收信號(hào)符合幅度、載頻、低頻要求時(shí)，就輸出3kHz的方波，驅(qū)動(dòng)安全與門(mén)電路。,接收器接收到的信號(hào)符合幅度、載頻、低頻要求時(shí)，驅(qū)動(dòng)安全與門(mén)電路，由安全與門(mén)電路驅(qū)動(dòng)軌道繼電器。 接收器安全與門(mén)電路與發(fā)送器的安全與門(mén)電