ZPW-2000A 型无绝缘移频自动闭塞电路分析

ZPW-2000A 型无绝缘移频自动闭塞电路 学 生 姓 名: 学 号: 专 业 班 级: 指 导 教 师: 西安铁路职业技术学院毕业设计(论文) 摘 要 ZPW-2000型自动闭塞是一种具有国际先进水平的新型自动闭塞，它对于保证区间行车安全，提高区段通过能力，起着非常显著的作用。 ZPW-2000移频自动闭塞有着诸多优点，它充分吸收了UM71的技术优势，并实现了重大的技术改进和创新。它克服了 UM71 系统在传输安全性和传输长度上存在的问，解决了轨道电路全程断轨检查，调谐区死区长度，调谐单元断线检查，拍频干扰防护等技术难题。延长了轨道电路长度。采用单片机和数字信号处理技术，提高了抗干扰能力。 本设计对 ZPW-2000 型无绝缘轨道电路的技术条件及系统结构组成，系统的电路原理，系统测试和轨道电路的调整和处理故障的基本程序及自动闭塞系统在站间站内的应用都做出了详细的说明，重点设计了 ZPW-2000 系统的内部电路结构，包括电气绝缘节，发送器，接收器，衰耗盘，防雷模拟网络盘，匹配变压器，调谐单元，空心线圈， 补偿电容等，文章主要分别设计了他们的内部各个模块的电路结构，阐述了其作用和构成原理. 关键词:,,,-,,,,;移频;自动闭塞 - I - 西安铁路职业技术学院毕业设计(论文)格式规范 目 录 摘 要 ............................................................................................................................... I 引 言 ...............................................................................................................................1 1 ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞系统的概述 ..............................................................2 1.1 ZPW-2000A型无绝缘轨道电路的特点 ...................................................................2 1.2 ZPW-2000A型无绝缘轨道电路系统构成 ...............................................................2 1.3 ZPW-2000A型无绝缘轨道电路传输长度 ..................................................................4 2 ZPW-2000A 无绝缘移频自动闭塞电路构成和原理 ......................................................4 2.1 室外设备 ...................................................................................................................4 2.1.1电气绝缘节 ............................................................................................................4 2.1.2机械绝缘节 ............................................................................................................5 2.1.3匹配变压器 ............................................................................................................5 2.1.4补偿电容 ................................................................................................................5 2.2 室内部分 ...................................................................................................................5 2.2(1发送器 .................................................................................................................5 2.2.2接收器 ....................................................................................................................8 2.2.3衰耗盘 .................................................................................................................. 10 2.2.4站防雷和电缆模拟网络盘 ................................................................................... 11 2.2.5防雷系统 .............................................................................................................. 13 3.轨道电路送电测试及调试 ................................................................................................ 13 3.1调试前准备 ................................................................................................................ 13 3.1.1发送电平 .............................................................................................................. 14 3.1.2接受电平 .............................................................................................................. 14 3.1.3电缆模拟网络....................................................................................................... 14 3.1.4小轨道的正、反向按0衰耗调整。 .................................................................... 14 3.2送电调试 .................................................................................................................... 14 3.2.1区间电源屏送电调试 ........................................................................................... 14 3.2.2发送盒送电调试。 ............................................................................................... 14 3.2.3接受盒送电调试。 ............................................................................................... 14 3.3 .................................................................................................................................... 14 3.3.1正向轨道电路调试 ............................................................................................... 15 3.3.2反向轨道电路调试 ............................................................................................... 15 - II - 西安铁路职业技术学院毕业设计(论文) 4模拟试验过程中故障处理程序 ........................................................................................ 15 4.1发送盒不工作 ............................................................................................................ 16 4.2轨道继电器落下 ........................................................................................................ 16 4.3轨道电路联锁试验 .................................................................................................... 16 4.3.1移频轨道电路试验 ............................................................................................... 16 4.3.2移频报警试验....................................................................................................... 16 4.3.3发送器N+1系统试验 .......................................................................................... 16 4.3.4接收1+1试验 ...................................................................................................... 16 4.3.5车站结合试验....................................................................................................... 17 4.4室外设备模拟试验 ...................................................................................................... 17 4.4.1区间信号点设备试验 ........................................................................................... 17 4.4.2进站口设备试验 ................................................................................................... 18 4.5系统设备开通测试、调试 ........................................................................................... 18 4.5.1开通前准备 .......................................................................................................... 18 4.5.2开通测试、调试 ................................................................................................... 18 4.6一般故障处理程序 ...................................................................................................... 19 4.6.1一般故障现象....................................................................................................... 19 4.6.2故障处理程序....................................................................................................... 19 结论与展望 .......................................................................................................................... 20 致谢 ..................................................................................................................................... 21 参考文献 ............................................................................................................................. 22 - III - 西安铁路职业技术学院毕业设计(论文) 引 言 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[1]。 UM71无绝缘轨道电路是从法国引进的轨道电路制式，UM71的U为通用，M为调制，71为1971年研制成功。以UM71轨道电路构成的自动闭塞称为UM71自动闭塞。 UM71自动闭塞设备与TVM300机车信号及超速防护设备组成的多信息区间列车间隔自动调整系统简称为U—T系统。U—T系统可以在交流电气化区段或非电气化区段使用。在我国铁路郑武线、京郑线、广深线、沈山线等线路上使用着U—T系统(机车信号有采用TVM300的，也有采用其他机车信号和自动停车装置的。 ZPW-2000A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，充分发挥它的技术优势，克服它的不足，采用微机技术和数字信号处理技术，对其进行改进并予以提高系统安全性、系统传输性能及系统可靠性的技术再开发。 ZPW-2000A无绝缘移频轨道电路充分肯定、保持了UM71无绝缘轨道电路整体结构上的优势，并在传输安全性、传输长度、系统可靠性以及结合国情提高技术性能价格比、降低工程造价上，都有了提高，一般表示为ZPW2000A(UM)。 ZPW-2000A(UM)移频自动闭塞是以移频轨道电路为基础的自动闭塞，它选用频率参数作为控制信息，采用频率调制的方法，把低频信息(F0)调制到较高频率(载频f0)上[2]，以形成振幅不变、频率随低频信息的幅度作周期性变化的调制信号。将此信号用两根钢轨作为传输通道来控制通过信号机的显示，达到自动指挥列车运行的目的。 - 1 - Zpw-2000A 型无绝缘移频自动闭塞电路分析 1 ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞系统的概述 1.1 ZPW-2000A型无绝缘轨道电路的特点 (1)在解决 调谐区段轨检查后，实现了对轨道电路全程断轨的检查，大幅度减少了调谐区死区长度(20m减小到5m以内)，实现了对调谐单元的断线检查和对拍频信号干扰的防护，大大提高了传输的安全性。 (2)利用新开发的轨道电路计算软件实现了轨道电路参数的优化，大大提高了轨道电路的传输长度，将1.0Ω•km道床电阻的轨道电路传输长度提高了44%(从9000m提高到1300m)，将电气-机械绝缘节的轨道电路长度提高了62.5%(从800m提高到1300m)，改善了低道床电阻轨道电路工作的适应性。 (3)用SPT国产铁路信号数字电缆取代法的ZCO3电缆，线径由1.13mm降至1.0mm,减少了备用芯租，加大了传输距离(从7.5km提高到10km)，使系统的性能价格比大幅度提高，显著降低了工程造价。调谐区设备的70mm2铜引接线用钢包铜线取代，方便了维修。 (4)用单片微机和数字信号处理芯片代替晶体管分立元件和小规模集成电路，提高了发送移频信号频率的精度和接受移频信号的抗干扰能力。 (5)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，提高了系统的可靠性，大幅度提高了单一电子设备故障不影响系统正常工作的“系统无故障工作时间”。 1.2 ZPW-2000A型无绝缘轨道电路系统构成 ZPW-2000A型无绝缘自动闭塞系统有电气-电气绝缘节(JES-JES)结构和电气-机械绝缘节(JES-BA//SVA')结构两种。两者电气性能相同。现已后者为力予以介绍，其系统构成如图1-1所示 - 2 - 西安铁路职业技术学院毕业设计(论文) 图1-1 ZPW-2000A 型自动闭塞系统构成 发送器采用的是“n+1”冗余方式，接受采用“0.5+0.5”冗余方式，以保证接受系统的高可靠运用。 ZPW-2000A型无绝缘轨道电路系统,采用电气绝缘节来实现相邻轨道电路区段的隔离。电气绝缘节长度改进为29m,电气绝缘节由空芯线圈、29m长轨和调谐单元构成。调谐区对于本区段频率信号显示呈现零阻抗,可靠地短路相邻区段信号,防止越区传输,从而实现相邻区段信号的电气绝缘。在调谐区内增加小轨道电路,同时实现了全程断轨检测。 ZPW-2000A型无绝缘轨道电路分为主轨道电路和调谐区内的小轨道电路两个部分,并将小轨道电路视为列车运行前方主轨道电路的所属“延续段”。小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,该信号经电缆通道传给匹配变压器及调谐单元,由于钢轨是无绝缘的,该信号既向主轨道传送,又向调谐区内的小轨道传送,主轨道信号经钢轨送到轨道电路受电端,然后经调谐单元、匹配变电缆通道,把信号传到本区段接收器。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继电器执行条件送至本区段接收器,本区段接收器同时接收到主轨道 - 3 - Zpw-2000A 型无绝缘移频自动闭塞电路分析 移频信号及小轨道电路继电器执行条件,判断无误后驱动轨道电路继电器吸起,由此来判断区段的空闲与占用状况。 1.3 ZPW-2000A型无绝缘轨道电路传输长度 在1.0Ω•km道床电阻等相同条件下，UM71为0.8~0.9km，而ZPW-2000A为1.46~1.5km，且电气-电气绝缘节 和电气-机械绝缘节具有同样的传输长度，如 -1所示。 表1 表1-1ZPW-2000A型轨道电路传输长度 1.0Ω•km0.6Ω•km 0.5Ω•km 0.4Ω•km 0.3Ω•km 1700Hz 1500 824 674 574 424 2000Hz 1500 824 674 574 424 2300Hz 1500 824 624 524 424 2600Hz 1460 774 624 524 424 轨道电路传输长度延长的原因有: a. 通过“GA,1”型计算软件对各有关参数的分析和综合优选。 b. 分析并修正了UM71的BA与钢轨特性参数上的失配。 c. 补偿电容容量优化及改善分路的新型配置。 d. 用BA//SVA'代替BA//SVA，与JES-JES等效。 e. 采用DSP解调，大大提高抗电气化干扰能力和“分路残压+干扰”的防误动能力。 f. 优化了传输电缆与轨道电路的匹配设计。 2 ZPW-2000A 无绝缘移频自动闭塞电路构成和原理 2.1 室外设备 室外设备包括电气绝缘节、电气-机械绝缘节、匹配变压器、补偿电容。 2.1.1电气绝缘节 电气绝缘节(调谐区)由调谐单元、空芯线圈及29m钢轨组成，用于实现两轨道电路的电气隔离。 - 4 - 西安铁路职业技术学院毕业设计(论文) 电气绝缘节唱29m，其两端各设一个调谐单元BA，电气绝缘节中间设置空芯线圈。 调谐区按长29m设计，以获得调谐单元与轨道电路的匹配连接。 2.1.2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。 在进、出站口处设有机械绝缘节，为取得与电气绝缘节同样的电气性能，空芯线圈参数也根据传输通道参数和在频频率设计，命名为SVA'(分1700Hz、2000 Hz、2300 Hz、2700 Hz四种) 机械绝缘节空芯线圈技术指标如表2-1所示。 序号 项目 指标及范围 备注 R(mΩ) L(mΩ) 1 ZPW•XKJ-17 29.60?2.96 28.60?0.29 测试频率:1700 Hz 2 ZPW•XKJ-20 33.58?3.36 28.44?0.29 测试频率:2000 Hz 3 ZPW•XKJ-23 33.75?3.38 28.32?0.29 测试频率:2300 Hz 4 ZPW•XKJ-26 35.70?3.75 28.25?0.29 测试频率:2700 Hz 2.1.3匹配变压器 匹配变压器按传输通道参数和载频频率进行设计，以实现轨道与SPT铁路数字信号电缆的匹配连接，获得最佳的传输效果。 2.1.4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。 2.2 室内部分 室内设备包括发送器、接收器、衰耗器和电缆模拟网络等。 2.2(1发送器 发送器采用载频通用型，n+1冗余方式，故障时，通过FBJ接点转至“+1”FS设备。 其结构基本同国产18信息移频自动闭塞(ZP?Y1-18型)发送盘。仅对激励放大器作变动，将原分立遇见组成的射极输出器改为运算放大器组成的射极输出器，从而解决了射极负载为变压器时直流工作点难以调整、在温度变化时易影响工作稳定性问题。 ?发送器的作用 - 5 - Zpw-2000A 型无绝缘移频自动闭塞电路分析 ZPW-2000 A 型无绝缘轨道电路发送器，在区间适用于非电化和电化区段的多信息无绝缘轨道电路区段，在车站适用于非电化和电化区段站内移频电码化发送。ZPW-2000 A 型无绝缘轨道电路发送器在使用中产生18 种低频信号8种载频(上下行各四种) 的高精度、高稳定的移频信号;供自动闭塞、机车信号和超速防护使用。有足够的输出功率，且能根据需要调节发送电平;能对移频信号特征实现自检，故障时给出报警“N+1”冗余运用的转换条件。 ?发送器的基本原理 发送器的基本原理框图如图2-1所 图2-1发送器的基本原理 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CPU1、CPU2进行频率检测。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进行功出电压检测。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)。 ?发送器的主要环节 a微处理器、可编程逻辑器件及作用 - 6 - 西安铁路职业技术学院毕业设计(论文) 采用双CPU、双软件、双套检测电路、闭环检查;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; FPGA可编程逻辑器件，由它构成移频发生器，并行I/O扩展接口频率计数器等。 b.低频和载频编码条件的读取 低频和载频编码条件读取时，为了消除配线干扰采用“功率型”电路,考虑到“故障一安全” 原则，应将24 V 直流电源变换成交流，呈动态检测方式，并将外部编码控制电路与处理器等数字电路有效隔离，如图2-2。低频和载频编码条件读取时，为了消 考虑到“故障一安全” 原则，应将24 V 直流电源变除配线干扰采用“功率型”电路, 换成交流，呈动态检测方式，并将外部编码控制电路与处理器等数字电路有效隔离，如图2-2 图2-2低频编码条件的读取 依“编码继电器接点” 接入“编码条件电源”(+24 V)，为消除配线干扰，采用+24 V电源及电阻R 构成“功率型电路。考虑故障一安全，电路中设置了读取光耦、控制光耦。由B 点送入方波信号，当+24 V编码条件电源构通时，即可从“读取光耦” 受光器一点获得与B 点相位相同的方波信号，送至处理器，实现编码条件的读取。“控制光耦”与“读取光耦”的设置，实现了对电路元件故障的动态检查。任一光耦的发光源，受光器发生短线或击穿等故障时，“读取光耦” 一点都得不到动态的交流信号。以此实现故障-安全，电路详细分析略。另外，采用光电耦合2 S 也实现了外部编码控制电路与处理器数字电路的隔离。对于18 路低频选择电路，该电路分别设置，共18个。对于载频电路则接四种频率及1 、2 型设置，共6个。 移频信号产生低频、载频编码条件通过并行输入/输出接口分别送到两个处理器后，首先判断该条件是否有，仅有一路。满 - 7 - Zpw-2000A 型无绝缘移频自动闭塞电路分析 足条件后，CPU1 通过查表得到该编码条件所对应的上下边频数值，控制移频发生器，产生相应FSK 信号。并由CPU1 进行自检，由CPU2 进行互检，条件不满足，将由两个处理器构成故障报警。 为保证“故障一安全” ，CPUl,CPU2 及用于“移频发生器” 的“可编程逻辑器件” 分别采用各自独立的时钟源。 经检测后，两处理器各产生一个控制信号，经过“控制与门” ，将FSK 信号送至方波正弦变换器。 2.2.2接收器 接收器为无选频方式，接收到对应本闭塞分区的载频的移频信号，不论何种低频信号调制，都使轨道继电器吸气，相当于一个电子继电器。 接收器接收端及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(或称0.5+0.5)，保证接收系统的高可靠运用。 ?接收器的作用 a(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。 b(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。 c(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。 ? 接收器的基本工作原理 接收器菜用DSP进行解调。增加了调谐区轨道电路的输入、调整、采集、执行环节。 接收器由本接收“主机”及另一接收“并机”两部分构成。 接收器工作原理如图2-3其中主轨道A/D、小轨道A/D为模数转换器，并机输入的模拟信号转换成计算机能处理的数字信号。 CPUl 、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[10]。 安全与门:将两路处理器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，由处理器进行判决，确定接收盒的接收频率。 接收盒根据外部所确定载频条件，送至两处理器，通过各自识别，比较确认—致，视为正常，不—致时，视为故障并报警。外部送进来的信号，分别经过主机、并机两路 - 8 - 西安铁路职业技术学院毕业设计(论文) 模数转换器转换成数字信号。两套处理器对外部四路信号进行单独的运算，判决处理。表明接收信号符合幅度、载频、低频要求时，就输出3 kHz 的方波，驱动安全与门。安全与门收到两路方波后，就转换成直流电压带动继电器。 如果双处理器的结果不一致，安全与门输出不能构成，且同时报警。电路中增加了安全与门的反馈检查，如果处理器有动态输出，那么安全与门就应该有直流输出，否则就认为安全与门故障，接收盒也报警。如果接收盒收到的信号电压过低，就认为是列车分路。 图2-3 接收器工作原理图 ?接收器的主要环节 a(载频读取 接收器载频读取与发送器的低频载频电路类似，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进行识别和处理，并实现外界电路与数字电路的隔离。 b(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，把结果相互校核，实现故障-安全。CPU采用数字信号处理器DSP(TMS320C32型) 。 - 9 - Zpw-2000A 型无绝缘移频自动闭塞电路分析 处理器、数据存储器(随机存取储存器)、程序存储器(EPROM)、译码器、输出电路、报警电路、辅助电路、上电复位及“看门狗”的电路。 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”。 2.2.3衰耗盘 衰耗盘在使用中有两种类型，ZPW?PS型与ZPW?PS1型。无论是ZPW?PS型还是ZPW?PS1型，其作用、原理都基本一样。两者仅在测试赛孔引出方面有差异。 ? 衰耗盘作用 a(对主轨道电路的接收端输入电平调整。 b(对小轨道电路正反向的调整。 c(给出有关发送、接收用电源电压、发送功出电压、轨道输入输出GJ，XGJ测试条件。 d(给出发送、接收故障报警和轨道占用指示灯等。 e(提出检测条件。 ? 衰耗盘的电路原理 衰耗盘的电路包括轨道输入电路、小轨道电路输入电路和表示灯电路，ZPW?PS型衰耗器电路图如图2-4所示。 衰耗盘内设有衰耗调整电路与工作指示灯及报警电路。衰耗调整电路用于对主轨道电路的接收端输入电平以及小轨道电路正反向的调整。工作指示灯及报警电路用于给出发送、接收故障报警和轨道占用指示灯等。同时在衰耗盘内还设有相应测试端，以便给出有关发送、接收用电源电压、发送功出电压、轨道输入输出GJ，XGJ测试条件。 - 10 - 西安铁路职业技术学院毕业设计(论文) 图2-4 ZPW.PS型衰耗盘调整电路原理图 a(轨道输入电路 主轨道信号自C1、C2输入变压器B1。B1变压器其阻抗约为36,55 Ω(1700—2600Hz) 稳定接收器输入阻抗，阻抗选择较低，以便抗干扰。 变压器B1其匝比为116:(1,146)。次级通过变压器抽头连接，可构成 1,146共146级变化，按调整表调整接收电平。 b(小轨道电路输入电路 根据方向电路变化，接收端将接至不同的两端短小轨道电路。故短小轨道电路的调整按正、反两方向进行。正方向调整用a11,a23端子，反方向调整用C11,C23端子，负载阻抗为3.3k Ω。 为提高A/D模数转换器的采样精度，短小轨道电路信号经过1:3升压变压器B2输出至接收器。 2.2.4站防雷和电缆模拟网络盘 站防雷和电缆模拟网络包括站内防雷组合以及电缆模拟网络， - 11 - Zpw-2000A 型无绝缘移频自动闭塞电路分析 ?电缆模拟网络的作用 电缆模拟网络的作用是调整区间轨道电路传输的特性，可视为室外电缆的一个延续，补偿实际SPT数字信号电缆，使补充电缆和实际电缆总距离为10km,以便于轨道电路在不同列车运行方向电路时的调整，以保证传输电路工作的稳定性。它直接接在室外电缆的入口处，送受电端成对使用，设有横、纵向防雷组合防止电缆感应的强电损坏室内设备。 其原理图如图2-4所示 、0.5、1、2、2、2*2km六节电缆模拟网电缆模拟网络由室外移至室内，通过0.5 络，补偿实际SPT数字信号电缆，使补偿电缆和实际电缆总距离为10km，以便于轨道电路的调整和构成改变列车运行方向电路。 模拟网络值按一下数值设置: R:23.5Ω•km。 L:0.75Ω•km。 C:29nF,km。 R、L按共模电路设计，考虑故障安全，C采用四端引线。 为判断和区分区间故障的范围，送受电的模拟网络上设三个测试孔。 站防雷和电缆模拟网络测试插孔如表 “设备”测试孔,在室内设备的连接侧，用于送端时连接发送器， ?电路原理 室外电缆会带来雷电冲击信号，为保护模拟网络及室内发送、接收设备，采用横向与纵向雷电护。 横向雷电防: 采用,280V左右防护等级压敏电阻。压敏电阻应具有模块化、阻燃、有劣化指示、可带电插及可靠性较高的特点。 纵向雷电防护: 对于线对地间的纵向雷电信号目前采用加三极放电管保护，加低转移系数防雷变压器防护和室外加站间贯通地线防护。站防雷和电缆模拟网络原理框图。 ?电缆模拟网络电路原理简要说明 “电缆模拟网络”可视为室外电缆的一个延续。电原理图(如图3-5)。 - 12 - 西安铁路职业技术学院毕业设计(论文) 图3-5电缆模拟网络电路原理 2.2.5防雷系统 防雷系统由两部分构成:室外防雷、室内防雷。室外横向防雷设在匹配变压器内，为压敏电阻。纵向防雷设在空心线圈处，通过中心抽头接地。室内防雷采用纵向与横向雷电防护。防雷设备设在电缆模拟网络盒内，纵向为低转移系数的防雷变压器，横向为带劣化显示的压敏电阻。 3.轨道电路送电测试及调试 3.1调试前准备 轨道电路送电试验之前要进行以下几方面的设置: - 13 - Zpw-2000A 型无绝缘移频自动闭塞电路分析 3.1.1发送电平 发送电平统一设置为9电平或10电平 3.1.2接受电平 接受电平按照实际电平设置。 3.1.3电缆模拟网络 电缆模拟网络按照实际电缆的补偿长度进行设置或者统一按照10km进行设置。 3.1.4小轨道的正、反向按0衰耗调整。 3.2送电调试 3.2.1区间电源屏送电调试。 电源屏送电前将所有输入、输出的断路器断开，电源送上后，确认电源输入正确后，闭合输入开关测量各种电源正确后，分别闭合输出开关，将电源送到组合架的零层。 3.2.2发送盒送电调试。 按轨道区段逐一送电，闭合移频架上对应的断路器，衰耗上盒“发送工作”表示灯亮绿灯，对应的FBJ吸起，表示发送盒工作正常，然后在衰耗盘的“发送电源”、“发送功出”分别测量发送盒的工作电源和发送功出。 3.2.3接受盒送电调试。 按轨道区段逐一送电，闭合移频架上对应的断路器，衰耗上盒“接收工作”表示灯亮绿灯，表示接收盒工作正常。 3.3 根据ZPW-2000A无绝缘轨道电路原理，轨道继电器GJ的励磁基本条件有两个:一是主轨道信号满足要求，二是小轨道的24V电源(由列车运行前方区段的接收盒对小轨道信号处理后提供24V电源)。 在介绍轨道电路的调试之前，先进行轨道电路的测试方法。轨道电路的测试主要是用专用移频测试表(CD96-3A)，通过衰耗盘和电缆模拟网络盒上的测试孔进行测量。衰耗盘和电缆模拟网络盒上各测试孔测试的参数所代表的意义。 轨道电路的调试主要是对主轨道和小轨道进行调整。主轨道调整主要是按照轨道电路调整表，进行轨道电路接收电平的设置(接收电平按实际电平进行设置);小轨道的 - 14 - 西安铁路职业技术学院毕业设计(论文) 调整主要是在小轨道的选型和衰耗盒正、反向衰耗电阻的调整，其调试方法是按照小轨道的调整表，正向调整衰耗盒后面的a11~a23，反向调整衰耗盒后面的c11~c23,小轨道衰耗电阻进行调整时，根据在衰耗盒上“轨入”测试孔测出的电压值进行调整，如测出为60mV，则对应小轨道调整表的60mV进行调整。 以下以模拟盘轨道区段为例进行轨道电路测试、调试的说明。 3.3.1正向轨道电路调试 试验点从1G(三接近)开始，确定轨道处于正向状态(QZJ处于励磁状态)。 用专用移频测试表(CD96-3A)测量出发送功出的载频、低频，然后闭合模拟盘上主轨道Kz钮子开关，在衰耗盒上“轨入”孔测量主轨道的接收电平及频率，“轨出一”测量出的电压是调整后的主轨道电压，电压应大于或等于240mV(根据实际模拟试验时的测量，主轨道测量出的电压远远大于240mV)，由于三接近是直接供给24V电源，在主轨道接受电压满足要求时，轨道继电器将吸起，衰盒上的“GJ”亮绿灯，表示轨道继电器吸起。 1G的GJ励磁后，闭合1G的Kx钮子开关，在1G衰耗上“轨出二”测量小轨道的电压，模拟试验时一般为100 mV左右，测量“XGJ”电压，一般为20V以上(空载电压为50V左右)，若在“XGJ”测量不到电压，则检查小轨道的选型是否正确或者调整小轨道正向衰耗电阻，若正确无误后，1G便会通过XG、XGH为2G提供24V电源;闭合2G主轨道Kz钮子开关，若2G的接收盒接收到的主轨信号满足要求后，2G的GJ便会励磁吸起。3G调试的方法和2G基本相同。 3.3.2反向轨道电路调试 反向的区间轨道电路是按照“大区间”的方式进行设计，即:只允许一列车在区间运行。当列车在区间占用某一轨道区段时，本区间的GJ落下，于是便切断了后一轨道区段的发送电路，使后一区间的GJ不能励磁。 反向轨道电路调试的调试和正向相同。 4模拟试验过程中故障处理程序 轨道电路模拟试验过程中，会出现各种不同的故障现象，处理故障最根本的方法就是通过轨道电路的测试来迅速判断故障的范围。以下以几个在实际模拟试验中遇到的故障进行简要的说明: - 15 - Zpw-2000A 型无绝缘移频自动闭塞电路分析 4.1发送盒不工作 发送盒工作的基本条件为:24V工作电源(极性正确)，载频和选型正确且同时只有一种载频和选型(在发送盒底座的载频和选型上可测量到+24V电压)。 可根据发送盒的工作条件进行测量与判断变能处理“发送盒不工作”的故障。 4.2轨道继电器落下 轨道继电器落下的原因有各种不同的原因，以下简单介绍轨道继电器的励磁条件和故障的判断。 轨道继电器励磁的基本条件为:主轨道的信号满足要求，列车运行前方的小轨道24V电源的条件。围绕着轨道继电器的励磁条件，可通过对衰耗盘上测试孔各种参数的测试，来判断故障范围。 4.3轨道电路联锁试验 4.3.1移频轨道电路试验 模拟盘的轨道区段钮子开关全部置于“接通”位置，逐一逐一各区段的GJ。操纵模拟盘S进站或X进站按钮，作为正线接车或侧线接车，观察进站口发送器编码状态并测量相应移频信号的载频、低频，同时观察通过信号机的显示并测量移频信号。操纵模拟盘轨道区段钮子开关，观察相关通过信号机的显示及测量低频信号;模拟列车运行观察各通过信号机显示状态是否正确，并做好测试记录。逐一切断通过信号机点灯电源，使DJ失磁，观察灯光转移及低频发码变化是否正确。 4.3.2移频报警试验 当所有轨道区段设备都正常时，移频报警继电器YBJ应在工作状态，否则应分别断开轨道区段发送器电源，使发送报警继电器FBJ失磁落下，从而使FBJ失磁落下报警。移频报警时，控制台上应有声光显示。 4.3.3发送器N+1系统试验 逐一断开发送电源，检查发送器能否自动转换到备用，再次核对信号机显示及低频信息的频率，并检查优先级关系。 4.3.4接收1+1试验 逐一断开主、副机接收器电源，检查主轨道及小轨道接收工作正常。 - 16 - 西安铁路职业技术学院毕业设计(论文) 4.3.5车站结合试验 利用模拟盘模拟列车一接近、二接近、三接近运行，观察JGJ、2JGJ、3JGJ相应状态，同时检查控制台表示及接近电铃条件;模拟列车一离去、二离去、三离去运行，观察1LQJ、2LQJ、3LQJ相应状态，同时检查控制台表示条件以及与车站电气集中结合条件。 4.4室外设备模拟试验 4.4.1区间信号点设备试验 21(调谐单元(BA)、空心线圈(SVA)与钢轨均无连接线。在信号点处，用2根4mm(长16m)的对绞线连接。 2(室内送出与BA相同载频的信号电压，测量TAD(匹配单元)E1、E2间的空载电压是否条例高速表要求。 3(将BA与TAD连通，V1~V2间电压应为1~2V，E1、E2间电压下降65%~80%。 4(当再用试验线将BA与SVA连接，V1~V2间电压应上升90%~100%(1。8~4V)，E1、E2间电压再下降10%~25%。 5(接收端试验，采取改变改变方向做为发送端进行试验。 6(在BA与SVA未连接时，若V1、V2间电压小于1V，或即使其电压大于1V，但是BA与SVA连接后，电压无变化，则判断为设备故障或通道不畅。应检查设备连接线是否正确、牢固，发送器与BA的频率是否对应，设备是否故障等。 区间信号点试验图如下图所示: 区间信号点试验方案图4-6 轨道AGBG BABASVAV2V1 TADTAD 平方软线E2E1 AG 发送器 分线盘 - 17 - Zpw-2000A 型无绝缘移频自动闭塞电路分析 4.4.2进站口设备试验 1(室内送出与BA相同载频的信号电压，断开TAD与BA连接电缆，测E1、E2间空载电压。 2(连通BA与TAD间的连接电缆，BA与SVA间无连接线，V1、V2间电压应为1~2V。 、V2电压应上升150%~250%(2。5~7V) 3(将BA与SVA用试验线连接，V1 4.若测得V1、V2间电压变化超出范围时，应按“区间信号点设备试验”的第6条判断处理。 4.5系统设备开通测试、调试 4.5.1开通前准备 1、关闭电源屏电源，拆除模拟所有模拟条件; 2、将发送电平按照实际电平进行调整; 3、N+1发送电平对应和每个轨道区段的电平保持相同; 4、小轨道的衰耗按照90mV进行连接; 5、将电缆模拟网络盒拉出(避免发送盒空载); 6、最后送电测试，分别测试每个发送盒的功出;关闭发送盒，测试N+1是否能正常转换。 4.5.2开通测试、调试 1、送电之前断开所有电源; 2、电源屏送电后，确认正确后，输出电源，在移频架零层测量轨道电源; 3、逐一闭合移频架零层的断路器，观察表示灯表示，并通过测试孔测量轨道电路主要参数; 4、接近口最外方的区段，通过测试孔“轨入”测量邻站的小轨道的信号，是否与设计图纸相符，经过调整后，驱动本站的“XGJ”继电器，然后通过站间联系电缆，为邻站送去站联条件;离去口最外方的区段，首先确认邻站的站间联系条件送到，相应的继电器励磁，然后测量轨道电路的各种参数; 5、小轨道衰耗电阻调整，在开通之前小轨道的衰耗电阻按照90mV进行连接(在实际施工中，基本都可以保证小轨道继电器励磁)，开通时根据“轨入”测量出的小轨道的电压值进行调整; 6、所有轨道继电器励磁后，按照轨道电路的测试表格测量轨道电路的各种参数，并配合接管单位进行轨道电路的各项联锁试验。 - 18 - 西安铁路职业技术学院毕业设计(论文) 4.6一般故障处理程序 4.6.1一般故障现象 1、控制台移频报警; 2、信号机械室衰耗盘上发送、接收工作灯灭灯; 3、发送盒N+1不能转换，接收盒的主机、并机不能转换; 4、控制台的区间轨道光带表示亮红灯; 5、轨道区段无车占用时，衰耗盘上“GJ”亮红灯。 4.6.2故障处理程序 1、由于发送和接收都有冗余设计(发送采用N+1，接收采用主、并机)，“控制台移频报警;信号机械室衰耗盘上发送、接收工作灯灭灯;”等类似的故障，若冗余设备正常工作，一般都不会影响正常的行车。对于类似故障的处理，一般采用以下程序进行处理: (1)对发送:检查电源、断路器、低频编码电源、功出电压等，区分发送内外故障，确认N+1正常工作时，利用区间无车的间隙更换新发送，并进行试验; (2)对接受:检查电源、断路器、输入电压(主轨道、小轨道)等，区分接收内外故障。由于主机故障时并机仍能保证GJ工作，可利用区间无车的间隙更换新接收，并进行试验。 2、对于“控制台的区间轨道光带表示亮红灯;轨道区段无车占用时，衰耗盘上“GJ”亮红灯”等类似故障，都将影响到正常的行车，因此必须在最短的时间内进行处理。 (1)迅速判断故障范围，确认故障在室内或者室外。 主要方法:通过在区间分线盘测量，若发送功出已经送出(载频、低频应与本轨道区段一致)，接收端无信号返回或者信号电压很低，则判断故障是在室外;若发送电源已经送出(载频、低频应与本轨道区段一致)，接收端返回信号正常，则判断故障是在室内。 (2)确定故障范围后立即进行处理。 (2.1)室外故障处理程序: 发送端 轨面 电容 接收端 (2.2)室内故障处理程序 发送功出 组合模拟网分线盘 架 络 - 19 - 分线盘 接收输入 模拟网组合接收盒 衰耗 络 架 盒 Zpw-2000A 型无绝缘移频自动闭塞电路分析 结论与展望 近几年，我们在学习消化吸收世界高速铁路先进成熟技术的基础上，系统了多年来我国客运专线工程技术、科研试验成果，针对高速铁路建设的关键技术问题，又进一步开展了研究、试验、验证、预设计、工程设计咨询，技术装备的自主创新和各系统集成研究攻关。目前，站前技术已经取得全面突破，站后技术引进消化吸收再创新工作已经进入重点突破阶段，初步形成适合中国国情路情的高速铁路自主技术体系。 随着铁路建设的跨越式发展，对机车信号设备显示的准确性和工作的可靠性提出了更高的要求，机车信号正朝着主体化的方向发展，研制和发展适合我国铁路ZPW-2000无绝缘轨道电路的机车信号成为了迫切需要。采用数字信号处理(DSP)技术实现对机车信号波形的谱分析，利用可靠的硬件和软件技术实现机车信号的安全性、实时性和高精度要求。基于ZPW-2000无绝缘轨道电路的机车信号的安全性、可靠性、实时性和高精度可以满足我国铁路发展的需要。随着我国铁路的大力发展，ZPW-2000无绝缘轨道电路和主体化机车信号得到大力推广，国产主体机车信号的时代已经到来。 中国高速铁路不可能完全照搬任何一国的高速铁路技术体系，只有立足于自我，坚持博采众长，把借鉴、消化、吸收国际上先进、成熟、可靠的技术与研发、试验验证、自主创新相结合，系统集成，才能形成符合我国国情、路情的世界一流高速客运专线技术体系，才能经得起运营的考验，历史的检验。 - 20 - 西安铁路职业技术学院毕业设计(论文) 致谢 作完了毕业设计，对我来说，面对一张张别人看来微不足道的成就，心中感慨万千。一种无名的冲动促使我写下了这段感谢信，因为我知道，我今天的所谓“成就”是与老师们的支持关心和帮助是密切联系，不可分割的。 首先我必须感谢在这几年里所有帮助和教过我的老师们，感谢你们教我知识，传我文化，使我从无知中走向成熟，善思，并懂得了一些专业知识，为我以后的道路奠定了良好的基石。 其次，我要特别感谢我的指导老师李玉冰老师，正是她的循循善诱，谆谆教导，使我在课题设计和论文撰写过程中，既得到了知识和能力上的提高，也培养了我勤奋刻苦，努力认真的作风，使我受益匪浅。从一开始接到论文题目到最后系统的实现，再到论文文章的完成，每走一步对我来说都是新的尝试和学习机会，这也是我在学习期间完成的最大的一项课题及项目。在这段时间里，我学到了很多知识也有很多感受。同时感谢信号教研室的各位老师在我学习、生活中给予我的帮助，关心和照顾。 最后，我要感谢西安铁路职业技术学院的全体老师，感谢他们在我专科学习期间对我的培养和教育。谢谢～ - 21 - Zpw-2000A 型无绝缘移频自动闭塞电路分析 参考文献 [1] 中国铁路通信信号公司. 铁道信号设计规范[M]. 北京:中国铁道出版社 [2] 北京全路通信信号研究设计院. ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞系统技术培训教材[M]. 北京:中国铁道出版社 [3] 赵怀东,王改素. ZPW-2000A型自动闭塞设备安装与维护[M]. 北京:中国铁道出版社,2010 [4] 董昱.区间信号与列车运行控制系统[M]. 北京:中国铁道出版社,2008 [5] 张擎. 电气集中工程设计指导[M]. 北京:中国铁道出版社,1991 [6] 高继祥.铁路信号运营基础[M]. 北京:中国铁道出版社,1998 [7] 赵志熙. 车站信号控制系统[M]. 北京: 中国铁道出版社,1993. 12 [8] 王秉文. 6502电气集中工程设计[M]. 北京:中国铁道出版社,1997 [9] 阮振铎. 铁道信号设计与施工[M]. 北京:中国铁道出版社 [10] 钟华. AutoCAD 2004标准教程[M]. 北京:中国宇航出版社 [11] 张跃峰,陈通. AutoCAD R14[M]. 北京:清华大学出版社,1999 [12] 齐进宽. ZPW-2000A模拟试验电路及常见故障分析[M]. 铁道通信信号,2005. [13]北京全路通信信号研究设计院编写的《ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞系统技术培训》，结合《京沪线自动闭塞改造》现场安装施工的实际情况。 - 22 -