(7)--区间信号及列车运行控制-第3章(2).pdf

主要内容 2 ZPW-2000A系统概述 1 电气隔离式无绝缘轨道电路构成与原理 2 ZPW-2000A系统构成 3 3 ZPW-2000A系统概述 概述 ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞是在法国UM-71无绝缘轨道电路技术引进、国产化基础上，结合国情进行的技术再开发 前者较后者在轨道电路传输安全性、传输长度、系统可靠性、可维修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显著提高（UM71没有完全技术转让）Z表示自动闭塞，P表示移频，W表示无绝缘，2000A表示系列号 频率参数 1）载频 下行下行 上行上行 1700-1 1701.4Hz 2000-1 2100.4Hz 1700-2 1698.7Hz 2000-2 1998.7Hz 2300-1 2301.4Hz 2600-1 2601.4Hz 2300-2 2298.7Hz 2600-2 2598.7Hz-1代表+1.4Hz-2代表-1.3Hz 4 ZPW-2000A系统概述 频率参数 2）低频10.3 n1.1Hz，n=0-17，即：3）频偏：11Hz 4）区间载频配置原则（1）下行区间：1700Hz、2300Hz（分-1、-2）（按1700-1、2300-1、1700-2、2300-2、1700-1顺序（2）上行区间：2000Hz、2600Hz（分-1、-2，类似）（3）区间配置原则结合站内接发车口的载频，从操作防护要求，以及绝缘节破损要求，从两站进站口向区间配置（3JG一般配置2300-1或2600-1，为配合站内电码化）10.3Hz 11.4Hz 12.5Hz 13.6Hz 14.7Hz 15.8Hz 16.9Hz 18Hz 19.1Hz 20.2Hz 21.3Hz 22.4Hz 23.5Hz 24.6Hz 25.7Hz 26.8Hz 27.9Hz 29Hz 5 ZPW-2000A系统概述 频率参数 区间载频的配置实例 能看出：26.8Hz是HU码，16.9Hz是U码 13.6Hz是LU码，11.4Hz是L码 3G2G1G下行方向下行方向5G4G11.4Hz2300-11700-12300-21700-22300-111.4Hz13.6Hz16.9Hz26.8Hz2600-12000-12600-22000-22600-1上行方向上行方向 6 ZPW-2000A系统概述 主要技术特点（相对UM-71而言）（1）保持UM-71无绝缘轨道电路技术特点及优势（就是载频增多了，引进UM-71实际上也是市场换技术）（2）解决调谐区段断轨检查，实现轨道电路全程断轨检查（电气隔离轨道电路都具有调谐区，UM-71中对其不作处理，ZPW-2000A进行了相应处理）（3）减少调谐区分路死区段（20米减少到3-5米）（调谐区分路死区段即分路不良，无法检测占用，危险段，但其长度如果小于一节车的长度是不影响安全的）（4）实现对调谐单元断线故障的检查（即电气绝缘节内部的断线）（5）通过系统参数优化，提高了轨道电路传输长度（通过补偿电容参数的优化）7 ZPW-2000A系统概述 主要技术特点（相对UM-71而言）（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（进站口一侧是机械绝缘节，另一侧是电气绝缘节，对机械绝缘节作特殊处理，增加机械绝缘节空心线圈和调谐单元，主要实现并联谐振的出现，后续会讲授）（7）轨道电路调整按固定轨道电路与允许最小道砟电阻方式进行。既满足1km标准道砟电阻、低道砟电阻传输长度要求，又提高了一般长度轨道电路工作稳定性（通常，道砟电阻过小，一部分信息会漏泄至大地，不利长距离传输，而ZPW-2000A实现了既、又的关系）8 ZPW-2000A系统概述 主要技术特点（相对UM-71而言）（8）发送、接收设备8种载频频率通用（发送器、接收器盒子完全相同，都具备发送和接收8个频率的能力，此前我国的设备大多是单一载频的发送器或者接收器，虽然设备结构简单，但不便作备品备件）（一个设备2万多，而且电子设备放着比用着容易坏）（9）发送器和接收器均有较完善的检测功能，发送器采用“N+1”冗余，接收器采用双机互相成对并联冗余（内部都有自检功能，当出现故障会自报警）（另实现了N个信号点1个备件的冗余模式，与特点8相对应，否则就成N+8了，一般一个车站管辖的下行、上行闭塞分区共用1个，N值一般23）（非首次）（邻线接收器互为冗余，每闭塞分区仍只设一个）（首次）主要内容 9 ZPW-2000A系统概述 1 电气隔离式无绝缘轨道电路构成与原理 2 ZPW-2000A系统构成 3 10 电气隔离式无绝缘轨道电路分隔方式电气隔离式无绝缘轨道电路分隔方式 1）构成：无绝缘轨道电路=主轨道+调谐区短小轨道（电气绝缘节）一般用BA1表示一个电容和一个电感构成的串联调谐单元 而用BA2表示由两个电容和一个电感构成的并联调谐单元 电气隔离式无绝缘轨道电路构成及原理 23002300-2 22调谐区3主轨道3调谐区4主轨道4调谐区17001700-1 1SVASVABABA2 2BABA1 1甲站345乙站23002300-1 117001700-2 223002300-2 217001700-1 123002300-1 112 11 电气隔离式无绝缘轨道电路分隔方式电气隔离式无绝缘轨道电路分隔方式 2）小轨道区段（调谐区）位置关系：主轨道长度不定（依闭塞分区划分而定，一般在1.5km以下）调谐区的长度固定（一般为29m）小轨道始终是列车运行前方主轨道的延续段（ZPW-2000R 刚好相反）列车运行方向改变，主轨道位置不变，小轨道位置要发生改变 （能判断：上图中的列车运行方向是向右侧，FS应设在主轨道区段边界上，这样反向之后依然能够保证信号的有效发送）电气隔离式无绝缘轨道电路构成及原理 AG BGAG主轨道AG小轨道BG主轨道BG小轨道BG反方向 12 电气绝缘节电气绝缘节 基本结构：（此前已给出）注意安装时不是跨接，而是采用引接的方法 电气隔离式无绝缘轨道电路构成及原理 BABA2 2L1钢轨29m14.5mSVASVABABA1 1C1L2C2C3 13 电气绝缘节电气绝缘节 作用：由调谐单元、空心线圈及29m钢轨组成。用于实现两相邻轨道电路间的电气隔离。设置：a.对于较低频率轨道电路（1700/2000Hz）端，设置BA1型调谐单元 b.对于较高频率轨道电路（2300/2600Hz）端，设置BA2型调谐单元 c.同一闭塞分区送端与受端所连接的调谐单元必须一致 d.送端与受端对应主轨道区段的两端 电气隔离式无绝缘轨道电路构成及原理 BABA2 2L1钢轨29m14.5mSVASVABABA1 1C1L2C2C3f1=1700(2000)Hz轨道电路f2=2300(2600)Hz轨道电路 14 电气绝缘节电气绝缘节 调谐单元分类：考虑调谐单元内部电感L、电容C参数值不同，BA共有4种类型 每个闭塞分区的FS、JS端连接的调谐单元类型相同（此前已经观察）在设置好调谐单元之后，需要确定好列车的运行方向，随后为每一段轨道电路设置发送器和接收器，发送器和接收器只设在主轨道区段两侧 电气隔离式无绝缘轨道电路构成及原理 注意：1700Hz的 设备绝对不能安 装在2000Hz区段 L1C12 2种种1700170020002000L2C2C32 2种种2300230026002600 15 电气绝缘节电气绝缘节 工作原理：根据ZPW-2000A轨道电路频率参数，钢轨在调谐区内呈现电感特性（所有的钢轨都有一次参数，在高频率下其电容特性表现得较微弱）其等效电路：（图中的L/4，其中的L指的是29m长两根钢轨的总电感值）电气隔离式无绝缘轨道电路构成及原理 L1C1L2C2C3f1f2L/4L/4L/4L/4L3 16 电气绝缘节电气绝缘节 工作原理：f1（f2）端调谐单元的L1、C1（L2、C2）对f2（f1）端的频率为串联谐振，呈现较低阻抗，称“零阻抗”（实际上是 jL j(1/C)=0，感抗和容抗相抵消），相当于短路，阻止了相邻区段信号进入本区段 电气隔离式无绝缘轨道电路构成及原理 L1C1L2C2C3L/4L/4L/4L/4L3f1f2L1C1L2C2C3L/4L/4L/4L/4L3串串联联谐谐振振L1C1C3L/4L/4L/4L/4L3串串联联谐谐振振f1f2 17 电气绝缘节电气绝缘节 工作原理：f1（f2）端调谐单元对本区段的频率呈现电容性，并于调谐区的钢轨，空心线圈的综合电感构成并联谐振，呈现高阻抗，称“极阻抗”，相当于开路，减少了对本区段信号的衰耗 电气隔离式无绝缘轨道电路构成及原理 L1C1L2C2C3L/4L/4L/4L/4L3f1f2C3L/4L/4L/4L/4L3L3=L2-1/2 C22 18 电气绝缘节电气绝缘节 工作原理：有关于零阻抗、极阻抗究竟多大、多小，同学们可参阅 无绝缘轨道电路原理及分析参考资料，里面有详细的计算（大体而言，零阻抗很小，但极阻抗并不是无穷大，只是相对较大）电气隔离式无绝缘轨道电路的每一种移频信息覆盖1个主轨道+2个小轨道范围 简单梳理总结！电气隔离式无绝缘轨道电路构成及原理 19 空心线圈空心线圈 作用：平衡牵引电流回流 SVA设置在29m调谐区两个调谐 单元的中间，由于它对50Hz牵引 电流呈现极小的交流阻抗（约10m），故能起到对不平 衡牵引电流电动势的短路作用 由于SVA对牵引电流的平衡作用，减少了工频谐波对轨道电路设备的 影响 电气隔离式无绝缘轨道电路构成及原理 I 1=400AI 2=500AI 3=450AI 4=450A 20 空心线圈空心线圈 作用：对上、下行线路间的两个SVA中心线可做等电位连接。一方面平衡线路间牵引电流，一方面可保证维修人员安全 作抗流变压器 作调谐区两端设备纵向防雷的接地连接 当复线区段设有完全横向连接线时，通过SVA中心点直接接入地线 当设有简单横向连接或无横向连接的SVA中心点，则经过防雷元件接地（二者区别就看加不加防雷元件）电气隔离式无绝缘轨道电路构成及原理 主要内容 21 ZPW-2000A系统概述 1 ZPW-2000A系统构成 3 电气隔离式无绝缘轨道电路构成与原理 2 22 ZPW-2000A系统构成 ZPW-2000A系统在线路中的应用及其构成 甲站3G4G5G乙站23002300-1 117001700-2 223002300-2 217001700-1 123002300-1 11G2G/2/2GJ接收衰耗盒带防雷的电缆模拟网络SPT电缆匹配变压器（XGJ、XGJH）机械绝缘节空心变压器调谐单元CC主轨道电路补偿电容1G带防雷的电缆模拟网络SPT电缆匹配变压器相当总长10km相当总长10km发送带防雷的电缆模拟网络SPT电缆匹配变压器C调谐单元空心线圈调谐单元GJ接收衰耗盒（XG、XGH）调谐区（短小轨道电路）23 ZPW-2000A系统构成 ZPW-2000A系统室外构成 绝缘节：分为电气绝缘节和机械绝缘节（1）电气绝缘节 按29m设计，设备包括调谐单元及空心线圈。功能是实现两个相邻轨道电路的电气隔离（2）机械绝缘节 对于进站和出站口均设有机械绝缘节。为使机械绝缘节轨道电路与电气绝缘节轨道电路有相同的传输参数和传输长度。由机械绝缘节空心线圈（SVA）与调谐单元并接而成，其特性与电气绝缘节相同。“机械绝缘空心线圈”按载频分1700、2000、2300、2600Hz四种（电气绝缘节区域是不作频率区分的）24 ZPW-2000A系统构成 ZPW-2000A系统室外构成 防雷匹配变压器（ZPWBPL）：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，减小失配衰耗（往往因电缆和钢轨直接连接而出现），获得最佳的传输效果，另外还加有防雷元件 （外面四个孔，肯定四个线（钢轨2电缆2）传输电缆 采用SPT型铁路信号内屏蔽数字电缆，线径为1mm 25 ZPW-2000A系统构成 ZPW-2000A系统室外构成 补偿电容（ZPWCBG）：根据通道参数兼顾低道砟电阻道床传输，选择电容器容量（不能让信号衰减在钢轨上），使传输通道趋于阻性，保证轨道电路具有良好传输性能 有4种类型（UM-71中电容只有一种类型-33F）：55F1700Hz，50F2000Hz，46F2300Hz，40F2600Hz（站内补偿电容则是60F和80F）（到2000K系统中，所有补偿电容都统一为25F，为什么？因为间距相对固定）26 ZPW-2000A系统构成 ZPW-2000A系统室外构成 调谐区设备引接线：（因为上述调谐单元和空心线圈都安装在钢轨一侧，需要通过引接线引接连接在钢轨上，长度一长一短）采用2000mm，3700mm钢包铜引接线构成 用于BA、SVA、SVA等设备与钢轨间的连接，满足耐酸、碱、耐冻，耐磨，耐高温等性能 27 ZPW-2000A系统构成 ZPW-2000A系统室内构成 发送器（ZPWF）：用于产生具有足够功率的 经18种低频之一调制8种 载频之一的高精度、高稳 定的移频信号（比较讲究，电压值不够 会出现红光带；如果电压 值过大，则可能分路不良）系统采用N+1冗余设计，故障时，通过FBJ（发送报 警继电器）的节点转至“+1”FS 28 ZPW-2000A系统构成 ZPW-2000A系统室内构成 带防雷的电缆模拟网络：用作对通过传输电缆 引入室内雷电冲击的 横向、纵向防护 用于对SPT（铁路信号 数字类屏蔽电缆）电缆 长度的补偿，电缆与 电缆模拟网络补偿长度 之和为一固定值，可以 是7.5km、10km、12.5km或15km（保证所有的发送器、接收器都有相同的电缆负载，且方便反向运行）29 ZPW-2000A系统构成 ZPW-2000A系统室内构成 衰耗盒（非必需）：用于实现对接收端主轨道电路、小轨道电路的调整（2000系列的特点，调整的目的：将信号调整在一个规定的范围之内，不在该范围之内的信号就被滤掉）给出发送和接收故障、轨道占用表示（面板上有灯显表明模块是否正常）给出发送、接收用+24V电源电压、发送功出电压、接收GJ、XG、XGJ测试条件等（面板上有测试孔，比底座测试方便）30 ZPW-2000A系统构成 ZPW-2000A系统室内构成 接收器：用于接收本主轨道电路信号，并在检查所属调谐区短小轨道电路状态（XGJ、XGJH）条件下，动作本轨道电路的轨道继电器（GJ）另外，接收器还接收相邻区段小轨道电路的信号，向相邻区段提供小轨道电路状态（XG、XGH）条件 系统采用双机互相成对并联冗余方式