ZWA自动闭塞.ppt

1 辽辽 宁宁 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院 0416-3920744第四章第四章第四章第四章 ZPW-2000AZPW-2000A自动闭塞自动闭塞自动闭塞自动闭塞2 辽辽 宁宁 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院 0416-3920744 第一节第一节 ZPW-2000A ZPW-2000A 概述概述 ZPW-2000AZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞是在法国型无绝缘移频自动闭塞是在法国UM71UM71无绝缘轨道电路技术引进、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。中间的过渡产品是国产化基础上，结合国情进行的技术再开发。中间的过渡产品是WG-21AWG-21AZPW-2000AZPW-2000A和和UM-71UM-71及及WG-21AWG-21A比较在轨道电路传输安全性、传输长度、系统比较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。显著提高。该系统自该系统自19981998年开始研究。年开始研究。20002000年年1010月底，针对郑州局、南昌局接连两次发月底，针对郑州局、南昌局接连两次发生因钢轨电气分离式断轨，轨道电路得不到检查，客车脱轨的重大事故，该系生因钢轨电气分离式断轨，轨道电路得不到检查，客车脱轨的重大事故，该系统提出了解决统提出了解决“全程断轨检查全程断轨检查”等四项提高无绝缘轨道电路传输安全性的技术等四项提高无绝缘轨道电路传输安全性的技术创新方案，获得了铁道部运输局、科技司的肯定。创新方案，获得了铁道部运输局、科技司的肯定。20012001年，针对郑年，针对郑-武武UM71UM71轨道电路雨季多处轨道电路雨季多处“红光带红光带”，该系统围绕，该系统围绕“低道低道碴电阻道床雨季红光带碴电阻道床雨季红光带”问题，通过对轨道电路计算机仿真系统的开发，提出问题，通过对轨道电路计算机仿真系统的开发，提出了提高轨道电路传输性能的一系列技术方案，从理论和实践结合上实现了传输了提高轨道电路传输性能的一系列技术方案，从理论和实践结合上实现了传输系统的技术优化。系统的技术优化。20022002年年5 5月月2828日，该系统通过铁道部技术鉴定，确定推广应用。日，该系统通过铁道部技术鉴定，确定推广应用。20022002年年1010月月1717日至今，该系统对适用于地下铁道短调谐区日至今，该系统对适用于地下铁道短调谐区ZPW-2000ZPW-2000技术方案技术方案进行了运用试验，情况良好。进行了运用试验，情况良好。20062006年在沈阳铁路局长大线上长春年在沈阳铁路局长大线上长春四平间安装使用，效果很好四平间安装使用，效果很好20072007年长春年长春吉林间开通九台车站，吉林间开通九台车站，20082008年和年和20092009年陆续在各线使用。年陆续在各线使用。ZPW-2OOOAZPW-2OOOA无绝缘轨道电路由较为完备的轨道电路传输安全性技术及参数无绝缘轨道电路由较为完备的轨道电路传输安全性技术及参数优化的传输系统构成。优化的传输系统构成。3 辽辽 宁宁 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院 0416-3920744一、一、ZPW-2000ZPW-2000特点：特点：1 1、充分肯定、保持、充分肯定、保持UM71UM71和和WG-21AWG-21A无绝缘轨道电路整体结构上的优势。无绝缘轨道电路整体结构上的优势。2 2、解决了、解决了UM-71UM-71和和WG-21AWG-21A调谐区断轨检查问题，从而实现轨道电路全程断调谐区断轨检查问题，从而实现轨道电路全程断轨检查。轨检查。3 3、大大减少调谐区分路死区。、大大减少调谐区分路死区。4 4、通过测试参数实现对调谐单元断线故障的检查。、通过测试参数实现对调谐单元断线故障的检查。5 5、实现对拍频干扰的防护。、实现对拍频干扰的防护。6 6、通过对补偿电容等系统参数优化，提高了轨道电路传输长度。、通过对补偿电容等系统参数优化，提高了轨道电路传输长度。7 7、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。、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。8 8、轨道电路调整按固定轨道电路长度与允许最小道碴电阻方式进行。满足低、轨道电路调整按固定轨道电路长度与允许最小道碴电阻方式进行。满足低道砟电阻最大传输长度要求，又为一般长度轨道电路最大限度提供了调道砟电阻最大传输长度要求，又为一般长度轨道电路最大限度提供了调整裕度，提高了轨道电路工作稳定性。整裕度，提高了轨道电路工作稳定性。9 9、用、用SPTSPT国产铁路数字信号电缆取代法国国产铁路数字信号电缆取代法国ZCO3ZCO3电缆，减小铜芯线径，减少备电缆，减小铜芯线径，减少备用芯组，提高了传输距离，提高系统技术性能价格比，降低工程造价。用芯组，提高了传输距离，提高系统技术性能价格比，降低工程造价。1010、采用长钢包铜引接线取代、采用长钢包铜引接线取代75mm275mm2铜引接线，利于维修。铜引接线，利于维修。1111、系统中发送器采用、系统中发送器采用“N+1N+1”冗余，接收器采用成对双机并联运用，提高系冗余，接收器采用成对双机并联运用，提高系统可靠性，大幅度提高单一电子设备故障不影响系统正常工作的时间。统可靠性，大幅度提高单一电子设备故障不影响系统正常工作的时间。4 辽辽 宁宁 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院 0416-3920744二、二、ZPW2000AZPW2000A无绝缘轨道电路构成无绝缘轨道电路构成 由由2929米电气绝缘节、发送器、接收器、防雷组合、轨道继电器、传输电缆米电气绝缘节、发送器、接收器、防雷组合、轨道继电器、传输电缆等组成。如图：等组成。如图：1G（F1）调谐单元元调谐单元调谐单元空心线圈相当总长 10km匹 配变压器SPT电缆电缆模拟网络相当总长10km室内匹 配变压器 SPT电缆电缆模拟网络室外电缆模拟网络 SPT电缆匹 配变压器补偿电容 主轨道电路 调谐区（短小轨道电路）2000 mm3700mm/2空芯线圈机械绝缘节接收发送GJ接收站防雷站防雷站防雷/2（XGJ、XGJH）（XG、XGH）5 辽辽 宁宁 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院 0416-3920744一）室外部分：1调谐区（JESJES）按29m设计，实现两相邻轨道电路电气隔绝。2机械绝缘节由“机械绝缘节空心线圈”与调谐单元并接而成，其节特性与电气绝缘节相同3匹配变压器一般条件下，按0.251.0km道碴电阻设计，实现轨道电路与SPT传输电缆的匹配连接。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。5传输电缆SPT型铁路信号数字电缆，1.0mm，一般条件下，电缆长度按10km考虑。根据工程需要，传输电缆长度可按12.5 km、15 km考虑。6调谐区设备引接线采用3600mm、1600mm钢包铜引接线构成。用于BA、SVA、SVA等设备与钢轨间的连接 6 辽辽 宁宁 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院 0416-3920744二）室内部分：二）室内部分：1 1发送器发送器用于产生高精度、高稳定移频信号源。系统采用用于产生高精度、高稳定移频信号源。系统采用N+1N+1冗余设计。故障时，通过冗余设计。故障时，通过FBJFBJ接点转至接点转至“1”FS1”FS。2 2接收器接收器ZPW-2000AZPW-2000A型无绝缘轨道电路将轨道电路分为主轨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个部分，并将短小道电路和调谐区短小轨道电路两个部分，并将短小轨道电路视为列车运行前方主轨道电路的所属轨道电路视为列车运行前方主轨道电路的所属“延延续段续段”。3 3衰耗盒衰耗盒用于实现主轨道电路、小轨道电路的调整。用于实现主轨道电路、小轨道电路的调整。给出发送接收故障、轨道占用表示及发送、接收用给出发送接收故障、轨道占用表示及发送、接收用2424电源电压、发送功出电压、接收电源电压、发送功出电压、接收GJGJ、XGJXGJ测试测试条件。条件。4 4电缆模拟网络电缆模拟网络设在室内，按设在室内，按0.50.5、0.50.5、1 1、2 2、2 2、22km22km六段设计，六段设计，用于对用于对SPTSPT电缆的补偿，总补偿距离为电缆的补偿，总补偿距离为10km10km。7 辽辽 宁宁 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院 0416-3920744发送器发送器接收器接收器衰耗器4柱电源端子断路器3*18端子板8 辽辽 宁宁 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院 0416-3920744三、系统载频布置三、系统载频布置载频中心频率有载频中心频率有8 8个。个。1700Hz1700Hz、2000Hz2000Hz、2300Hz2300Hz、2600Hz2600Hz分成分成-1-1型和型和-2-2型。其型。其中中17001700和和23002300交替布置在下行线。交替布置在下行线。20002000和和26002600交替布置在上行线，交替布置在上行线，-1-1和和-2-2分开。站内电码化固定使用。分开。站内电码化固定使用。9 辽辽 宁宁 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院 0416-3920744四、控制信号频率：四、控制信号频率：10.3+n1.1Hz 10.3+n1.1Hz，n=0n=01717即：即：10.3 Hz10.3 Hz、11.4 Hz11.4 Hz、12.5 Hz12.5 Hz、13.6 Hz13.6 Hz、14.7 Hz14.7 Hz、15.8 Hz15.8 Hz、16.9 Hz16.9 Hz、18 Hz18 Hz、19.1 Hz19.1 Hz、20.2 Hz20.2 Hz、21.3 Hz21.3 Hz、22.4 Hz22.4 Hz、23.5 Hz23.5 Hz、24.6 Hz24.6 Hz、25.7 Hz25.7 Hz、26.8 Hz26.8 Hz、27.9 Hz27.9 Hz、29 Hz29 Hz频率偏差频率偏差ff：11Hz11Hz 第二节第二节 ZPW-2000AZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞系统电路原理型无绝缘移频自动闭塞系统电路原理一、电气绝缘节一、电气绝缘节 (一一)组成及作用组成及作用 电气绝缘节由调谐单元、空芯线圈及电气绝缘节由调谐单元、空芯线圈及29m29m钢轨组成。用于实现两相邻轨道电路钢轨组成。用于实现两相邻轨道电路间的电气隔离，即完成电气绝缘节的作用。间的电气隔离，即完成电气绝缘节的作用。（二）简要工作原理（二）简要工作原理电气绝缘节长电气绝缘节长2929米，在两端各设一个调谐单元（下称米，在两端各设一个调谐单元（下称BABA），对于较低频率轨），对于较低频率轨道电路（道电路（17001700、2000Hz2000Hz）端，设置）端，设置L1L1、C1C1两元件的两元件的F1F1型调谐单元；对于型调谐单元；对于较高频率轨道电路（较高频率轨道电路（23002300、2600Hz2600Hz）端，设置）端，设置L2L2、C2C2、C3C3三元件的三元件的F2F2型型调谐单元。见下图调谐单元。见下图10 辽辽 宁宁 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院 0416-3920744“f1”（f2）端BA的L1C1（L2C2）对“f2”（f1）端的频率为串联谐振，呈现较低阻抗（约数十毫欧姆），称“零阻抗”相当于短路，阻止了相邻区段信号进入本轨道电路区段，见图（C）左端（图（b）右端）。“f1”（f2）端的BA对本区段的频率呈现电容性，并与调谐区钢轨、SVA的综合电感构成并联谐振，呈现较高阻抗，称“极阻抗”（约2欧），相当于开路。以此减少了对本区段信号的衰耗。11 辽辽 宁宁 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院 0416-3920744（三）预备知识（三）预备知识1 1、构成电气绝缘节的基本电路包含有、构成电气绝缘节的基本电路包含有L-CL-C串联谐振电路、串联谐振电路、L-CL-C并联谐振电路，并联谐振电路，尚有部分电感、电阻串联并联电路尚有部分电感、电阻串联并联电路2 2、在电气绝缘节的两端，从钢轨通过引接线向、在电气绝缘节的两端，从钢轨通过引接线向BABA，对应于相邻区段的频率呈，对应于相邻区段的频率呈现为现为“零阻抗零阻抗”，约数十毫欧。由于引接线具有一定的电感，所以，约数十毫欧。由于引接线具有一定的电感，所以BABA呈一定呈一定的容性，进行补偿。以保证钢轨两端的的容性，进行补偿。以保证钢轨两端的“零阻抗零阻抗”。3 3、几个基本电路、几个基本电路（1）L-C串联电路电抗曲线：阻抗曲线：串联谐振电路的基本特征：串联谐振电路的基本特征：谐振时，电路阻抗最小且为纯电阻。谐振时，电路阻抗最小且为纯电阻。谐振时，电路的电抗为零，谐振时，电路的电抗为零，X=0X=0，感抗和容抗相等并且等于电路的特性阻抗。，感抗和容抗相等并且等于电路的特性阻抗。谐振时，电路中的电流最大，且与外加电源电压同相。谐振时，电路中的电流最大，且与外加电源电压同相。谐振时，电感电压与电容电压大小相等、相位相反。其大小为电源电压的谐振时，电感电压与电容电压大小相等、相位相反。其大小为电源电压的Q Q倍倍谐振时，电路的无功功率为零，电源供给电路的能量全部消耗在电阻上。谐振时，电路的无功功率为零，电源供给电路的能量全部消耗在电阻上。在谐振点在谐振点f0f0处，阻抗为纯电阻最小处，阻抗为纯电阻最小R R。12 辽辽 宁宁 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院 0416-3920744（2）LC并联电路电抗曲线：阻抗曲线：并联谐振电路的基本特征特点：谐振时，电路阻抗最大且为纯电阻，谐振时，电路中的电流最小，且与外加电源电压同相。谐振时，电感支路电流与电容支路电流大小近似相等。其大小为电源总电流的Q倍。谐振时，若电源为电流源，电源供给电路的电压最高。在谐振点f0处，阻抗为纯电阻最大R13 辽辽 宁宁 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院 0416-3920744（3 3）LCLC串并联电路串并联电路1 1电抗曲线电抗曲线阻抗曲线阻抗曲线谐振特点：谐振特点：在在f02f02处有一串联谐振点（零点），阻抗最小，为处有一串联谐振点（零点），阻抗最小，为L1C1L1C1串联谐振点。串联谐振点。在在f01f01处有一并联谐振点（极点），阻抗最大，为电感处有一并联谐振点（极点），阻抗最大，为电感LvLv与与L1C1L1C1构成的等效电构成的等效电容容LCLC串并联基本串并联基本 14 辽辽 宁宁 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院 0416-3920744（4 4）LCLC串并联电路串并联电路2 2电抗曲线电抗曲线阻抗曲线阻抗曲线谐振特点：谐振特点：在在f01f01处有一串联谐振点（零点），阻抗最小，为处有一串联谐振点（零点），阻抗最小，为L2 C2L2 C2串联谐振点。串联谐振点。在在f02f02处有一并联谐振点（极点），阻抗最大，为电感处有一并联谐振点（极点），阻抗最大，为电感LvLv与与L2C2L2C2构成的等效电构成的等效电感感15 辽辽 宁宁 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院 0416-3920744（四）（四）BABA工作稳定性工作稳定性在在BABA制作过程中考虑了以下方面：制作过程中考虑了以下方面：为降低温度系数，间隙垫有环氧薄片，其厚度约为：为降低温度系数，间隙垫有环氧薄片，其厚度约为：1700Hz 4.35mm 2000Hz 3.35mm1700Hz 4.35mm 2000Hz 3.35mm2300Hz 1.15mm2300Hz 1.15mm 2600Hz 1.09mm 2600Hz 1.09mm1.1.电感电感L1L1、L2L2采用采用U U行磁性瓷，行磁性瓷，U U型磁性瓷上下固定采用了金属弹簧方式。当型磁性瓷上下固定采用了金属弹簧方式。当温度升高时，弹簧拉力减弱，使电感增加受到一定程度抵消。温度升高时，弹簧拉力减弱，使电感增加受到一定程度抵消。2.2.电容选择时保证应具有温度系数小，工作稳定，损耗角小，高频工作可靠的电容选择时保证应具有温度系数小，工作稳定，损耗角小，高频工作可靠的特点。特点。3.3.为了减少高频下的电阻，电感线圈选用多股电磁线绕制。为了减少高频下的电阻，电感线圈选用多股电磁线绕制。3600mm3600mm，1600mm1600mm钢包铜引接线与钢轨采用塞钉连接方式，接触电阻钢包铜引接线与钢轨采用塞钉连接方式，接触电阻5050（五）（五）调谐单元调谐单元BABA断线的检查断线的检查调谐区工作较为稳定。利用调谐单元调谐区工作较为稳定。利用调谐单元BABA断线对本区段频率信号绝缘节阻抗降断线对本区段频率信号绝缘节阻抗降低，对相邻区段频率信号绝缘节阻抗升高的原理，用调谐区轨道电路工作低，对相邻区段频率信号绝缘节阻抗升高的原理，用调谐区轨道电路工作门限值即可实现对门限值即可实现对BABA断线的检测。断线的检测。经试验测量可知：经试验测量可知：1 1送端送端BABA断线断线,接收端电压降低约接收端电压降低约50%50%2 2受端受端BABA断线断线,接收端电压升高约接收端电压升高约500500700%700%接收器参数轨出接收器参数轨出1 1和轨出和轨出2 2两项变化设置接收门限进行检测。两项变化设置接收门限进行检测。(测试参数故障分测试参数故障分析讲授析讲授)16 辽辽 宁宁 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院 0416-3920744（六）空芯线圈（六）空芯线圈1 1、空芯线圈、空芯线圈SVASVA结构特点结构特点SVASVA由直径由直径1.53mm1.53mm、1919股电磁线绕制，截面为股电磁线绕制，截面为35mm235mm2。在。在2020时，以时，以1592Hz1592Hz信号测试，电感量为：信号测试，电感量为：L L33H33H，电阻值为，电阻值为25mR14m25mR14m。直流电阻为。直流电阻为R0R04.50.5m4.50.5m。铜线敷有耐高温的玻璃丝包。铜线敷有耐高温的玻璃丝包。SVASVA设有中心线，每半个线圈可通过设有中心线，每半个线圈可通过100100安培电流。即在安培电流。即在100100安不平衡电流或安不平衡电流或200200安中点流出牵引电流情况下可以长期工作。在安中点流出牵引电流情况下可以长期工作。在500500安安4 4分钟的不平衡电流下分钟的不平衡电流下（或中心点通过（或中心点通过10001000安平衡电流下），安平衡电流下），SVASVA均可正常工作。由于没有铁心，大均可正常工作。由于没有铁心，大电流情况下，不存在磁路饱和问题。电流情况下，不存在磁路饱和问题。2 2、SVASVA的提出：的提出：电力牵引区段，采用扼流变压器沟通和平衡牵引电流回流，由于要通过较大牵电力牵引区段，采用扼流变压器沟通和平衡牵引电流回流，由于要通过较大牵引电流，在牵引电流不平衡条件下，不能使扼流变压器饱和，因此变压器体积引电流，在牵引电流不平衡条件下，不能使扼流变压器饱和，因此变压器体积大、重量大、维修工作量大等缺点。但是起到了平衡一次牵引电流的作用。在大、重量大、维修工作量大等缺点。但是起到了平衡一次牵引电流的作用。在无绝缘轨道电路区段，在每一个轨道电路区段也必须设置一个对无绝缘轨道电路区段，在每一个轨道电路区段也必须设置一个对50Hz50Hz形成较形成较低的阻抗，对不平衡电流电势起到短路、平衡作用的空芯线圈。低的阻抗，对不平衡电流电势起到短路、平衡作用的空芯线圈。该线圈若设在调谐区中间，适当确定参数，并可起到改善调谐区阻抗作用。该该线圈若设在调谐区中间，适当确定参数，并可起到改善调谐区阻抗作用。该线圈也可用作复线区段，上下行线路间等电位连接、渡线绝缘两端牵引电流平线圈也可用作复线区段，上下行线路间等电位连接、渡线绝缘两端牵引电流平衡以及防雷接地等作用。衡以及防雷接地等作用。17 辽辽 宁宁 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院 0416-39207443 3、空芯线圈、空芯线圈SVASVA作用作用（1 1）平衡牵引电流回流）平衡牵引电流回流SVASVA设置在设置在2929米长调谐区两个调谐单元的中间，由于它对米长调谐区两个调谐单元的中间，由于它对于于50Hz50Hz牵引电流呈现甚小的交流阻抗（约牵引电流呈现甚小的交流阻抗（约10m10m），故能起到），故能起到对不平衡牵引电流电动势的短路作用，见下图对不平衡牵引电流电动势的短路作用，见下图由于由于SVASVA对牵引电流的平衡作用，减小了工频谐波对轨道电对牵引电流的平衡作用，减小了工频谐波对轨道电路设备的影响。路设备的影响。（2 2）作抗流变压器见下图）作抗流变压器见下图如在道岔斜股绝缘两侧各装一台如在道岔斜股绝缘两侧各装一台SVASVA，二中心线连接。，二中心线连接。应该指出，应该指出，SVASVA作抗流变压器时，其总电流作抗流变压器时，其总电流 200200安（长时间通电安（长时间通电（3 3）对于上、下行线路间的两个）对于上、下行线路间的两个SVASVA中心线可做等电位连接。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。一方面平衡线路间牵引电流，一方面可保证维修人员安全。（4 4）SVASVA参与调谐区的工作，在调谐区中不能把它简单作为一参与调谐区的工作，在调谐区中不能把它简单作为一个低阻值分路电抗进行分析，而应将其作为并联谐振槽路的组成个低阻值分路电抗进行分析，而应将其作为并联谐振槽路的组成部分。部分。SVASVA参数的适当选择，可为谐振槽路提供一个较为合适的参数的适当选择，可为谐振槽路提供一个较为合适的Q Q值，保证调谐区工作的稳定性。值，保证调谐区工作的稳定性。（5 5）做调谐区两端设备纵向防雷的接地连接）做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，通过当复线区段设有完全横向连接线时，通过SVASVA中心点直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接接入地线。当设有简单横向连接或无横向连接的SVASVA中心点，则经过防雷元件接地中心点，则经过防雷元件接地 18 辽辽 宁宁 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院 0416-3920744二、匹配变压器二、匹配变压器1 1、组成及作用、组成及作用由防雷单元由防雷单元F F、两个电容、两个电容C1C1和和C2C2、变压器、变压器T1T1及补偿电感及补偿电感L1L1组成。用于实现轨道组成。用于实现轨道电路与电路与SPTSPT数字信号电缆的匹配连接。数字信号电缆的匹配连接。2 2、电路分析、电路分析见下图见下图V1V2V1V2经调谐单元端子接至轨道，经调谐单元端子接至轨道，L1L2L1L2经经SPTSPT电缆接至室内。电缆接至室内。（1 1）考虑到）考虑到1.0 km1.0 km道碴电阻，并兼顾低道碴电阻道床，该变压器变比优选道碴电阻，并兼顾低道碴电阻道床，该变压器变比优选为为9 9：1 1（2 2）钢轨侧电路中，串联接入二个）钢轨侧电路中，串联接入二个16V16V，4700F4700F电解电容（电解电容（C1C1、C2C2）该二电）该二电容按相反极性串接，构成无极性联结，起到隔直流通交流的作用。保证该容按相反极性串接，构成无极性联结，起到隔直流通交流的作用。保证该设备在直流电力牵引区段运用中，不致因直流成分造成匹配变压器磁路饱设备在直流电力牵引区段运用中，不致因直流成分造成匹配变压器磁路饱和。和。（3 3）F F为匹配变压器的雷电横向防护元件。为匹配变压器的雷电横向防护元件。该压敏电阻选择该压敏电阻选择75V75V防护等级。防护等级。（4 4）10mH10mH的电感的电感L1L1用作用作SPTSPT电缆表现出容性的补偿。同时，与匹配变压器相电缆表现出容性的补偿。同时，与匹配变压器相对应处轨道被列车分路时，它可作为一个阻抗（对应处轨道被列车分路时，它可作为一个阻抗（1700Hz1700Hz时约为时约为106.8106.8）。）。19 辽辽 宁宁 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院 0416-3920744三、补偿电容三、补偿电容1 1、问题提出、问题提出由于由于60kg60kg重重1435mm1435mm轨距的钢轨电感为轨距的钢轨电感为1.3H/m1.3H/m。同时每米约有几个。同时每米约有几个pfpf电容。对电容。对于于170017002300Hz2300Hz的移频信号，钢轨呈现较高的感抗值。该值大大高于道碴电的移频信号，钢轨呈现较高的感抗值。该值大大高于道碴电阻时，对轨道电路信号的传输产生较大的影响。阻时，对轨道电路信号的传输产生较大的影响。为此，采取分段加补偿电容为此，采取分段加补偿电容的方法，减弱电感的影响。其补偿原理可理解为将每补偿段钢轨的方法，减弱电感的影响。其补偿原理可理解为将每补偿段钢轨L L与电容与电容C C视视为串联谐振，见图以此在补偿段入口端为串联谐振，见图以此在补偿段入口端（A A、B B）取得一个趋于电阻性负载）取得一个趋于电阻性负载R R。并在出口端（。并在出口端（C C、D D）取得一个较高的）取得一个较高的输出电平。输出电平。2 2、补偿电容作用、补偿电容作用（1 1）大大的提高了轨道电路的传输距离。）大大的提高了轨道电路的传输距离。（2 2）保证接收端信号有效信干比。）保证接收端信号有效信干比。由于轨道电路加补偿电容后趋于阻性，改善由于轨道电路加补偿电容后趋于阻性，改善了轨道电路信号传输，加大了轨道入口端短路电流，减小了送受电端钢轨电流了轨道电路信号传输，加大了轨道入口端短路电流，减小了送受电端钢轨电流比，从而保证了轨道电路入口端信号、干扰比，改善了接收器和机车信号的工比，从而保证了轨道电路入口端信号、干扰比，改善了接收器和机车信号的工作。作。（3 3）实现了对断轨状态的检查。）实现了对断轨状态的检查。（4 4）保证了钢轨同侧两端接地条件下，轨道电路分路及断轨检查性能。）保证了钢轨同侧两端接地条件下，轨道电路分路及断轨检查性能。3 3、补偿电容参数、补偿电容参数经过系统参数优化，不同载频中心频率采用不同的电容参数，经过系统参数优化，不同载频中心频率采用不同的电容参数，1700Hz1700Hz：55F5%55F5%；2000Hz2000Hz：50F5%50F5%；2300Hz2300Hz：46F546F5 20 辽辽 宁宁 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院 0416-39207444 4、补偿电容设置、补偿电容设置 过去过去UM71UM71和和WG-21AWG-21A自动闭塞，曾采取每自动闭塞，曾采取每100100米补偿一次，根据米补偿一次，根据1.5km1.5km道道碴电阻、兼顾碴电阻、兼顾170017002600Hz2600Hz载频，选取补偿电容容量为载频，选取补偿电容容量为33F33F，轨道电路两端，轨道电路两端电容设置采用电容设置采用“半截距法半截距法”。轨道电路极限长度可以达到。轨道电路极限长度可以达到10501050米，对保证米，对保证UM71UM71和和WG-21AWG-21A无绝缘轨道电路传输长度有一定的效果。但是沈阳铁路局内无绝缘轨道电路传输长度有一定的效果。但是沈阳铁路局内闭塞分区长度平均闭塞分区长度平均14001400米，一个闭塞分区仍需两段轨道电路构成，中间装设中米，一个闭塞分区仍需两段轨道电路构成，中间装设中继点。继点。结合国情，我国轨道电路道碴电阻标准已改为结合国情，我国轨道电路道碴电阻标准已改为1.0km1.0km，而且南方隧道及特殊，而且南方隧道及特殊线路都存在低道碴电阻的情况，一般认为补偿电容容量与载频频率、道碴电阻线路都存在低道碴电阻的情况，一般认为补偿电容容量与载频频率、道碴电阻低端数值、电容设置方式、设置密度、轨道电路传输作用要求等有关。低端数值、电容设置方式、设置密度、轨道电路传输作用要求等有关。补偿电容的安装方法是按照等间距设置补偿电容的方法。其具体方法如下：补偿电容的安装方法是按照等间距设置补偿电容的方法。其具体方法如下：表示等间距长度：轨道电路两端调谐单元与第一个电容距离为表示等间距长度：轨道电路两端调谐单元与第一个电容距离为/2/2。计算公式：计算公式：=L/Nc=L/Nc，其中，其中，L L：轨道电路两端调谐单元的距离（并非轨道电路长）。：轨道电路两端调谐单元的距离（并非轨道电路长）。NcNc：根据优选设计确定的补偿电容数量。：根据优选设计确定的补偿电容数量。安装允许误差安装允许误差0.5m0.5m。21 辽辽 宁宁 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院 0416-3920744四、发送器四、发送器（一）作用（一）作用1.1.产生高精度、高稳定、足够功率的产生高精度、高稳定、足够功率的1818种低频控制信号和种低频控制信号和8 8种载频（上下行各种载频（上下行各四种）的移频信号。四种）的移频信号。2.2.实现轨道电路发送电平的调整。实现轨道电路发送电平的调整。3.3.对移频信号特征进行自检测，故障时给出报警实现向对移频信号特征进行自检测，故障时给出报警实现向“+1”+1”冗余设备的转换。冗余设备的转换。（二）端子及其使用二）端子及其使用1 1、电源端子、电源端子D D 地线；地线；+24-1+24V+24-1+24V电源外引入线；电源外引入线；24-2 24-2 载频编码用载频编码用24V24V电源（电源（1FS1FS除除外）外）024-1 024024-1 024电源外引入线；电源外引入线；024-2 024-2 备用。备用。2 2、载频端子、载频端子1700 2000 2300 26001700 2000 2300 2600（载频中心频率）（载频中心频率）-1 -2-1 -2（两个型号选择）配合使用。（两个型号选择）配合使用。3 3、低频信号控制端子、低频信号控制端子F1-F18 F1-F18 （29Hz-10.3Hz29Hz-10.3Hz）低频编码选择线）低频编码选择线4 4、输出电平调整端子、输出电平调整端子1 15 5、9 9、1111、12 12（通过不同连接有（通过不同连接有1010个输出电平级别）个输出电平级别）5 5、输出端子、输出端子 S1S1、S2S26 6、测试端子、测试端子 T1T1、T2T27 7、外接、外接FBJFBJ（发送报警继电器端子）（发送报警继电器端子）FBJ-1 FBJ-2FBJ-1 FBJ-222 辽辽 宁宁 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院 0416-392074423 辽辽 宁宁 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院 0416-3920744（三）原理框图及简单工作原理三）原理框图及简单工作原理1 1原理框图如图原理框图如图载频编码条件、载频编码条件、低频编码条件，低频编码条件，以反码形式分别以反码形式分别送入两套微处理送入两套微处理器器CPU1CPU1、CPU2CPU2中，其中中，其中CPU1CPU1控控制制“移频发生器移频发生器”产生低频控制产生低频控制信号为信号为FcFc的的FSKFSK移频信号。移频移频信号。移频键键至轨道安全与门FBJ滤波控制输出功出检测功出检测频率检测频率检测控制输出控制与门FBJ24VVV载频编码条件低频编码条件移频发生器CPU1CPU1图：通用型发送器原理框图至1发送功放FSK控信号控信号FSKFSK分别送回分别送回CPU1CPU1、CPU2CPU2进行频率的反馈检测。若检测结果符合要进行频率的反馈检测。若检测结果符合要求后，求后，CPU1CPU1和和CPU2CPU2即产生控制输出信号即产生控制输出信号(2KHz(2KHz方波方波)，经，经“控制与门控制与门”使使“FSK”FSK”信号送至信号送至“滤波滤波”环节，实现方波环节，实现方波正弦波变换。经过滤波、功正弦波变换。经过滤波、功放的输出信号放的输出信号FSKFSK，第二次送回两，第二次送回两CPUCPU进行功出电压反馈检测。若两进行功出电压反馈检测。若两CPUCPU对对FSKFSK信号的低频、载频和幅度特征检测符合要求后信号的低频、载频和幅度特征检测符合要求后,第二次产生控制信号，控第二次产生控制信号，控制安全与门打开使发送报警继电器制安全与门打开使发送报警继电器FBJFBJ励磁，励磁，FBJFBJ接点条件控制接点条件控制FSKFSK信号输出信号输出至轨道。当发送输出端短路时，经检测使至轨道。当发送输出端短路时，经检测使“控制与门控制与门”有有10S10S的关闭（装死或的关闭（装死或称休眠保护）。称休眠保护）。24 辽辽 宁宁 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院 0416-39207442 2、微处理器、可编程逻辑器件及作用：、微处理器、可编程逻辑器件及作用：采用双采用双CPUCPU、双软件、双套检测电路、闭环检查、双软件、双套检测电路、闭环检查CPUCPU采用采用80C19680C196，其中，其中CPU1CPU1控制产生移频信号。控制产生移频信号。CPU1CPU1、CPU2CPU2还担负着移频还担负着移频输出信号的低频、载频及幅度特征的检测等功能；输出信号的低频、载频及幅度特征的检测等功能；FPGAFPGA可编程逻辑器件，由它构成移频发生器，并行可编程逻辑器件，由它构成移频发生器，并行I/OI/O扩展接口、频率计数器扩展接口、频率计数器等。等。3 3、低频和载频编码条件的读取、低频和载频编码条件的读取低频和载频编码条件读取时，保证模拟信号和数字信号的隔离，为了消除配线低频和载频编码条件读取时，保证模拟信号和数字信号的隔离，为了消除配线干扰采用干扰采用“功率型功率型”电路。电路。该图所示为该图所示为CPUCPU对对1818种低频或种低频或8 8种载频编码条件的读取电路。种载频编码条件的读取电路。根据根据“编码继电器接点条件编码继电器接点条件”接入接入“编码条件电源编码条件电源”（+24V+24V）考虑故障考虑故障安全，电路中设置了读取光耦、控制光耦。由安全，电路中设置了读取光耦、控制光耦。由B B点送入方波信号，点送入方波信号，当当+24V+24V编码条件电源构通时，即可从编码条件电源构通时，即可从“读取光耦读取光耦”受光器受光器A A点获得与点获得与B B点点相位相同的方波信号，送至相位相同的方波信号，送至CPUCPU，实现编码条件的读取。，实现编码条件的读取。“控制光耦控制光耦”与与“读取光耦读取光耦”的设置，的设置，实现了对电路元件故障的动态检查。任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一光耦的发光源，受光器发生短线或击穿等故障时，穿等故障时，“读取光耦读取光耦”A A点都得不点都得不到动态的交流信号。以此实现故障到动态的交流信号。以此实现故障安安全。全。25 辽辽 宁宁 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院 0416-39207444 4、移频信号产生、移频信号产生低频、载频编码条件通过并行低频、载频编码条件通过并行I/OI/O接口分别送到两个接口分别送到两个CPUCPU后，首先判断该条件后，首先判断该条件是否有，且仅有一路。满足条件后，是否有，且仅有一路。满足条件后，CPU1CPU1通过查表得到该编码条件所对应的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，产生相应上下边频数值，控制移频发生器，产生相应FSKFSK信号。并由信号。并由CPU1CPU1进行自检，进行自检，由由CPU2CPU2进行互检，条件不满足，将由两个进行互检，条件不满足，将由两个CPUCPU构成故障报警。构成故障报警。为保证为保证“故障故障安全安全”，CPU1CPU1、CPU2CPU2及用于及用于“移频发生器移频发生器”的的“可编程逻辑可编程逻辑器件器件”分别采用各自独立的时钟源。分别采用各自独立的时钟源。经检测后，两经检测后，两CPUCPU各产生一个控