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1、ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞系统 第一节 自动闭塞简介 目前，沈阳铁路局管内采用的行车闭塞方法主要有半自动闭塞和自动闭塞两种。 半自动闭塞由人工办理闭塞手续，列车凭出站信号机的允许信号显示出发，出站信号机在列车出发后自动关闭，列车到达接车站经人工确认整列到达后办理到达复原，解除闭塞。半自动闭塞利用车站来隔离列车，即两站间的区间同时只允许一列列车运行。半自动闭塞具有设备简单、使用方便、维修容易、投资少、安装快等优点，得到了广泛采用。采用半自动闭塞，虽然在一定程度上保证了行车安全，但不能充分发挥铁路线路(尤其是双线)的能力。而且由于区间没有空闲检查设备，须由人工确认列车的整列到达，而且事
2、故复原的安全操作得不到保证，所以行车安全程度不高，并影响运输效率。自动闭塞是根据列车运行及有关闭塞分区状态，自动变换通过信号机显示而司机凭信号的显示行车的闭塞方法，它是一种较先进的行车闭塞方法。自动闭塞是在列车运行过程中自动完成闭塞作用的。双线单方向自动闭塞如图所示，它将一个区间划分为若干小段闭塞分区在每个闭塞分区的起点都装设通过信号机用以防护其后方的闭塞分区。每个闭塞分区内都装设轨道电路(或计轴器等列车检测设备)，通过轨道电路将列车和通过信号机的显示联系起来，根据列车运行及有关闭塞分区的状态使通过信号机的显示自动变换。因为闭塞作用的完成不需要人工操纵，故称为自动闭塞。97图8-1 双线单方向
3、自动闭塞示意图3闭塞分区15一、自动闭塞的提点 自动闭塞不需要办理闭塞手续,并可开行追踪列车，既保证了行车安全，又提高了运输效率。和半自动闭塞方式相比，自动闭塞有以下优点: (1)由于两站间的区间允许续行列车追踪运行，就大幅度地提高了行车密度，显著地提高区间通过能力。 (2)由于不需要办理闭塞手续，简化了办理接发列车的程序，因此既提高了通过能力，又大大减轻了车站值班人员的劳动强度； (3)由于通过信号机的显示能直接反映运行列车所在位置以及线路的状态，因而确保了列车在区间运行的安全。 由于自动闭塞具有明显的技术经济效果，所以广泛应用于各国铁路(尤其是双线铁路)。更由于自动闭塞便于和列车自动控制、
4、行车指挥自动化等系统相结合，它已成为现代铁路必不可少的基础设备。 二、自动闭塞的基本原理 自动闭塞通过轨道电路(或计轴器等列车检测设备)自动地检查闭塞分区的占用情况，根据轨道电路的占用和空闲状态，通过信号机自动地变换其显示，以指示列车运行。 如图所示为四显示自动闭塞原理图。通过信号机的不同显示是调整列车运行的命令。 四显示自动闭塞通过信号机的显示意义是：一个绿色灯光准许列车按规定速度运行，表示运行前方至少有三个闭塞分区空闲。一个黄色灯光要求列车注意减速运行，表示运行前方有一个闭塞分区空闲。一个绿色灯光和一个黄色灯光-注意运行，表示运行前方有两个闭塞分区空闲。一个红色灯光，列车应在该信号机前停车
5、； 通过信号机平时显示绿灯，即“定位开放式”，只有当列车占用该信号机所防护的闭塞分区或线路发生断轨、塌方等故障时才显示红灯停车信号。 每架通过信号机处为一个信号点，信号点的名称以通过信号机命名。例如；通过信号“1”处就称为“1”信号点。通过信号机所防护的闭塞分区及轨道电路都以通过信号机命名。现以下图为例说明自动闭塞的工作原理： 图8-2 自动闭塞的工作原理13577GJ5GJ7GJ3GJ5GJ7GJ1GJ3GJ5GJ当列车进入7G闭塞分区时，7G闭塞分区的轨道电路被列车车轮分路，轨道继电器7GJ落下。控制通过信号机7显示红灯。由于7GJ落下，作为编码条件产生控制信息发向5轨道，5信号点接收设备
6、的5GJ吸起，5GJ和7GJ的条件控制通过信号机5显示黄灯。同时5GJ和7GJ的接点作为编码条件产生控制信息发向3轨道，3信号点接收设备的3GJ吸起，3GJ、5GJ和7GJ的条件控制通过信号机3显示绿灯和黄灯。3GJ、5GJ和7GJ作为编码条件产生控制信息发向1轨道，1信号点接收设备的1GJ吸起，1GJ、3GJ和5GJ的条件控制通过信号机1显示绿。通过对四显示动闭塞基本原理的叙述，可得出以下几点结论： (1)通过信号机的显示是随着列车运行的位置而自动改变的。当显示黄灯时，列车运行前方只有个闭塞分区空闲；当显示绿灯和黄灯时，列车运行前方有两个闭塞分区空闲；当显示绿灯时，列车运行前方至少有三个闭塞
7、分区空闲。 (2)通过信号机的禁止信号红灯显示，是利用轨道电路，传送的；而其它的显示信息可以利用轨道电路，也可利用架空线或电缆传送。对于现在的自动闭塞必须传递多种信息。 (3)若利用轨道电路传送信息，在每个信号点处不但有接收本信号点信息的接收设备，同时还须有向前方信号点发送信息的发送设备。 虽然自动闭塞有不少制式。但是它们有着共同的特点，即大多是以轨道电路为基础构成的，也就是说是采用轨道电路来传输信息的。 三、自动闭塞的技术要求 根据自动闭塞的工作特点，它必须满足下列技术要求： 1自动闭塞区段的通过信号机；应不间断地检查所防护的闭塞分区的空闲及占用情况。 2自动闭塞设备应满足以下要求：当闭塞分
8、区被占用或采用轨道电路传输信息的设备失效时，防护该闭塞分区的通过信导机应自动关闭。在双方向运行的区段，不得改变运行方向，在双向运行的自动闭塞区段，当一个方向的出站及通过信号机开放后，则相反方向的出站及通过信号机应不能开放，其反方向通过信号机应在灭灯状态；在双向运行的自动闭塞区段，当设备故障、错误办理或外电干扰时，应不出现敌对发车；当进站或通过信号机灭灯时，其前方一架通过信号机应自动显示红灯。 3.自动闭塞通过信号机应采用经常点灯方式。 4当采用轨道电路传输信息时，除符合轨道电路技术标淮外，并应满足以要求：轨道电路极限长度应尽量满足最大闭塞分区长度，其设计传输长度应不大于计算长度的80%；自动闭
9、塞应有与本轨道电路信息相同的连续式机车信号，当技术发展信息需要量增多，本指式难以满足要求时，可叠加其它信息，应具备抗迷流、抗交流和直流断续干扰、抗邻线及其它干扰的防护性能；当轨道电路的钢轨绝缘破损时，通过信号机不应错误地显示允许信号；必须采用闭路式轨道电路。 5自动闭塞通过信号机的设置,除应满足列车牵引计算规程的有关规定外，还需具备队以下条件：自动闭塞运行间隔时分的选定，应满足运量要求，按牵引计算求得的最佳运行间随时分确定、其运行间隔时分按三个闭塞分区排列，列车应经常在绿灯下运行。当采用四显示自动闭塞时，可按有关规定执行。 在排列通过信号机时，根据具体情况允许将确定的运行时隔增减1分钟。当遇有
10、长大上坡道或从编组站、区段站发车，按确定的运行时隔不能满足划分三个闭塞分区要求时,可按两个闭塞分区划分，但确定的运行时隔不得增减。其运行时隔应包括司机确认信号时间(15s)；三显示自动闭塞分区最小长度，应满足列车制动距离，机车信号、自动停车和周期报警动作过程中(动作时间为18s)列车的走行距离，应不小于1200m。但采用8min运行间隔时，不小于1000m,进站信号机前方第一个闭塞分区长度。般不大于1500m；在车站正线上信号机之间的距离均应满足自动闭塞分区规定要求。 6.自动闭塞信号显示的应变时间下应大于2s。 7三显示自动闭塞信息量应不少于4个信息。 8自动闭塞系统应设监测、报警设备，其设
11、备不应参与自动闭塞设备工作。当监测和报警设备发生故障时，应保证不影响自动闭塞设备正常动作。监测和报警设备应能自动监督自动闭塞设备的完整状态。 9自动闭塞防雷措施，应符合有关规定。 10当电源电压额定值波动10一15时，自动闭塞设备应能正常工作。 四、自动闭塞的分类 自动闭塞的分类般是根距运营上和技术上的特征来进行的。 (一)按行车组织方法分类 自动闭塞按行车组织方法可分为单线双向自动闭塞、双线单向自动闭塞和双线双向自动闭塞。 在单线区段，因只有一条线路，所以既要运行上行列车，又要运行下行列车为了调整双方向列车的运行，在线路的两侧都要装设通过信号机，这种自动闭塞称为单线双向自动闭塞。 在双线区段
12、，一般采用列车的单方向运行方式，即一条铁路线路只允许上行列车运行，而另一条铁路线路只允许下行列车运行。为此，对于每一条铁路线路仅在一侧装设通过信号机，这样的自动闭塞称为双线单向自 动闭塞。为了充分发挥铁路线路的运输能力，在双线区段的每一条线路上都能双方向运行列车，这样的自动闭塞称为双线双向自动闭塞。反方向运行的列车是按机车信号的显示作为行车的命令，即此时以机车信号作为主体信号。 双线单向自动闭塞，只防护列车的尾部，而单线或双线的双向自动闭塞，必须对列车的尾部和头部两个方向进行防护。为了防止两方向的列车正面冲突，平时规定一个方向的通过信号机亮灯，另一个方向的通过信号机灭灯(或双线区段另一个方向的
13、机车信号没有信息)，只有在需要改变运行方向，而且在区间空闲的条件下，由车站值班员办理一定的手续后才能允许反方向的列车运行。 (二)按通过信号机的显示制式分类 自动闭塞按通过信号机的显示制式可分为三显示自动闭塞和四显示自动闭塞。 三显示自动闭塞的通过信号机具有三种显示，能预告列车前方两个闭塞分区的状态。三显示自动闭，当通过信号机所防护的闭塞分区被列车占用时显示红灯；仅它所防护的闭塞分区空闲时显示黄灯；其后方有两个及以上的闭塞分区空闭时显示绿灯。 通过信号机显示红灯，除其所防护的闭塞分区被占用外，也可能是该分区设备发生故障，或该闭塞分区线路发生障碍，或系后方相邻的一架通过信号机的红灯灯泡断丝而引起
14、的灯光转移。考虑到自动闭塞区段一般列车密度较大，如果列车长时间在显示停车信号的通过信号机前停车，将会造成整个区段列车运行秩序的紊乱。因此，为了既保证行车安全；又考虑运输效率，规定除确认运行前方闭塞分区内有列车时不得进入并鸣笛一长声外，列车可在显示红灯的通过信号机前停车两分钟，该信号机仍末显示进行的信号时，以不超过20kmh的速度继续运行至下一架通过信号机。这样，一方面须先停车两分钟，以便当前行列车被迫停车时，本列车可设好防护；另一方面，本列车以遇到随时停车的速度继续运行，以便万一发现危险时还能及时停车，这就保证了列车即使进入已有列车或线路发生故障的闭塞分区；仍不致发生危险。应指出，列车驶入该闭
15、塞分区内，必须在整个闭塞分区内限速运行，一直到机车越过次一架通过信号机后，才能按该信号机显示的要求运行。 对位于长大上坡道上的通过信号机，当铁路局规定的货物列车停车后启动困难时；在该信号机上装设容许信号蓝色和红色灯光，此时准许列车不停车，以不超过20kmh速度越过该显示红灯的通过信号机。 三显示自动闭塞，能使列车经常按规定速度在绿灯下运行，并能得到前方一架通过信号视机显示的预告，基本上能满足运行要求，又能保证行车安全，由此提速钱的自动闭塞区段得到广泛的应用； 列车运行在三显示自动闭塞区段，越过显示黄灯的通过信号机时开始减速；至次架显示红灯的通过信号机前停车，因此要求每个闭塞分区的长度绝对不能小
16、于列车的制动距离。随着列车速度和密度的不断提高，在某些繁忙的客货混运区段，各种到车运行的速度和制动距离相差很大，如市郊列车等需经常停车，且制动距离短，要求实现最小运行间隔，闭塞分区长度越短越好，而高速客车、重载货车制动距离长，闭塞分区长度又不能太短。三显示自动闭塞不能解决这一矛盾，提高区间通过能为的最好方法是采用四显示自动闭塞。 四显示自动闭塞是在三显示自动闭塞的基础上增加一种黄绿显示。他能预告列车运行前方三个闭塞分区的状态，规定高速列车以规定的速度越过绿黄显示后必须减速，以便列车在抵达黄灯显示下运行时不大于规定的黄灯允许速度，保证在显示红灯的通过信号机前停车；而对于低速、制动距离短的列车越过
17、黄绿显示后不减速。由于增加了黄绿显示，就圆满地解决了上述矛盾。 (三)按信息传递方式分类 自动闭塞按信息传递方式可分为有线路自动闭塞和无线路自动闭塞。有线路自动闭塞以架空线路电缆电路传递信息，设备不复杂，但投资较大。无线路自动闭塞利用轨道电路作为通信道来传递倍息，不需架设线路，比较经济，但设备较复杂。 (四)按设备放置方式分类 自动闭塞按设备放置方式可外为分散式自动闭塞和集中式自动闭塞。分散式自动闭塞的设备都放置在每个信号点处。集中式自动闭塞的设备集中放置在相近的车站继电器室内，用电缆与通过信号机相联系。集中式自动闭塞具有改善设备的工作条件、便于维修等优点，但需大量电缆，造价较高。 (五)按传
18、递信息的特征分类 自动闭塞按传递信息的特征可分为交流计数电码自动闭塞、极频自动闭塞和移频自动闭塞。 交流计数电码自动闭塞以交流计数电码轨道电路为基础，以钢轨作为传输通道传递信息，不同信息的特征靠电码脉冲和间隔构成不同的电码组合来区分。交流信号的频率，在非电化区段是50Hz；而电化区段是25Hz，以与50Hz牵引电流相区别。用不同的电码周期和电路切割的方法解决相邻轨道电路的干扰。交流计数电码自动闭塞采用电磁元件，电路简单，对工作环境要求不严，工作稳定，传输性能好。轨道电路长度可达2600m，具有断轨检查性能。但是在技术上巳落后，信息构成简单，抗干扰性能不强，绝缘双破损时可能出现升级显示，当区间发
19、送设备有一处故障时，会同时造成两相邻信号机点红灯的故隙，影响效率；接点磨损严重，维修周期短；信息量少，不能满足所需要的信息要求；应变时间长，最长达20s，不能适应铁路运输发展的需要，而且存在着冒进信号的危险。 极性频率脉冲自动闭塞(简称极频自动闭塞)以极性频率脉冲轨道电路为基础，以钢轨作为通道传递信息，不同信息的特征是靠两种不同极性和每个周期内不同数目的脉冲来区分。其设备采用电子电路，组匣方式。采用工频电源相位交叉来防止相邻轨道电路的千扰，用锁相原理使发送系统设备故障后导向安全，接收端设有抗交流工频连续干扰的抑制电路。极频目动闭塞设备简单，原理简明，容易掌握；轨道电路传输性能较好，长度可达26
20、00m,断执检查性能较好。但其信息简单，抗来自外界的交直流断续干扰性能差，对于邻线干扰和不规则的脉冲干扰没有防护措施，对于一般离散的脉冲干扰以及脉冲尾的干扰很难防护，不适用于电化区段，因其对接触网火花，可控硅调速机车的牵引和再生制动、斩波器机车牵引所引起的谐波干扰难以防护。 移频自动闭塞以移频轨道电路为基础，用钢轨传递移频信息。它是一种选用频率参数作为信息的制式，利用调制方法把规定的调制信号(低频信息)搬移到载频频段并形成振荡，由上下边频构成交替变化的移频波形，其交替变化的速率就是调制信号颇率。其信息特征就是不同的 调制信号频率。采用不同载频交叉来防护相邻轨道电路绝缘节的破损、上下行邻线的串漏
21、、站内相邻区段的干扰。对工频及其谐波的防护，采用躲开的方法，站内将载频选在工颜的偶次谐波上，区间选在奇次谐波上。移频自动闭塞抗干扰性能强；设备无接点化，组匣化，工作寿命长，维修方便；信息量相对较多，技术上较先进；适用于电化和非电化区段。但是，在站内相邻线路干扰和绝缘节破损的情况下，因轨道电路载频单边互相侵入曾发生过险性事故，对电力机车的干扰也存在一定的问题；检查断轨性能差；因频率较高，轨道电路长度受到限制，传输长度为1950m；设备较复杂，造价较高，对防雷需特殊电路，调整困难，对元件参数要求过严，尤其是在电化区段使用时受吸流线、回流线的迂回等影响使轨道电路性能变坏而造成许多不良后果，乃至危及行
22、车安全。 近年来出现的25Hz相敏自动闭塞，以25Hz相敏轨道电路为基础，用电缆来传递信息，有较强的抗干扰性能，特别适用于电化区段。 五、沈阳铁路局自动闭塞的发展 我国的自动闭塞始建于1924年，首先在长大线大连金州和苏家屯沈阳间开通使用，为二元三位式交流自动闭塞。1933年沈阳大连间397Km全线开通，1940年延长至长春，共701Km。由于战争破坏，1949年仅存沈阳大石桥143Km。 建国后，1955年建成京山线张贵庄塘沽28Km自动闭塞试典工程，是我国自行设计、自行生产和施工的第一段自动闭塞，系以二元二位连续式轨道电路为基础利用架空线联系的自动闭塞。后来逐渐扩大到一些区段使用。1957
23、年沈山线锦州高台山间修建了我国自行研制的以电冲轨道电路为基础的利用架空线联系的自动闭塞，以后修建了近千公里。1958年开始推广采用极性电冲轨道电路的无架空线的自动闭塞(即极性电冲自动闭塞)。1959年，在北京天津间、宝成线宝凤段引进了前苏联的交流计数电码自动闭塞。1968年，因极性电冲自动闭塞路材停产，先后在京广、哈大、哈绥线的一些区段安装极频自动闭塞。1969年开始，相继在焦枝、京广、津浦、沪宁、石太等线的一些区段安装了移频自动闭塞。1987年开始研制微电子化交流计数电码自动闭塞，采用大规模集成电路等微电子元件代替电动发码器和传输继电器，用Z80单板机译码，实现了小型化、轻量化、无磨耗。没有
24、脉动器材，提高了可靠性。加快了应变速度(由十几秒缩短到5s以内)。增强了抗干扰能力，方便维修，延长了检修周期，降低了维修成本。微电子化交流计数电码自动闭塞还增加了信息量，由3个增加到5个，能满足四显示自动闭塞和七显示连续式机车信号的要求，能与原交流计数电码自动闭塞兼容，从而方便施工，节省投资。 1990年沈山线大修改造微电子发码器和接收器取代老交流计数自动闭塞，实现微电子自动闭塞。在京广线郑州武昌段电化改造工程中引进了法国UM71轨道电路为基础的多信息自动闭塞。这种自动闭塞采用无绝缘移频轨道电路，有18种信息，采用四显示方式。1997年沈山线大修改造使用法国UM-71无绝缘轨道电路自动闭塞到现
25、在，两年后主要干线长春-大连间、同时使用国产18信息移频和WG-21A，使用过程中国产设备存在很多问题，2007年试验安装ZPW-2000A,X效果很好，随后通辽和吉林等地区先后安装大批ZPW-2000A设备。 今后沈阳铁路局要大力发展自动闭塞，特别是双线自动闭塞，在修建双线的同时一次建成自动闭塞，逐步提高自动闭塞在网路中的比重。同时要强化主要干线沈山线的技术改造，使它们的运能和安全有明显改善。推广使用经引进、消化、吸收，实现国产化的多信息、无绝缘轨道电路、移频制式的ZPW-2000A自动闭塞设备，同时完善列车速度监督和超速防护设备，以提高行车密度，保证行车安全。在总结经验，完善提高及专家论证
26、的基础上，扩大试验集成化移频自动闭塞和机车信号，增加信息量，提高可靠性，并积极发展单线自动闭塞。 第二节 移频自动闭塞概述一、移频信号及移频自动闭塞 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，把低频信号(Fc)扳移到较高频率(载频f0)上，以形成振幅不变、频率随低频信号的幅度周期性变化的调频信号。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。其移频信号波形如图所示。从图中可以看出，调频信号的变化规律，是以载频信号fo为中心，作上、下频率偏移。当低频调制信号输出低电位时；载频f0向下偏移f (称为频偏)，为f
27、0-f,叫做低端载频(或称下边频)；当低频调制信号输出高电位时，载频f0向上偏移f,为f0+f叫做高端载频(或称上偏频)。可见，调频信号是受低频信号的调制而作低端载频f0-f和高端载频f0+f的交替变化，两者在单位时间内变化的次数与低频调制信号的频率相同。在轨道电路中传输的信息是低端载频f0-f 和高端载频f0+f, 载频f0实际上是不存在的。由于低端载频和高端载频的交替变换接近于突变性的，好似频率的移动，因此称为移频信号。应用这种移频轨道电路的自动闭塞称为移频自动闭塞。 在移频自动闭塞中，低频信号用于控制通过信号机的显示，而载频f0(又称中心载频)则为运载低频信号之用。其目的是提高抗干扰能力
28、。 目前我国铁路大多采用四显示自动闭塞。四显示自动闭塞的地面信号显示有多种参数，采用集中安装。例如，选用Fc1：为绿灯信息，Fc2为黄灯信息，FC3为绿黄信息，无信号则为红灯信息。但是自动闭塞和机车信号配合使用，由于运营的需要，机车信号比地面信号有更多的显示，此 外，为了和正线停车有所区别，当列车进侧线停车时，需要另设种显示。因此，在移频自动闭塞中，采用多种低频信号，机车信号可以构成多种显示信息。国产移频自动闭塞的载频中心频率f0选为550、650、750和850Hz四种。在单线区段采用650Hz和850Hz两种，这是为了防止钢轨绝缘双破损后两相邻轨道电路产生错误动作，所以，相邻的闭塞分区采用
29、了不同的载频。在双线区段，由于上、下行线路之间存在邻线干扰，所以，上行和下行线路也应采用不同的频率，上行线采用650Hz和850Hz；下行线采用550Hz和750Hz。由于这些频率正好在电力牵引区段工频牵引电流50HZ的偶次谐波500、600、700 800、900Hz附近，比起奇次谐波分量都比较小，对移频信息的干扰也比较小，这就提高了移频自动闭塞的抗干扰性能。 在每个闭塞分区的钢轨中传输的移频信息，实际上是频率为中心载频的下边频f1和上边频f2的两个交替变换的正弦交流信息，即f1 f2，单位时间内频率变换的次数由低频调制信号Fc决定。 二、移频自动闭塞设备的组成 移频自动闭塞系统由电源设备、
30、发送设备、接收设备、执行单元、轨道电路、通过信号机以及检测盒、报警盒组成，如图32所示。在集中安装方式的移频自动闭塞的区间信号点，电源设备、发送设备、接收设备、执行单元及检测盒、报警盒设设在车站继电器室内的移频组合架上。 三、移顿自动闭塞的基本工作原理 移频自动闭塞是以钢轨作为通道，采用移频信号的形式传输低频信号，自动控制区间通过信号机的显示，以指示列车运行。在移频自动闭塞区段，移频信息的传输，是按照运行列车占用闭塞分区的状态；迎着列车的远行方向，自动地向前方闭塞分区传递信息的。原理同自动闭塞工作原理。 四、移频自动闭塞的特点移频自动闭塞制式具有以下主要特点。 1具有较强的抗干扰能力，既能适用
31、于蒸汽牵引、内燃牵引区段，又能适用于干扰较大的电力牵引区段。 2信息量多，除能满足目前的机车信号显示外，还可满足四显示自动闭塞和列车速度控制信息量的需要。 3移频自动闭塞信号显示的应变时间不大于2s，能满足我国未来高速行车的要求。 4移频自动闭塞设备，既可分散安装在铁路沿线，也可集中安装在邻近车站继电器室内。 5在内燃、蒸汽牵引区段，移频轨道电路长度可达19521km，在电力牵引区段，可达1.95-2.1Km。当闭塞分区的长度超过移频轨道电路的极限长度时，可采用中继方式延长轨道电路的作用距离。移频轨道电路只作一次调整，便于维修。 6移频自动闭塞设备，以采用电子元件为主，耗电省、体积小、重量轻。
32、在电子元件发生故障的条件下，能满足“故降一安全”的要求。 7有较完善的过压防护措施，在雷电冲击下，能起到保护作用。保证设备不间断使用。8在分散设置的移频箱内，采用了双重系统和设备故障自动报警装置，即发送盒热机备用、故障转换及报警，电源盒、接收盒双机并用、故障报警的冗余方式，可靠性高。 9移频自动闭塞信息能直接用机车信号，因此在装设机车信号时无需增加地面设备。 第三节 ZPW-2000A概述ZPW-2000A型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，结合国情进行的技术再开发。中间的过渡产品是WG-21AZPW-2000A和UM-71及WG-21A比较在轨道电路传输
33、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。该系统自1998年开始研究。2000年10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，该系统提出了解决“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创新方案，获得了铁道部运输局、科技司的肯定。2001年，针对郑-武UM71轨道电路雨季多处“红光带”，该系统围绕“低道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。2002年5月28
34、日，该系统通过铁道部技术鉴定，确定推广应用。2002年10月17日至今，该系统对适用于地下铁道短调谐区ZPW-2000技术方案进行了运用试验，情况良好。2006年在沈阳铁路局长大线上长春四平间安装使用，效果很好2007年长春吉林间开通九台车站，2008年陆续在各线使用。ZPW-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优化的传输系统构成。国家知识产权局已受理了有关“钢轨断轨检查”、“多路移频信号接收器”等多项专利，成为我国目前安全性高、传输性能好、具有自主知识产权的一种先进自动闭塞制式，为“机车信号做为主体信号”创造了必备的安全基础条件。一、 ZPW-2000特点：1、充
35、分肯定、保持UM71和WG-21A无绝缘轨道电路整体结构上的优势。2、解决了UM-71和WG-21A调谐区断轨检查问题，从而实现轨道电路全程断轨检查。3、大大减少调谐区分路死区。4、通过测试参数实现对调谐单元断线故障的检查。5、实现对拍频干扰的防护。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。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。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。满足低道碴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。9、 用SPT国产铁路数字信号电缆取代法国ZCO3电缆，减
36、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。10、采用长钢包铜引接线取代75mm2铜引接线，利于维修。11、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。二、ZPW2000A无绝缘轨道电路构成 由29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：1G（F1）调谐单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
37、 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）图8-4 ZPW-2000A无绝缘轨道电路构成框图 图8-5 室内移频柜（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。 图8-6 室外调谐单元 图8-7 室外空心线圈 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。 图8-8 室外匹配变压器4补偿电容根据通道参数兼顾低道碴电阻道床传输
38、，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。（二）室内部分：1发送器用于产生高精度、高稳定移频信号源。系统采用N+1冗余设计。故障时，通过FBJ接点转至“1”FS。 图8-9 室内发送器2接收器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
39、属“延续段”。接收器除接收本主轨道电路频率信号外，还同时接收相邻区段小轨道电路的频率信号。接收器采用DSP数字信号处理技术，将接收到的两种频率信号进行快速傅氏变换（FFT）,获得两种信号能量谱的分布，并进行判决。上述“延续段”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轨道继电器执行条件（XG、XGH）送至本轨道电路接收器，做为轨道继电器（GJ）励磁的必要检查条件（XGJ、XGJH）之一，综上，接收器用于接收主轨道电路信号，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，接收器还同时接收邻段所属调谐区小轨道电路信号，向
40、相邻区段提供小轨道电路状态（XG、XGH）条件。 图8-10 室内接收器系统采用成对双机并联运用方式。（原理见后）3衰耗盒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24电源电压、发送功出电压、接收GJ、XGJ及测试条件。 图8-11 室内衰耗盒4电缆模拟网络设在室内，按0.5、0.5、1、2、2、22km六段设计，用于对SPT电缆的补偿，总补偿距离为10km。 图8-12 室内电缆模拟网络盒（三）系统防雷：认真贯彻铁路信号设备雷电电磁脉冲防护技术条件及铁路电子设备用防雷保安器有关行业标准的规定，在总结区间自闭设备防雷运用基础上，确定ZPW-2000无绝缘
41、移频自动闭塞系统的方案。系统防雷可分为室内室外两部分：1. 室外：(1)一般防护从钢轨引入雷电信号，含横向、纵向。横向：限制电压在75V、10KA以上纵向：根据设计，一般可通过空心线圈中心线直接接地进行纵向雷电防护。在不能直接接地时，应通过空心线圈中心线与地间加装横纵向防雷元件。电化牵引区段考虑牵引回流不畅条件下，出现的纵向不平衡电压峰值，限制电压选在500V、5KA以上。非电化区段则只考虑50Hz220V电流影响，纵向限制电压选在280V（或275V），10KA以上(2)防雷地线电阻要严格控制在10以下。对于采取局部土壤取样不能真实代表地电阻的石质地带，必须加装长的铜质地线，具体长度需视现场
42、情况定。(3)对于多雷及其以上地区，特别对于石质地层的地区，有条件应加装贯通地线。在电化区段，该地线为区间防雷、安全、电缆等地线以及上下行等电位连接线共同使用。该贯通地线与两端车站地网线相连接。2. 室内：防护由电缆引入的雷电信号。横向：限制电压在280、10KA以上。纵向：利用低转移系数防雷变压器进行防护。三、 系统载频布置载频中心频率有8个。1700Hz、2000Hz、2300Hz、2600Hz分成-1型和-2型。其中1700和2300交替布置在下行线。2000和2600交替布置在上行线，-1和-2分开。站内电码化固定使用。 图8-13 设备布置及XGJ条件四、 控制信号频率10.3+n1
43、.1Hz ，n=017即：10.3 Hz、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第四节 ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞系统电路原理一、 电气绝缘节(一)组成及作用 电气绝缘节由调谐单元、空芯线圈及29m钢轨组成。用于实现两相邻轨道电路间的电气隔离，即完成电气绝缘节的作用。（二）简要工作原理电气绝缘节长29米，在两端各设一个调谐单元（下称BA），对于较低频率轨道电路（
44、1700、2000Hz）端，设置L1、C1两元件的F1型调谐单元；对于较高频率轨道电路（2300、2600Hz）端，设置L2、C2、C3三元件的F2型调谐单元。见下图 图8-14 电气绝缘节“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。（三）预备知识1、构成电气绝缘节的基本电路包含有L-C串联谐振电路、L-C并联谐振电路，尚有部分电感、电阻串联并联电路2、在电气绝缘节的两端，从钢轨通过引接线向BA，对应于相邻区段的频率呈现为“零阻抗”，约数十毫欧。由于引接线具有一定的电感，所以BA呈一定的容性，进行补偿。以保证钢轨两端的“零阻抗”。3、几个基本电路（1） L-C串联电路基本电路：电抗曲线： 阻抗曲线： 图8-15 串联谐振电抗曲线 图8-16 串联谐振阻抗曲线串联谐振电路的基本特