ZPWA轨道电路的调整及维护研究.docx
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ZPWA轨道电路的调整及维护研究
ZPW2000A轨道电路的调整及维护研究
题目:
ZPW2000A轨道电路的调整
及维护研究
专业:
自动化(铁路信号)学号:
09920723姓名:
邬阳指导教师:
杨扬学习中心:
武汉学习中心
西南交通大学
网络教育学院
2011年9月5日
1
院系专业自动化(铁路信号)年级自动化091学号09920723姓名邬阳学习中心武汉学习中心指导教师杨扬题目ZPW2000A轨道电路的调整及维护研究
指导教师
评语
是否同意答辩过程分(满分20)
指导教师(签章)评阅人
评语
评阅人(签章)
成绩
答辩组组长(签章)
年月日
2
毕业论文任务书
班级自动化091学生姓名邬阳学号09920723开
题日期:
2011年08月31日完成日期:
2011年9月30日
题目ZPW2000A轨道电路的调整及维护研究本论文的目的、意义:
一是对我的知识相能力进行一次全面的考核,更加熟悉铁路信号方面的知识。
二是对我进行科学研究基本功的训练,培养我综合运用所学知识独立地分析问题和解决问题的能
力,为以后撰写专业学术论文打下良好的基础。
学生应完成的任务
1.根据论文题目认真填写毕业设计任务书。
2.参考文献、阅读相关书籍、学习和课题有关
知识。
3.注意内容的相关性和紧密性。
4.注意书写格式和检查工作。
5.做好与毕业设计有关
的其他相关工作
1、论文各部分内容及时间分配:
(共6周)
第一部分开题(1周)
第二部分拟定初稿(4周)
第三部分完成最终稿(1周)
第部分(周)
第部分(周)
评阅或答辩(周)
2、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
3
[10]钟华.AutoCAD2004标准教程[M].北京:
中国宇航出版社[11]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.
[12]李文海(ZPW-2000A移频自动闭塞系统原理、维护和故障处理。
中国铁道出版社,2010,8备注
指导教师:
年月日
审批人:
年月日
4
诚信承诺
一、本论文是本人独立完成;
二、本论文没有任何抄袭行为;
三、若有不实,一经查出,请答辩委员会取消
本人答辩(评阅)资格。
承诺人(钢笔填写):
2011年09月05日
5
第一章ZPW-2000A轨道电路的概述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
第一节轨道铁路的概述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
第二节研究内容的概述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6第二章ZPW-2000A轨道电路的作用及结构„„„„„„„„„„„„„„„„„„8
第一节系统结构„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8
2.1.1无绝缘轨道电路的含义及原理
2.1.2小轨道的含义及作用
2.1.3室内设备
2.1.4室外设备
第二节作用„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11
2.2.1发送器的作用
2.2.2发送器的原理
2.2.3接收器的作用
2.2.4接收器的原理
2.2.5衰耗器的作用
2.2.6衰耗器的原理
2.2.7电缆模拟网络
第三章ZPW-2000A移频轨道电路的调整„„„„„„„„„„„„„„„„„„„15
主轨道电路的调整„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16第一节
第二节小轨道电路调整„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17
ZPW-2000A轨道电路的整治及维护„„„„„„„„„„„„„„„„„„18第四章
第一节对道床清理整治和轨道电路的分割„„„„„„„„„„„„„„„„18
第二节处理及设备的测试„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„19
第三节发送器及接收器的调整及完善技术标准„„„„„„„„„„„„„„20
第四节案例
4.4.1现场调查
4.4.2解决方案探讨
4.4.3方案实施后效果
4.4.4巩固措施
4.4.5结束语
总结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„25辞谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„26参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„27
6
摘要
摘要:
ZPW-2000A轨道电路充分吸收了UM71的技术优势,并实现了重大技术改进和创新。
它克服了UM71在传输安全性和传输长度上存在的问题。
在轨道电路传输长度方面。
为改善轨道电路的传输性能,对调谐区、匹配电压器、机械绝缘节、补偿电容、传输电缆等都重新设计优选。
在同等道床情况下,轨道电路传输长度可达1.3km,较UM71有大幅度增加。
在轨道电路传输安全性方面,接受设备采用DSP数字信息处理技术进行解调,并同时接收主轨道电路和相邻区段发送设备在调谐区内的两组信号,利用1GJ1和1GJ2同时励磁作为1G的空闲检查条件。
ZPW-2000A型无绝缘轨道电路解决了原UM71存在的问题,特别是有效地延长了轨道电路传输长度和电缆传输长度,并利用DSP技术提高了轨道电路抗干扰水平及工作稳定性。
随着铁路信号向数字化、网络化、智能化、综合化的方向发展,今后自主研究发展的数字式无绝缘应采用电气绝缘式,将更有利于以数字编码无绝缘轨道电路为基础的、具有间隔自动调整功能的列控系统及高速、快速列车信号兼容技术的发展。
关键词:
ZPW-2000AUM71轨道电路无绝缘传输性能
西南交通大学网络教育毕业设计(论文)2
ZPW2000AtrackcircuitadjustmentandmaintenanceofAbstract:
ZPW-2000AtrackcircuittofullyabsorbtheadvantageofUM71techniques,andachievesasignificanttechnicalchange.Advanceandinnovation.ItovercomestheshortcomingsoftheUM71inthesafetyoftransmissionandthetransmissionlengthproblems.Intrackcircuit.Transmissionlength.Inordertoimprovethetransmissionperformanceoftrackcircuit,thetuning,matchingvoltage,mechanicalinsulationjoint,Compensationcapacitor,transmissioncablesareincludedinthedesignofoptimization.Inthesamebedconditions,thelengthofthetrackcircuittransmission.Upto1.3km,aUM71hasincreasedsubstantially.Thetrackcircuittransmissionsecurity,acceptanceofequipmentused.DSPdigitalinformationprocessingtechnologyfordemodulation,andatthesametimereceivesthemaintrackcircuitandtheadjacentsectionoftransmissionequipmentin.Tuningzoneofthetwosetofsignals,using1GJ1and1GJ2atthesametimeasthe1Gidlecheckconditionofexcitation.ZPW-2000AtypejointlesstrackcircuittosolvetheproblemsexistinginUM71,particularlyeffectivelyprolongsthetrackcircuit.Transmissionlengthandthecablelength,andtheuseofDSPtechnologytoimprovethetrackcircuitinterferencelevelandwork.Stability.Astherailwaysignaltodigital,networked,intelligent,comprehensivedevelopment,thefutureself.Themainresearchanddevelopmentofdigitalinsulationshouldbeusedforelectricalinsulationtype,willbemoreconducivetodigitalencodingjointlessrail.Trackcircuitasthefoundation,withtheintervalofautomaticadjustmentfunctionoftraincontrolsystemandhighspeed,fasttrainsignalcompatible
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西南交通大学网络教育毕业设计(论文)3
technologydevelopment
Keywords:
ZPW-2000AUM71trackcircuitwithoutinsulation
transmissionperformance
3
西南交通大学网络教育毕业设计(论文)4
第一章ZPW-2000A型轨道电路的概述
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的引进和国产化的基础上结合国情进行开发的一种自动闭塞制式。
第一节轨道电路的概述
轨道电路的概述:
首先是铁路信号,铁路信号分为视觉信号和听觉信号。
视觉信号分为昼间.夜间及昼夜通用信号。
隧道内只采用夜间或昼夜通用信号。
视觉信号有信号机、信号表示器、信号标志、手信号、机车信号。
信号机分为臂板信号机和色灯信号机,有进站信号机、出站信号机、通过信号机、遮断信号机、预告信号机、调车信号机、驼峰信号机、进路信号机、复示信号机。
其次是轨道电路。
轨道电路由钢轨线路、钢轨绝缘、电源、限流设备、接收设备组成。
其中钢轨线路是由钢轨和钢轨端部的导接线和两端的连接导线组成。
钢轨绝缘是钢轨线路两端的绝缘装置,在轨道的轨距板、轨距保持杆、尖轨连接杆等都安装有绝缘装置。
电源常用直流电源、交流电源、脉冲电源等。
限流设备是由可调整的电阻器或电抗器组成。
接收设备常用电磁式继电器或电子式继电器。
中国投入运营的自动闭塞系统有:
交流计数自动闭塞系统、4信息移频自动闭塞系统、18信息移频自动闭塞系统、法国的U-T自动闭塞系统。
人民生活水平的提高,要求乘座列车时,需要更加舒适,并尽量少受噪声、电磁干扰辐射的影响,为此需发展绿色铁路。
随着列车运行速度的不断提高,现有自动闭塞系统系统已远远不能满足列车高速行驶的需要,为此需要发展基于数字轨道电路系统和基于通信技术的列车运行控制系统以满足列车安全运行的需要。
如研制新的数字化且符合电磁兼容要求的轨道电路系统,就可以使用长钢轨,就可以降低噪声,少一些电磁辐射的影响;发展新一代的轨道电路系统,可以为列
4
西南交通大学网络教育毕业设计(论文)5车运行控制系统提供更多的信息,使列车运行更加安全,同时可以减少列车司机的劳动强度,对提高劳动生产力具有重要的意义。
原理:
当闭塞区间内无列车行驶时,电流会从电源经由轨道流经继电器,并使其激磁带动接点,接通绿灯之电路(号志机立即显示平安通行)。
当有列车驶入闭塞区间时,电流改行经列车车轴,并不会流经继电器,继电器因失去电流而失磁,接点接通红灯之电路(号志机立即显示险阻禁行)。
假若轨道断裂,轨道电路因此阻断,造成继电器失磁,同样的号志机亦会显示险阻禁行的讯息,仍可保障列车行驶
,继电器便会重新激磁,绿灯便会再次亮起,其他列车安全。
当列车驶离整个区间
便可进。
当设有轨道电路的某段线路上空闲时,轨道电路上的继电器有足够的电流通过,吸起被磁化的衔铁,闭合前接点,从而接通色灯信号机的绿灯电路,显示绿色灯光,表示前方线路空闲,允许机车车辆占用。
当机车车辆进入该线路区段时,由于轮对电阻很小,使轨道电路短路,继电器吸力减弱,释放衔铁,使之搭在后接点上,接通信号机的红灯电路,显示禁行信号。
轨道电路的这一工作性能,能够防止列车追尾和冲突事故,确保行车安全。
轨道电路的另一个重要作用是能发现钢轨发生断裂。
在充当导线的钢轨安全无事时,轨道电流畅道无阻,继电器工作也正常。
一旦前方钢轨折断或出现阻碍,切断了轨道电流,就会使继电器因供电不足而释放衔铁接通红色信号电路。
此时,线路虽然空闲,信号机仍然显示红灯,从而防止列车颠覆事故。
作用:
1、可以检查和监督股道是否占用,防止错误的地办理进路。
2、可以检查和监督道岔区段有无机车车辆通过,锁闭占用道岔区段的道岔,防止在
5
西南交通大学网络教育毕业设计(论文)6机车车辆经过道岔时扳动道岔。
3、检查和监督轨道上的钢轨是否完好,当某一轨道电路区段的钢轨折断时轨道继电器也将因无电而释放衔铁,防护这一段股道的信号机也就不能开放等。
4、传输不同的信息,使信号机根据所防护区段及前方邻近区段被占用的情况的变化
而变换显示。
分类:
轨道电路有多种分类方法,按结构可分为闭路式轨道电路、开路式轨道电路;按信号电流的种类分为直流轨道电路、交流轨道电路和脉冲轨道电路;按分支轨道电路接受电端的多少,分为一送一受轨道电路和一送多受轨道电路。
此外,还有无绝缘轨道电路等。
第二节研究内容的概述
本论文主要研究ZPW-2000A轨道电路的系统特点,包括如下几点:
(1)保持UM71无绝缘轨道电路整体结构上的优势。
(2)解决了调谐区断轨检查,实现轨道电路全程断轨检查。
(3)减少调谐区分路死区。
(4)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。
既满足了1
6
西南交通大学网络教育毕业设计(论文)7Ω?
km标准道碴电阻、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。
CO3电缆,减小铜芯线径,减少备用芯(9)用SPT国产铁路数字信号电缆取代法国Z
组,加大传输距离,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(0.5+0.5),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
而其研究的目的在于:
充分肯定、保持UM71无绝缘轨道电路的技术特点和优势;解决了调谐区断轨检查,实现轨道电路全程电气折断检查;减少了调谐区分路死区;实现对调谐单元断线故障的检查;实现对拍频干扰的防护;通过系统参数优化,提高了轨道电路传输长度;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;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提高了一般轨道电路系统工作稳定性;采用国产信号数字电缆代替法国ZC03电缆,减小铜芯线经,减少备用芯组,加大传输距离,提高轨道电路系统技术性能价格比;采用长钢包铜引接线取代70mm2,铜引接线,利于防护和维修;发送、接收设备四种载频频率通用,减少电码化器材种类,减少运转备用数量,既有利于维护,又可降低工程造价。
7
西南交通大学网络教育毕业设计(论文)8
第二章ZPW-2000A轨道电路的原理及结构
第一节系统结构
3800mm主轨道电路调谐区
ΔΔ(短小轨道电路)/2/2
机空补偿电容调空调调械芯谐心谐谐绝线单线单单缘圈元圈元元节1G,F1,
Δ
匹配匹配匹配
变压器1600mm变压器变压器
室外
SPT电SPT电缆SPT电缆
缆相当总长相当总长10km10km
电缆模电缆模电缆模
拟网络拟网络拟网络
室内
站防雷站防雷站防雷
(XGJ、XGJH)发送接收接收
GJ(XG、XGH)
8
西南交通大学网络教育毕业设计(论文)9
2.1.1无绝缘轨道电路的含义及原理:
含义:
所谓“无绝缘”就是取消信号设备延用的轨道电路绝缘(轨端、槽型绝缘及绝缘管垫等)而采用电气绝缘实行隔离。
原理:
电气绝缘是用电容、电感、电阻(调谐单元、空心线圈以及钢轨钢包铜线等)组成电路,利用频率谐振点使电路发生串联谐振或并联谐振,当发生串联谐振时,电路呈阻性,电阻为几微欧姆,相当于短路,阻隔邻区段的移频信号串入;当发生并联谐振时,电路呈阻性,电阻为极阻抗(2欧姆),相当于开路,使本区段的信号能顺利通过。
2.1.2小轨道的含义及作用:
含义:
“小轨道”就是电气绝缘,长29m,它是主轨道区段的延续。
作用:
实现全过程的断轨检查。
2.1.3室内设备
室内设备主要包括发送器、接收器、衰耗盘、电缆模拟网络等。
发送器、接收器、衰耗器等安装在移频柜上,电缆模拟网络盘等安装在综合柜上。
(1)移频柜
区间移频柜供区间自动闭塞使用,一个区间移频柜含10套ZPW-2000A型自动闭塞设备。
纵向5个组合,每个组合可安装两个轨道电路的设备,包括发送器、接收器、衰耗器各两台及发送断路器、接收断路器等各两个。
(2)综合柜
综合柜同来安装防雷和电缆模拟网络盘、各种防雷组合单元、站内隔离器架和继电
器组合。
综合柜最多可放9层ZPW.XML1组匣,每层组匣可放10台ZPW.PML1网络盘。
9
西南交通大学网络教育毕业设计(论文)102.1.4室外设备
(1)由调谐区设备(匹配变压器、调谐单元、空心线圈),调谐备引接线,机械绝缘节,补偿电容,传输电缆及电缆箱盒组成。
调谐区长度为29米。
(2)电气绝缘节处设备如图所示。
由电气绝缘节处设备的组成是由调谐单元ZW?
T1(F1、F2)、空芯线圈
1000+200-0mm
防雷单元设备连接线匹配变压器防护与钢轨连接线
盒
2900mm调谐单元小枕木空芯线圈
2220mm线路中心轨枕
轨枕卡具钢轨
+0.15+0.1514.5m14.5m
(ZW?
XK1)、匹配变压器、防雷单元、钢轨引接线、设备连接线、防护盒、基础桩、小枕木以及小枕木、钢轨、轨枕卡具组成。
(3)匹配变压器
一般条件下,按0.25~1.0Ω•km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,Φ1.0mm,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12.5km、15km考虑。
(6)调谐区设备引接线
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西南交通大学网络教育毕业设计(论文)11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。
第二节作用及功能
2.2.1发送器的作用
(1)用来产生高精度、高稳定性的移频信号
(2)产生足够功率的输出信号,额定输出功率为70W,最大输出功率为105W。
(3)调整轨道电路,可根据轨道电路的具体情况,通过输出端子的不同连接,获10种不同的发送电平。
(4)对移频信号进行自检测,故障时给出报警及n+1冗余运用转换条件。
低频频率:
10.3+n×1.1Hz,n=0~17
即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。
载频频率:
见表2-1。
表2-1载频频率
下行:
1700-11701.4Hz上行:
2000-12001.4Hz
1700-21698.7Hz2000-21998.7Hz
2300-12301.4Hz2600-12601.4Hz
2300-22298.7Hz2600-22598.7Hz
频偏:
?
11Hz。
输出功率:
70W(400Ω负载)。
11
西南交通大学网络教育毕业设计(论文)122.2.2发送器的原理
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
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。
滤波环节,实现方波——
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)。
2.2.3接收器的作用
接收器用来接收主轨道电路和相邻区段发送器在调谐区构成的信号。
(1)用于对主轨道电路移频信号的调解,并配合与送电
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