客专ZPW-2000A轨道电路培训[兼容模式]

1、 200-250km/h及以上客运专线联调联试培训教材客专ZPW-2000A 轨道电路中国铁路通信信号集团公司2009年2月 客专ZPW-2000A 轨道电路技术特点：接收器载频选择可通过列控中心进行集中配置，发送器采用无接点的计算机编码方式；发送器由既有的N+1提高为1+1的备用模式；将既有ZPW-2000A 轨道电路的调谐单元和匹配单元整合为一个调谐匹配单元；优化了补偿电容的配置，采用25微法一种，不同的信号载频采用不同的补偿间距；补偿电容采用了全密封工艺；加大了空心线圈的导线线径，从而提高了关键设备的安全容量要求。客专ZPW-2000A 轨道电路系统带有监测和故障诊断功能，系统的状态修提

2、供了技术支持；站内采用与区间同制式的客专ZPW-2000A 轨道电路；站内道岔区段的弯股采用与直股并联的一送一受轨道电路结构，轨道电路在大秦线站内ZPW-2000A 轨道电路的基础上，使道岔分支长度由小于等于30m 延长到的160m ，提高了机车信号车载设备在站内使用的安全性、灵活性，方便了设计。 轨道电路技术条件环境使用环境温度：室内温度为：-5+40；室外温度为：-40+70；周围空气相对湿度：室内：不大于85%（温度30°C 时）室外：不大于95（温度为30时）；大气压力：70kPa 106kPa （相当于海拔高度3000m 以下）；周围无腐蚀性和引起爆炸危险的有害气体；振动条

3、件：室内设备：在5Hz 200Hz 时应能承受加速度为5m/s2的正弦稳态振动；室外设备：在5Hz 500Hz 时应能承受加速度为20m/s2的正弦稳态振动。在电气化牵引区段钢轨的牵引回流不大于2000A 、钢轨电流不平衡系数不大于10%时能够可靠工作 信号特征载频频率下行：1700-11701.4 Hz1700-21698.7 Hz2300-12301.4 Hz2300-22298.7 Hz上行：2000-12001.4 Hz2000-21998.7 Hz2600-12601.4 Hz2600-2 2598.7 Hz低频频率F18F1频率分别为：10.3 Hz、11.4 Hz、12.5 Hz

4、、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频偏：±11 Hz输出功率：70W （400负载） 轨道电路工作参数轨道电路的标准分路灵敏度：道砟电阻为1.0·km 或2.0·km 时，为0.15；道砟电阻不小于3.0·km 时，为0.25；可靠工作电压：轨道电路调整状态下，接收器接收电压（轨出1）不小于240mV ，轨道电路可靠工作；可靠不工作：在轨道电路最不利条件下，使

5、用标准分路电阻在轨道区段的任意点分路时，接收器接收电压（轨出1）原则上不大于153mV ，轨道电路可靠不工作；在最不利条件下，在轨道电路任一处轨面机车信号短路电流1700Hz 、2000Hz 、2300Hz 不小于0.50A ，2600Hz 不小于0.45A 。直流电源电压范围：23.5V 24.5V ； 客专ZPW-2000A 轨道电路系统结构分为：区间轨道电路系统结构站内轨道电路系统结构 区间轨道电路系统结构电气绝缘节电气绝缘节轨道电路系统结构 机械绝缘节电气绝缘节轨道电路系统结构 说明：1. 调谐匹配单元的型号：2. 机械绝缘节空心线圈型号：3. 轨道区段的补偿电容采用全封闭补偿电容（Z

6、PW.CBGM ） 站内轨道电路系统结构机械绝缘节机械绝缘节轨道电路系统结构 说明：1. 使用于咽喉区的道岔区段和采用机械绝缘节分割的股道区段。2. 站内ZPW.BPLN 的使用原则：3. 扼流变压器箱所配的适配器型号为：1700/2000Hz: QSP6(K-1700/2000型/100A2300/2600Hz: QSP6(K-2300/2600型/100A 区间轨道电路结构： 轨道电路构成 调谐区 调谐区电气绝缘节长L 调谐区米（调谐区长度取决于轨道电路钢轨参数值。不同轨道结构的轨道电路的钢轨参数不同，例如：无砟和有砟的路基地段为29m ；混凝土桥梁地段一般情况下无砟为32m 、有砟为30

7、m ；钢梁桥需要测试确定。） 调谐区原理f1f2LsL 1C 1L 2C 2C 3（a ）L/4f 1L 2C 2对f 1串联谐振得到低阻抗（b ）112111C L C C =C 与以右电感并联谐振取得高阻抗L 1C 1对f 2串联谐振得到低阻抗f 2（c ）222231C L L =C 3C 3与以左电感并联谐振得到高阻抗 调谐区内的检测功能 系统冗余设计 补偿电容安装方式两端为电气绝缘节的轨道电路： 补偿电容安装方式一端无绝缘，一端机械绝缘节的轨道电路： 补偿电容安装方式站内机械绝缘节轨道电路： 补偿电容设置原则无论区间轨道电路区段还是站内道岔轨道电路区段，当轨道电路区段长度大于300米

8、时，原则上需要设置补偿电容，以改善轨道电路信号在钢轨线路上的传输条件。补偿电容采用高可靠的全密封电容（型号：ZPW CBGM ）。一补偿电容容值的选择根据道床漏泄电阻值确定。具体如下：1. 道床漏泄电阻值小于2.km 时，补偿电容值为40f 、46f 、50f 和55f 四种（不适用于站内道岔区段）；2. 站内道岔区和道床漏泄电阻值不小于（或大于等于）2.km 时，补偿电容值为25f 一种。 二补偿电容按照相等间距原则进行布置，补偿间距按照如下原则进行：1. 床漏泄电阻值小于2.km 时，补偿电容的布置原则。2. 区间、站内股道电容个数详细参看调整参考表。3. 道岔区段电容间距需要计算确定。&

9、#216;区间轨道电路的补偿电容设置原则轨道区段补偿电容的理论间距如下：1700Hz 、2000Hz ：60m ；2300Hz 、2600Hz ：80m ；Ø站内有岔区段轨道电路的补偿电容设置原则轨道区段补偿电容的理论间距为100m ： 站内ZPW-2000A 轨道电路 站内ZPW-2000A 轨道电路是集轨道电路信息和列车的车载信息于一体，在任意时刻向钢轨同时传送轨道电路信息和列车的车载信息。它是相对与目前“站内轨道电路电码化”而言的。 站内ZPW-2000A 轨道电路结构 站内道岔区段轨道电路采用“分支并联”一送一受轨道电路结构，以实现道岔弯股的分路检查防护和车载信号信息的连续性

10、传输。具体如下：（加跳线和绝缘节） 带适配器的扼流变压器的作用有两个：降低不平衡牵引电流在扼流变压器两端产生的50Hz 电压，使其不大于2.4V ；导通钢轨内的牵引电流，使其畅通无阻。 站内道岔区段道岔分支轨道电路信息连续性时间上连续站内采用了与区间同制式的ZPW-2000A 轨道电路，可以确保地面轨道电路系统提供给列车车载设备的信息在时间上是连续的。 站内轨道电路信息连续性机械绝缘节空间上连续 为了消除列车车载信号的接收“盲区”，在道岔绝缘节处采用“跳线换位”和在轨道电路收发端处采用轨道电路钢轨引接线迂回的方法。 道岔区段内车载信息连续性道岔轨道电路弯股信号电流示意图 道岔区段内车载信息连续

11、性道岔弯股跳线布置示意图 设备构成：1、设备分为：室内和室外设备。2、室内设备包括：发送器、接收器、衰耗冗余控制器（包括单频和双频）及防雷模拟电缆网络盘。3、室外设备包括：区间：调谐匹配单元、空芯线圈、机械绝缘节空芯线圈、补偿电容和空扼流变压器等；站内：站内匹配单元、可带适配器的扼流变压器、适配器和补偿电容等设备。 发送器 用于产生高精度、高稳定的移频信号源，采用双机热备冗余方式。产生18种低频、8种载频的高精度、高稳定的移频信号；产生足够功率的移频信号；调整轨道电路；对移频信号进行自检测，故障时向监测维护主机发出报警信息； CAND 总线载频条件输入载频条件输入CAN 地址输入CANE 总线

12、CAND 总线CANE 总线CAN 地址输入发送器原理框图 CAN 地址及载频编码条件读取时，为了消除干扰，采用“功率”型电路。考虑到“故障安全”原则，应将24V 直流电源变换成交流，呈动态检测方式，并将CAN 地址及载频编码控制电路与CPU 等数字电路有效隔离，如图2发送器CAN 地址及载频编码条件读取考虑故障安全，电路中设置了读取光耦、控制光耦。由B 点送入方波信号，当24V 电源条件电源接通时，即可从“读取光耦”受光点A 点获得与B 点相同的方波信号送至CPU1及CPU2，实现CAN 地址及载频编码条件读取。“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

13、源、受光器发生短路或击穿等故障时，“读取光耦”A 点都得不到动态的交流信号，以此实现故障安全。另外，采用光电耦合器也实现了CAN 地址及载频编码条件读取电路与CPU 等数字电路的隔离。 发送器CAN 地址及载频编码条件读取 列控中心根据轨道空闲（占用）条件及信号开放条件等进行编码，通过通信接口板转发编码数据。载频、低频编码条件通过CAND 、CANE 总线分别送到CPU1、CPU2后，首先判断该条件是否有效。条件有效时，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”，产生移频信号。并由CPU1进行自检，由CPU2进行互检。条件无效时，将由CPU1、CPU2构成故障报警。

14、为保证“故障安全”，CPU1、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，两个CPU 各产生一个控制信号，经过“控制与门”，将移频信号送至方波正弦变换器。方波正弦变换器是由可编程低通滤波器260集成芯片构成其截止频率，同时满足对1700Hz 、2000Hz 、2300Hz 、2600 Hz三次及以上谐波的有效衰减。 功放电路对移频信号进行放大，产生具有足够功率的10种电平等级的输出，电平级调整采用外部接线方式调整输出变压器变比。压检电平级调整发送器电平级调整图 发送器电平级输出端子电压（S1、S2）54 发送器对编码条件的有效性，输出信号的幅度、载频、低

15、频进行回检，以直流电压方式输出自检结果，工程中通过驱动发送报警继电器（FBJ ）作为发送故障后的通道切断和冗余切换条件，两个CPU 独立检测判断，共同驱动一个安全与门输出结果. 变压器B1将“来自CPU1方波”信号变化读出，经“整流桥1”整流及电容C1滤波，在负载电阻R0上产生一个独立的直流电源，作为执行电路开关三极管的基极偏置电源。“来自CPU2方波”信号通过“光耦2”控制开关三极管偏置电路。在“来自CPU1方波”、“来自CPU2方波”同时存在的条件下，通过变压器B2、“整流桥2”整流及电容滤波使发送报警继电器（FBJ ）励磁发送器安全与门电路原理图 工作表示灯设置于发送器内，与安全与门电路

16、“整流桥2”及“电容C2”输出侧连接。通过发送器网罩所开的窗户，可以非常直观的观察点灯状况。发送器工作正常时，工作表示灯点绿灯。发送器故障时，工作表示灯点红灯。发送器工作灯点灯电路 为便于检修所对复杂数字电路的维修，每个CPU 设置了一个指导维修人员查找设备故障的故障表示灯，根据其闪动状况，判断出现的故障点。具体含义如表所示闪动次数含义可能的故障点1低频编码无效·2功出电压检测故障·负载短路；·功放电路故障；·滤波电路故障；·其它故障引起；3低频频率检测故障·时钟源故障；·可编程逻辑器件故障；4上边频检测故障·时钟

17、源故障；·可编程逻辑器件故障；5下边频检测故障·时钟源故障；·可编程逻辑器件故障；6载频编码无效·7CAND 总线通信故障·CAND 总线通信故障（线路故障或硬件故障）；·列控中心故障，无下传编码数据；·通信接口板故障，无下传编码数据；·收不到同步帧，或收到无效低频编码、载频编码；8CANE 总线通信故障·CANE 总线通信故障（线路故障或硬件故障）；·列控中心故障，无下传编码数据；·通信接口板故障，无下传编码数据；·收不到同步帧，或收到无效低频编码、载频编码； 为便于检修所

18、对复杂数字电路的维修，每个CPU 为每条总线设置了一个CAN 总线通信工作灯，根据其闪烁状况，判断出现的故障点。通信正常时，通信工作灯闪烁；通信故障时，通信工作灯常亮或常灭。 发送器技术指标：1. 电源电压的要求：DC 23V25V, 不间断供电。2. 输出功率：400负载时，功出为电平1情况下，输出功率为70W 。3. 耗电电流：400负载时，功出为电平1情况下，电流不大于5.8A 。4.低频频率(Fc：29Hz, 27.9Hz,26.8Hz, 25.7Hz,24.6Hz, 23.5Hz, 22.4Hz, 21.3Hz, 20.2Hz,19.1Hz, 18.0Hz, 16.9Hz, 15.8

19、Hz,5.载频频率：下行：1701.4Hz(简称：1700-11698.7Hz(简称：1700-2 2301.4Hz(简称：2300-1 2298.7Hz(简称：2300-2上行：2001.4Hz(简称：2000-11998.7Hz(简称：2000-1 2601.4Hz(简称：2600-1 2598.7Hz(简称：2600-27. 频偏：±11Hz 。序号项目指标备注1低频频率n=017(整数2载频频率1700-11701.4Hz ±0.15Hz 1700-21698.7Hz ±0.15Hz 2000-12001.4Hz ±0.15Hz 2000-21998.7Hz ±0.15Hz 2300-12301.4Hz ±0.15Hz 2300-22298.7Hz ±0.15Hz 2600-12601.4Hz ±0.15Hz 2600-22598.7Hz ±0.15Hz 3输出电压1电平161.0V 170.0V 电源电压DC 24V ±0.1V ，2电平146.0V 154.0V 3电平128.0V 135.0V 4电平104.5V