新型自动闭塞课件

1、新型自动闭塞2008.111系统原理特点发展问题2 自动闭塞是先进的区间闭塞制式，它对于保证区间行车安全、提高区段通过能力，起着非常重要的作用。自动闭塞又是列车运行控制系统的重要组成部分和基础设备。 新型自动闭塞在我国获得大力发展。 新型自动闭塞概述3闭塞 block system 用信号或凭证，保证列车按照空间间隔制运行的技术方法。自动闭塞 automatic block system 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行车的闭塞方法。名词术语和基本概念4保护区段 overlap protection block section 为防止列车冒进信号造成危险后果

2、而设的重叠区段。轨道电路 track circuit 以钢轨为导体，检查有无列车占用、传递列车占用信息以及实现地面与列车间信息交互的电路。 名词术语和基本概念5 自动闭塞是利用通过信号机将一个区间划分为若干闭塞分区，每个闭塞分区内装设轨道电路（或列车检测设备），通过轨道电路将列车和通过信号机显示联系起来，使信号机显示依列车运行状态(闭塞分区空闲/占用) 自动变换的系统。 用以实现自动闭塞行车办法的所有设备总称为自动闭塞系统。自动闭塞定义7运行方向信息编码信息形成信息发送信息通道信息接收信息解码信息执行自动闭塞系统原理框图自动闭塞系统构成8速差式信号制式 速差式信号制式所给出的每一种信号，对不同

3、速度的列车分别代表某一个确定的速度值，列车按照信号要求的速度运行，以保证行车安全。而按信号显示的速度行车，就成为一种行车的基本制度，在这样的行车制度下，信号就可以担负起列车运行速度控制的任务，并通过对列车速度实时控制，在安全的基础上，达到列车运行间隔最小化的目的，从而实现铁路线路运输能力的最大化。 10速差式显示可以采用色灯方式，也可以直接采用数字显示方式，前者适应于速度分级少的低速列车运行系统，对于高速铁路或中、低速混合运行的线路，由于速度级别多，色灯显示数量不够，应采用后者。 速差式信号制式11 速度分级的选择除必须考虑线路允许的行车速度，如曲线速度、坡道速度、道岔速度等之外，主要考虑如何

4、按合理的速度等级划分自动闭塞分区，以满足不同速度级别的列车追踪需要，其主要原则是：列车从任一级速度用规定的减速度降至下一级速度所走行的距离，应基本相同，并尽可能与现有列车速度等级取得一致。 速差式信号制式12新型自动闭塞概述-自动闭塞分类 在双线区段，以前多采用单方向运行的方式，即一条铁路线只允许上行列车运行，而另一条铁路线只允许下行列车运行。为此，对于每条铁路线仅在一侧设通过信号机，这样的自动闭塞称为双线单向自动闭塞。 考虑一侧线路或设备故障，在双线区段的每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。14单向自动闭塞和双向自动闭塞双线双向自动闭塞地面通过信号机的设置同双线

5、单向自动闭塞。行车组织有两种方式，一种是反方向按自动闭塞行车，列车可以追踪运行;另一种是反方向按站间闭塞行车。这两种方式的反方向均不设通过信号机(按自动闭塞行车时设停车标志)，反方向运行的列车是按车载信号显示行车。152. 三显示和四显示自动闭塞 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有三种显示，能预告列车运行前方两个闭塞分区的状态，它使列车经常按规定速度在绿灯下运行，并可得到运行前方通过信号机显示的预告，因此在列车未提速前广泛应用。 新型自动闭塞概述-自动闭塞分类L-U-H17三显示自动闭塞HULLl (3)1/2ll 3bf l 3

6、bf l 3bf 1/2l18三显示列车追踪空间间隔l (3)：l （3）= 3 l 3bf + l (m)l 3bf ：三显示闭塞分区长度（m）l ：本区段列车长度（m）三显示列车追踪时间间隔T（3）：T（3）0.06 l （3）/v（平均） （min）v（平均）：计算区段列车平均时速（km/h）0.06：换算到分钟的系数 三显示自动闭塞19三显示自动闭塞 列车在三显示自动闭塞区段运行，显示黄灯准备减速，在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于列车的制动距离。 随着列车速度和密度的不断提高，在一些繁忙的客货混运区段，各种列车运行的速度和制动距离相差很大，三显示自动

7、闭塞不能解决这一矛盾，四显示自动闭塞应运而生。20 四显示自动闭塞是在三显示自动闭塞的基础上增加绿黄显示，它能预告列车运行前方三个闭塞分区的状态。高速列车可以规定的速度越过绿黄显示的通过信号机，然后减速，以使列车在抵达黄灯显示的通过信号机时不大于规定的允许速度，保证在显示红灯的通过信号机前停车。四显示自动闭塞L-LU-U-H211/2l1/2ll 4bfl 4bfl 4bfl 4bf l (4)HULULL四显示自动闭塞22 四显示自动闭塞较三显示自动闭塞列车追踪间隔，可缩短1/51/3，即在充分保证安全的前提下，四显示自动闭塞能提高区间列车通过能力1730。 四显示自动闭塞24 四显示自动闭

8、塞是具有速度含义的速差式自动闭塞，其每种显示都具有明确的速度含义。技规规定，列车运行速度在120 km/h以上的双线区段，应采用速差式自动闭塞，列车紧急制动距离由两个及以上闭塞分区长度保证。 四显示自动闭塞可以压缩列车追踪间隔，进一步提高行车密度。 四显示自动闭塞25 自动闭塞按检测列车位置的方式可分为轨道电路方式和计轴器方式两大类。 多数自动闭塞采用轨道电路来检测列车运行的位置。按所采用轨道电路不同，又可分为有绝缘和无绝缘轨道电路。新型自动闭塞概述-自动闭塞分类27有绝缘和无绝缘自动闭塞传统的自动闭塞在闭塞分区分界处均设有钢轨绝缘，以分割各闭塞分区。钢轨绝缘故障率高，维修工作量大，列车舒适性

9、差。无绝缘自动闭塞以无绝缘轨道电路为基础。无绝缘轨道电路分谐振式和感应式两种，它取消了区间线路的钢轨绝缘。基于无绝缘轨道电路的自动闭塞，满足铁路无缝化、电气化发展的需要，是未来发展方向。 28从法国引进的UM71自动闭塞以及国产ZPW-2000自动闭塞采用无绝缘轨道电路。计轴自动闭塞，不用轨道电路，而用计轴器检测列车的运行位置。 有绝缘和无绝缘自动闭塞29 无绝缘轨道电路按原理可分为两类 自然衰耗式，利用轨道电路的自然衰耗和不同频率对相邻轨道电路进行隔离； 电气隔离（谐振）式，在轨道电路的分界处采用电容和钢轨一部分电感构成谐振回路，并用不同频率对相邻轨道电路进行电气隔离。 无绝缘轨道电路分类3

10、0电气绝缘特性 电气绝缘节既要满足隔离又要满足能量传输，应具备以下特性： （1）电气绝缘接头隔离性好，界限分明；（2）电气绝缘接头的死区间尽量短；（3）两相邻轨道电路间无信号干扰；（4）轨道电路的独立性强；（5）分路灵敏度要高；（6）信号传输效率要高；（7）轨道电路具有足够的传输长度；（8）设备简单可靠 31 我国以前运用的自动闭塞主要制式是交流计数电码自动闭塞、不对称脉冲自动闭塞、极频自动闭塞和4信息移频自动闭塞四种。它们的共同缺点是可靠性不够高，信息量太少，抗干扰能力不够强，不能满足列车提速、增加行车密度、增大载重量和电气化的需要。新型自动闭塞概述-自动闭塞的发展32新型自动闭塞发展进程

11、自动闭塞是现代化铁路信号技术装备，它在保证行车安全，提高区间通过能力，改善运营管理等方面，有显著的技术经济效益，代表了铁路信号发展水平。33国家 自动闭塞 占营业里程中国： 6537公里82 14%苏联： 80000公里80 57%美国： 127000公里76 40%日本： 12862公里82 57%西德： 11500公里82 39%法国： 7588公里78 22%。新型自动闭塞发展进程34由此可见，当时我国自动闭塞发展速度较慢，占路网比重较小，制约了中国铁路的发展。新型自动闭塞发展进程35随着改革开放的大潮，百废待兴。中国铁路信号工作者肩负重任，在铁道部领导下，由北京铁道学会自动化委员会组织

12、，从1980年12月开始，历时三年，进行了11次学术研讨会，科学地、实事求是地总结了我国自动闭塞发展的经验和教训，分析了我国现有自动闭塞的技术水平，提出了发展我国自动闭塞的咨询建议。新型自动闭塞发展进程36四种既有自动闭塞制式技术经济比较No项目移频交流计数极频不对称脉冲1极限长度（m）1950-21002600260026002断轨检查较差较好较好较好3应变时间（s）27224绝缘破损有一般有有有5信息数量43446机车信号较好较差7设备估价（元）760038005600620037速差制自动闭塞20世纪80年代，围绕我国铁路实现现代化的目标，提出了采用速差制自动闭塞。当时铁路运输能力紧张的

13、现实与三显示自动闭塞制式能实现的运输能力之间的矛盾，成为速差制四显示自动闭塞发展的动力。首先在京广线郑武段实施，进而运用于准高速的广深线，均取得成功，之后90年代在京广线上全线推广。特别是铁路四次大规模既有线提速中，在繁忙区段均设计了速差制四显示自动闭塞。38 90年代初，在京广线郑武段电气化工程中引进了法国的UM71自动闭塞，随后在UM71国产化的进程中，我国自行开发具有自主知识产权ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞，即新型自动闭塞。它在UM71的基础上，用单片微机和数字信号处理等技术代替晶体管分立元件，在保证系统的可靠性和可用性的前提下降低了设备成本。新型自动闭塞概述-自动闭塞的发展3

14、9必要性和主要目标适应电气化铁道的发展需要；适应重载列车的发展需要；大力提高设备的可靠性和安全性；逐步建立我国自动闭塞、机车信号、自动停车和速度监督体系（既有线提速、客运专线、高速铁路）40建议优先开展的六大课题研究：牵引电流对轨道电路和机车信号干扰的影响；轨道电路研究；基础元器件；系统工程研究和应用；可靠性理论研究和应用；故障-安全理论研究和应用41国产移频自动闭塞有8信息、18信息。8信息移频自动闭塞采用集成电路；18信息移频自动闭塞采用单片微机和数字信号处理技术。8信息和18信息移频自动闭塞由于载频选择、调制频偏等固有缺陷，使轨道电路存在传输特性较差、邻线干扰、半边侵入等问题。新型自动闭

15、塞概述-自动闭塞的发展42自动闭塞的几个经典问题断轨检查：轨道电路难以实现极限长度：信息量少，长度不小于2000米自闭与机车信号分合：两个系统，独立发展43自动闭塞的评价经济效果：投资多少、结构繁简、维修难易、故障率高低、寿命长短技术特性：适用性、抗干扰能力、应变时间、机车信号结合、极限长度等44经验和教训：事故推进了铁路信号的发展1961年京山线唐山开平间，因信号机透镜上积雪，司机将红灯误认为黄灯，造成冒进信号列车追尾的重大事故，这才引起对机车信号和自动停车的重视。-机车信号451978年12月16日，由西安开往徐州方向的386次列车向东一路急驶。按运行图规定，该趟火车在杨庄站要在侧线停车6

16、分钟，等待其它列车通行后再开动。然而两个司机睡着了，列车以每小时40公里的速度冲入正线。 此时南京至西宁的87次列车呼啸而来，列车机车拦腰撞上87次列车的第6节车厢。自动停车：一次报警-周期报警。461999年7月9日，461次列车通过京广线衡阳段茶山坳车站，以每小时111公里的速度侧向通过限速岔道，导致列车脱轨颠覆，造成9人死亡、15人97年4月29日 荣家湾火车相撞事故。2008年4月28日，胶济铁路由于列车超速的重大事故。超速-47自动闭塞是机车信号主体化的基础。既有自动闭塞存在着种种安全问题，是长期以来不能实现机车信号主体化的关键制约因素。既有交流计数、极频、4信息移频自动闭塞将被淘汰

17、，8信息、18信息移频自动闭塞也将逐步改造。ZPW-2000系列自动闭塞是具有自主知识产权，有较高的安全度和可靠性，能抗电气化大电流干扰，传输特性好的新型自动闭塞，是我国今后一个时期自动闭塞的发展方向。新型自动闭塞概述-自动闭塞的发展488信息移频自动闭塞 ZPY1-8型(ZP-89型)为8信息移频自动闭塞，是在原4信息移频自动闭塞的基础上研制而成的。在满足系统和器件故障安全及抗干扰的基础上采用集成器件，以减小设备体积，提高可靠性。49ZPY1-8型移频自动闭塞的信息特征 11、15、20、26 Hz为原有低频。8 Hz可作为电化区段站内轨道电路用，不传递信息。30 Hz一般作双线双向自动闭塞

18、反向运行时区间轨道电路用，也不传递信息。13.5 Hz为绿黄，四显示自动闭塞用，进站信号机显示绿黄灯时也能用。17.5 Hz为黄闪，用在特殊情况下，如18号道岔侧向通过时用；四显示自动闭塞可作为U2码使用，即在进站信号机显示双黄灯时，第一接近区段发送U2码，供机车信号接收；9.5 Hz备用。 50 后来又增加到12信息，低频信息为：11 Hz L码，13.5 Hz LU码，15 Hz U码，16.5 Hz U2码，17.5 Hz U2S码，20 Hz UU码，21.5 Hz UUS码，24.5 Hz HB码，26 Hz HU码，30 Hz反方向运行用，8 Hz站内轨道电路用，9.5Hz备用。

19、ZPY1-8型移频自动闭塞的信息特征51ZP-89型移频自动闭塞系统结构 为改善移频自动闭塞的应用环境，方便维修，现均采用集中设置方式，即除了通过信号机和轨道防雷单元外，其它设备均集中设于相近车站的信号机械室内，用电缆联结。52ZPY1-8型移频自动闭塞系统构成JS：接收盘；FS：发送盘；DY：电源盘；SGB：衰耗隔离表示盘；ZEL：室内防雷单元；GFL：轨道防雷单元；DL：电缆；DLM：电缆模拟网络53系统组成 ZPY1-8型移频自动闭塞设备由移频柜、防雷柜(或移频防雷电缆网络组匣)、电缆、轨道变压器箱、通过信号机组成。为提高设备的可靠性，移频自动闭塞系统采用接收双机并用，发送热备、故障转换

20、的结构。54ZPY1-8型移频自动闭塞的室外设备 采用集中设置方式时，室外设备仅有通过信号机和轨道变压器箱，轨道变压器箱内设有轨道防雷单元、50 Hz抑制器和移频轨道变压器。 轨道防雷单元：对雷电冲击干扰进行纵向及横向防护。 50 Hz抑制器：抑制工频干扰，有效地防护轨道内的50 Hz迷流干扰。 移频轨道变压器：实现发送或接收设备与轨道电路间的匹配联结，改善轨道电路的传输特性。55 电源盘将输入的220 V交流电源变换为24 V直流稳压电源，对发送盘供电，接收盘自带电源，不需其供电。 电源盘采用脉宽调制开关直流稳压电源，控制方式为脉宽调节，并具有过压及过流防护电路。ZPY1-8型移频自动闭塞的

21、室内设备-电源盘56 发送盘根据编码条件向轨道电路发送移频信息。发送盘由低频振荡器、调制开关、移频振荡器、滤波器、激励放大器、功率放大器等电路环节等构成。ZPY1-8型移频自动闭塞的室内设备-发送盘57 接收盘接收由轨道传输来的移频信号，进行限幅、放大、解调、鉴幅、选频后动作执行继电器，控制通过信号机的显示。 接收盘由电源、限幅放大器、鉴频器、双向鉴幅器、选频放大器、末级开关等部分组成ZPY1-8型移频自动闭塞的室内设备-接收盘58接收盘有两种：有选频和无选频。 有选频接收盘：通带很窄的选频电路，只接收特定的低频信息，可以区分五种低频信息，是按照四显示自动闭塞的要求设计的。 无选频接收盘：没有

22、低频选频电路，可以接收某低频段内的所有低频，只反映本闭塞分区空闲与否。 非电化和电化接收盘电路原理一样，只是电化接收盘的灵敏度指标与非电化接收盘不同。 ZPY1-8型移频自动闭塞的室内设备-接收盘59 ZPY1-18型(ZPWD型)和ZPY2-18型(ZPDJ型)均为18信息移频自动闭塞。由于采用微型计算机和数字信号处理等技术，解决了信息量少、信干比低、应变时间长等技术难题。18信息移频自动闭塞6018信息移频自动闭塞 系统设计为双软件、双CPU、双A/D及安全与门等冗余结构，并具有故障检测报警等功能，符合故障安全原则。在信干比在1：1条件下，信息的转换时间不大于2 s。通用性强，可在电化和非

23、电化区段通用。6118信息移频自动闭塞的信息特征载频：550/750 、650/850 频偏：55低频：7、8、8.5、9、9.5、11、12.5、13.5、15、16.5、17.5、18.5、20、21.5、22.5、23.5、24.5、2662(1)传输距离较长 (2)形成系列产品 400A、600A、800A、1000A扼流变压器研制，同构成一个系列。 (3)具有实现双机或N+1方式的能力 (4) 新的故障检测方式 三级报警：对车站值班员的车站总报警，对信号工区的电子盘上的故障报警灯，对检修所的盘内故障定位灯。 ZPY1-18型移频自动闭塞的特点63 (5)高性能防雷系统 高性能防雷器件

24、，可做到无维修或少维修。 (6) 实时在线测试 可以不甩开电缆芯线直接测试绝缘，且不会损坏电子板。 (7) 新工艺 如镀金线簧插座、压接技术、专用接线端子、可调电阻高支架、新型助焊剂等。 (8) 配套设备 微机测试台及专用仪表，为维修提供有效的手段。 ZPY1-18型移频自动闭塞的特点64ZPY1-18型移频自动闭塞系统构成65电源盘电源盘向发送盘提供48 V直流电源，向接收盘提供+15 V、-15V、5V直流电源，一个电源盘可向一个发送盘和一个接收盘供电，也可向两个站内接收盘供电。 三种电源均为DC/DC直流直流变换器。66发送盘发送盘分区间发送盘和站内发送盘。区间发送盘适用于非电化和电化区

25、段移频自动闭塞； 站内发送盘适用于非电化和电化站内轨道电路移频化。67发送盘原理框图68接收盘 由带通滤波、模数转换、数字信号处理、安全与门等部分组成。移频信号经轨道变压器、轨道防雷单元、电缆、站内防雷单元及衰耗隔离盘进入接收盘，经带通滤波器滤波放大，分别送两路模数转换器，变换为数字信号，由各自的数字信号处理器进行运算处理，并将双机运算结果进行比较，然后驱动安全与门，使执行继电器吸起，并给出相应的表示。69接收盘方框图70采用有源带通滤波器电路进行带通滤波。实现FFT解调的微处理器系统由数字信号处理器(DSP)、程序存储器(EPROM)，数据存储器(RAM)、译码器(DECODER)、采样电路

26、、输出电路、表示与告警电路、辅助电路等组成。采样电路完成模数转换，并采集外部输入信号送CPU。接收盘71“N+1”冗余系统 自动闭塞采用单套电子设备，难以保证系统的高可靠。而采用双机系统造价较高。因此采用“N+1”系统，即系统工作按N台主用设备备用一台热机的 “+1”设备，主用及“+1”设备均设有故障检测装置，主用设备之一发生故障时，“+1”备用设备自动投入应用。 72 系统工作按N台主用设备，热机备用一台“+1”设备。 主用及“+1”设备均设有故障检测报警。 主用设备之一发生故障时，备用“+1”设备立即自动投入，其中：发送盘，“+1”设备自动投入，取代主设备；接收盘，“+1”设备自动投入，与

27、主设备并联运用。 主用设备从故障状态恢复正常时，立即与“+1”设备自动脱离，恢复其原有热机备用状态。其中：发送盘，“+1”设备从主设备低频、载频及功出电路自动切除，恢复原备用状态；接收盘，“+1”设备从主电路自动切除，恢复原备用状态。系统特点73系统特点 发送盘、接收盘故障转换及故障恢复时，保证地面信号机和机车信号机不闪灯。故障转换时间不大于1.1s。 紧急处理故障过程中可对设备带电拔插，误拔单台设备时，不应影响系统的正常工作。 更换故障设备时，不影响系统的正常工作。 当同时发生两台及其以上同类设备故障时，优先顺序仅能保证一台正常工作，故障转换投入应考虑。优先级由工程设计时确定，一般将一离去区

28、段设在优先位置。74UM71系列无绝缘自动闭塞法国高速铁路(TGV)自动闭塞，地面采用UM71型无绝缘轨道电路，车载采用TVM300 型带速度监督的机车信号，两者简称“U-T”系统。其以移频无绝缘轨道电路为基础，不设地面信号机，以速差式机车信号作为主体信号，具有速度监督（ATP）功能。 UM71 TVM300 模拟信息传输 郑武线 UM2000 TVM430 数字信息传输 秦沈线75载频：1700/2300、 2000/2600频偏：11低频： 10.329 Hz，按1.1 Hz等差数列递增高载频、小频偏有利于抗电化干扰，不存在半边侵入的问题，应变时间不大于2s。 UM71技术特征76为提高可

29、靠性，采用了双重系统，一套工作，另一套热备，自动转换。设备稳定可靠，故障率低。全部实行故障修。 UM71自动闭塞用于我国，正向设地面色灯信号机，显示按绿、绿黄、黄、红、红(防护区)设置，通称四显示。反向不设地面信号机，只在闭塞分区分界点处设置停车标志。 UM71自动闭塞技术特征L-LU-U-H-H77系统频率的选择原则-信号频率选择 信号频率及倍频要避开50工频干扰，相邻频率须有一定间距。间距越大越容易区分，但不宜过大，否则信号占用频率太宽，不利于抗干扰。 受成本，技术手段等限制 信号频率段：7-30Hz78 载频频率选择主要根据无绝缘轨道电路调谐单元的要求以及轨道电路的长度。 频率高传输效率

30、高，信息量大，远离工频干扰，但传输衰耗大，距离短。 载频频率段：1700-2600Hz （500-900Hz）系统频率的选择原则-载频频率选择79信号能量在频域中的分布-UTUM71无绝缘轨道电路采用频率键控方式，频偏df=11Hz，信号频率FL=10.329，移频系数m=df/FL=1.0680.379根据信号理论，能量集中在中心频率及其1、2次边频上。 80FLF0UM71信号频谱信号能量在频域中的分布-UT81谱线特征的分析 各种低频在载频中心频率上都有很高的相对能量幅值，并随着低频信号频率的增高而增高。从10.3Hz29Hz,其中心频率相对能量幅值占总能量幅值由0.5927增高至0.9

31、419。该现象表明，中心频率频点特征可用作各低频判断的共同特征。82根据UM71轨道电路低频信号最大频率（29Hz）和频偏值（11Hz）以及通频带的选取（40Hz），表明在40Hz范围内，各低频信号均有甚高的总相对能量幅值。从10.3Hz29Hz，40Hz范围内的低频信号总相对能量幅值为0.99720.9981。该现象表明，该频率范围内各低频信号特征可作为各低频判断的有效特征。 谱线特征的分析83 移频信号能量主要集中在中心频率及两边一次边频分量上，从10.329Hz,三根谱线相对信号幅值占总能量幅值0.93950.9981。 在40Hz范围内谱线有较高的相对能量幅值，从10.329Hz占总能

32、量幅值的0.99720.9981。对于不同的低频除中心频率可作为最强且一致可利用特征外，其余特征均为以中心频率f0为中心，以低频频率的整数倍，左右对称排列。 谱线特征的分析84YP信号，频偏df=55Hz，信号频率FL=726，移频系数m=df/FL=7.8572.115能量集中在上/下边频附近的边频上。 信号能量在频域中的分布-YP85FLF0YP信号频谱信号能量在频域中的分布-YP86自动闭塞系统的抗干扰措施-压躲拖压：采用强信号压干扰和滤波技术。躲：采用频率分隔躲开牵引电流的谐波干扰。从干扰源的谐波分析，主要集中在牵引电流的奇次谐波，而偶次谐波干扰较小。拖：通过适当延时，压躲并用拖过干扰

33、。87发送器 发送器是一个以连续方式向轨道电路发送有足够功率的移频信号源。包括编码发生器、27分频、移频振荡器、27倍频、辅助发生器、差频1000 Hz检查、放大等电路环节。88发送器原理框图89接收器接收器用于检查移频信号幅度、载频、低频调制信号频率的特征，并用于调整轨道电路。接收器由轨道电路长度调整、限幅滤波、鉴幅、鉴频、低频信号检查和执行开关等部分组成。90 经过轨道电路长度调整后的移频信号，由限幅滤波器限制过高电平，并滤除带外干扰信号。鉴幅、鉴频和低频信号检查环节分别完成对移频信号幅度、载频和低频信号特征的检查，若符合要求，“执行开关”中轨道继电器励磁。接收器91发送器原理框图92 为

34、解决轻车瞬间失去分路的问题，低频信号电路中设有启动延时控制电路。轨道电路处于临界工作条件下，为防止工作不稳定，在执行开关工作后，通过降低门限控制电路降低鉴幅开关对移频信号的触发门限。 接收器93UM71型自动闭塞的技术优势 实现了轨道电路的无绝缘化 由于采用谐振式电气绝缘，两相邻轨道电路具有极高的转移系数，使它们界限分明，有效防止了越区传输。以电气绝缘节取代了机械绝缘节，满足了电气化牵引和无缝线路对无绝缘的要求。 94频率选择合理，抗干扰能力强 选择较高的载频频率，远离50 Hz牵引电流的谐波，因而谐波干扰量小。频偏较小，调制系数小，信号能量集中在中心载频附近，对邻线和相邻区段的干扰有较强的抑

35、制能力。 UM71型自动闭塞的技术优势95 具有良好的轨道电路传输性能 由于轨道电路加装补偿电容后趋于阻性，就大幅度抵消了钢轨电感对信号传输的影响，改善了轨道电路信息的传输条件，减小了送、受电端钢轨中的电流比，改善了接收器和机车信号设备的工作条件。当道碴电阻从标准值至“”间变化时，对接收端信号变化幅度影响小，系统工作较为稳定。UM71型自动闭塞的技术优势96 可实现电气分离式断轨检查 主轨道电路具有断轨检查功能，进一步提高了安全性。 对电气化区段适应能力强 能满足1000A牵引电流、100A钢轨不平衡电流条件下正常工作的要求。钢轨对地产生不平衡电位时，对轨道电路的影响较小。 UM71型自动闭塞

36、的技术优势97 可实现双方向运行 可实现正方向和反方向的自动闭塞方式。 可取消地面信号机 能给机车信号提供连续、可靠的信息，为机车信号作为主体信号创造了条件，从而可取消地面信号机。 UM71型自动闭塞的技术优势98 可实现轨道电路的一次调整 根据不同情况的轨道电路，调整发送器、接收器的不同电平，可准确地实现轨道电路的一次调整，遇晴、雨天不用再调整。 UM71型自动闭塞的技术优势99结论法国UM71无绝缘轨道电路设备以其无机械绝缘、抗干扰性强、工作稳定及可升级为数字轨道电路（430系统）等特点，在世界21个国家有4万余套的广泛运用，韩国汉城釜山高速线路也含其中。有了时速300km高速铁路及170

37、0A牵引电流重载线路的长期、成熟运用经验。机车信号做为主体信号已运用20余年。100WG-21A型无绝缘自动闭塞 WG-21A型无绝缘自动闭塞是在UM71型自动闭塞的基础上，保留其技术优势，利用单片微机和数字信号处理技术实现移频信号的发送、和接收设备的检测，形成具有自主知识产权的国产移频自动闭塞。它可完全替代UM71。101 WG-21A的轨道电路调谐原理和电气调谐区长度，中心载频、频偏、低频频率、调整方法均与UM71相同，室外设备也完全相同，只是对UM71的室内设备进行了微电子改造。 WG-21A型无绝缘自动闭塞102WG-21A对UM71的改进WG-21A利用先进技术对UM71进行以下改进

38、： (1)发送器、接收器四种载频通用，减小了器材种类，降低了工程总造价。 (2)发送器采用DDS直接数字合成方式，无需进行方波正弦波变换，即可生成相位连续的移频正弦信号。发送器还增加了低频及移频测试端子。 103(3)接收器采用数字信号处理技术，实现了高分辨率、快速的频谱分析计算，增强了抗干扰性能。接收器的执行电路既能驱动UM71使用的NS1.24.404型轨道继电器，又能驱动国产的JWXC-1700型安全型继电器，适用于既有和新建自动闭塞的线路。 WG-21A对UM71的改进104(4)发送器和接收器均具有完善的检测功能，并可实现“N+1”冗余。(5)可将原匹配变压器中的电缆模拟网络移至室内

39、组合架，以尽量降低室外设备发生故障的可能性。 WG-21A对UM71的改进105WG-21A型自动闭塞系统构成106WG-21A系统构成WG-21A系统主要由发送器、接收器、轨道继电器、匹配变压器、模拟电缆盒、调谐单元、空心线圈、电缆、补偿电容等构成。其中发送器、接收器、模拟电缆盒、轨道继电器集中设在室内，其他设备设在室外。 107 系统可采用单套，也可采用“N+1”冗余方式。 与改变运行方向相结合，可构成双向自动闭塞。 除发送器、接收器、模拟电缆盒系新研制的国产化设备外，其他均为国产化设备，其可与原UM71室外设备互换。轨道继电器可采用法国的NS1型继电器，也可采用国产JWXC-1700型安

40、全型继电器。WG-21A系统构成108ZPW-2000A型无绝缘自动闭塞ZPW-2000A型自动闭塞充分吸收UM71的技术优势，进行了一系列技术改进和创新。在轨道电路传输安全方面，增加了小轨道断轨检查，减小了调谐区死区长度。采用单片微机和数字信号处理技术，提高了抗干扰能力。ZPW-2000A型是目前我国大力推广的新型自动闭塞。 109ZPW-2000A型自动闭塞系统构成110(1)在解决调谐区断轨检查后，实现了对轨道电路全程断轨的检查，减少了调谐区死区长度(20 m减小到5 m以内)，实现了对调谐单元的断线检查和对拍频信号干扰的防护，提高了传输的安全性。ZPW-2000A型自动闭塞的特点111

41、 (2)利用新开发的轨道电路计算软件实现了轨道电路参数的优化，提高了轨道电路的传输长度，将1.0 km道碴电阻的轨道电路传输长度提高了44%(从900 m提高到1 300 m)，将电气机械绝缘节的轨道电路长度提高了62.5%(从800m提高到1 300m)，改善了低道床电阻轨道电路工作的适应性。 ZPW-2000A型自动闭塞的特点112(3)用SPT国产铁路信号数字电缆取代法国的ZCO3型电缆，线径由1.13 mm降至1.0 mm，减少了备用芯组，加大了传输距离(从7.5 km提高到10 km)，使系统的性能价格比大幅度提高，显著降低了工程造价。调谐区设备的70 mm2铜引接线用钢包铜线取代，

42、方便了维修。 ZPW-2000A型自动闭塞的特点113 (4)用单片微机和数字信号处理芯片代替晶体管分立元件和小规模集成电路，提高了发送移频信号频率的精度和接收移频信号的抗干扰能力。 (5)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，提高了系统可靠性，大幅度提高了单一电子设备故障不影响系统正常工作的“系统无故障工作时间”。 ZPW-2000A型自动闭塞的特点114技术特性ZPW-2000A型无绝缘自动闭塞系统有电气电气绝缘节(JESJES)结构和电气机械绝缘节(JESBA/SVA)结构两种。两者电气性能相同。 发送器、接收器采用“N+1”冗余方式，与国产18信息移频自动闭塞相同

43、。115ZPW-2000A型接收器示意图116技术特性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属“延续段”。发送器同时向线路两侧主轨道电路、小轨道电路发送信号。 117技术特性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数字信息处理技术，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。 118技术特性上述“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)送本轨道电路接收

44、器，作为轨道继电器(GJ)励磁的必要检查条件(XGJ、XGJH)之一。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，向相邻区段提供小轨道电路状态(XG、XGH)条件。119 包括调谐单元、空心线圈、匹配变压器、补偿电容。 (1)调谐区 调谐区按29 m设计，以获得调谐单元与轨道电路的匹配连接。 (2)机械绝缘节 为取得与JESJES同样的电气性能，空心线圈参数也根据传输通道参数和载频频率设计，命名为SVA (3)匹配变压器 按传输通道参数和载频频率进行设计，实现

45、了轨道电路与SPT传输电缆的匹配连接。室外设备120室外设备(4)补偿电容器 根据传输通道参数传输特性优选，并兼顾低道床电阻的传输。 (5)电缆 传输电缆采用国产铁路信号数字电缆SPT，1.0 mm，总长度按10 km考虑。 (6)BA、SVA、SVA引接线 采用3600 mm、1600 mm钢包铜线。 121室内设备-发送器122 室内设备包括发送器、接收器和电缆模拟网络。 发送器用来产生高精度、高稳定性的移频信号。发送器结构基本同国产18信息移频自动闭塞(ZPY1-18型)发送盘。仅对激励放大器作变动，将原分立元件组成的射极输出器改为运算放大器组成的射极输出器，从而解决了射极负载为变压器时

46、直流工作点难以调整、在温度变化时易影响工作稳定性的问题。 发送器采用载频通用型，N+1冗余方式，同ZPY1-18型移频自动闭塞。室内设备-发送器123发送器-低频编码条件读取电路124发送器-安全与门电路125室内设备-接收器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。 接收器结构基本同18信息移频自动闭塞(ZPY1-18型)的接收盘。采用DSP进行解调。增加了调谐区轨道电路的输入、调整、采集、执行环节。 126接收器原理框图127接收双机并联运用原理图128接收器-微处理器电路129接收器-安全与门电路130 主轨A/D、小轨道A/D为模数转换器，将主机、并机输入的模拟信号转

47、换成计算机能处理的数字信号。 CPU1、CPU2完成主机、并机载频判定、信号采样、信息判决和输出驱动等功能。 安全与门14将两路CPU输出的动态信号变成驱动继电器(或执行条件)的直流输出。室内设备-接收器131 接收器由本接收“主机”及另一接收“并机”两部分组成，即A主机输入接至A主机，且并联接至B并机。B主机输入接至B主机，且并联接至A并机。A主机输出与B并机输出并联，动作A主机相应执行对象。B主机输出与A并机输出并联，动作B主机相应执行对象。 室内设备-接收器132ZPW-2000A型自动闭塞的传输安全性1调谐区断轨检查 将调谐区做成一段29 m长的轨道电路，正常工作时接收端电流属于并联谐

48、振电流的一部分。在规定道碴电阻条件下，钢轨断轨时，该电流大幅度下降，使轨道继电器落下。在1km道碴电阻条件下，若不设短轨道电路，29 m内无断轨检查。在最不利条件下，断轨时接收残压仅为轨道继电器落下值的1/508，有断轨检查保证。 1332轨道电路全程断轨检查 主轨道电路在最不利条件下，具有断轨检查保证，且有足够余量(断轨时接收器残压约为可靠落下值的50% 以下)。3减小调谐区0.15分路“死区”长度 在km条件下，若不设短轨道电路，29 m内015 分路“死区”长度为215 m(距送端4 m，受端35 m)。设短轨道电路时，分路“死区”长度为5 m。 ZPW-2000A型自动闭塞的传输安全性

49、1344.调谐单元断线检查 利用调谐单元BA断线对本区段频率的信号绝缘节阻抗降低，对相邻频率的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BA断线的检查。送端BA断线，接收端电压降低约50；受端BA断线，接收端电压升高约500700，接收器设置接收门限对此进行检测。 ZPW-2000A型自动闭塞的传输安全性135 5.钢轨对地不平衡对传输安全的影响及防护 钢轨对地不平衡指轨道电路钢轨同侧两端接地或与其他金属物(送、受电端引接线、金属箱盒外壳、待更换钢轨等)相通形成第三轨的情况。 由于无绝缘轨道电路两运用钢轨有电容补偿，已近于呈阻性传输状态，“第三轨”的出现与两运用钢轨无补偿作

50、用，对移频信号均呈感性，对轨道电路的传输、调整、分路、断轨检查、机车信号入口电流等均无显著影响。 ZPW-2000A型自动闭塞的传输安全性136 在相同条件下，UM71为0811 km，而ZPW-2000A为1315 km，且电气电气绝缘节和电气机械绝缘节具有同样的传输长度。 ZPW-2000A型无绝缘轨道电路传输长度137ZPW-2000A型无绝缘轨道电路传输长度 轨道电路传输长度延长的原因有： 通过“GA-1”型计算软件对各有关参数的分析和综合优选。 分析并修正了UM71的BA与钢轨特性参数上的失配。 补偿电容容量优化及改善分路的新型配置。 用BASVA代替BASVA，与JES-JES等效

51、。 采用DSP解调，大大提高抗电气化干扰能力和“分路残压+干扰”的防误动能力 优化了传输电缆与轨道电路的匹配设计。 138结论1ZPW2000型无绝缘轨道电路是在法国UM71无绝缘轨道电路技术引进基础上，结合国情进行提高系统安全性和系统传输性能的技术再开发。139当前，在评价轨道电路传输问题是已不再局限于简单的调整、分路、机车信号入口电流几项传统要求。根据国外轨道电路现状及国内多年运用已经几度出现的重大安全问题，如：断轨检查；钢轨对地不平衡分路；轨道电路运用中接收器固有信干比等。另外，钢轨对地不平衡时的断轨、分路死区、轨道电路的隔离性能及故障条件下的检测等诸多问题。这些都已逐步成为评价轨道电路

52、传输，特别是传输安全性的重要因素，得到人们的普遍理解和认同。这些问题也构成了考虑“机车信号做为主体信号”安全性的必然前提条件。140结论2在轨道电路传输安全性上ZPW2000型无绝缘轨道电路已具备全程断轨检查、调谐区5m的分路死区、调谐单元断线轨道电路隔离性能丧失的检查、拍频干扰防护、钢轨对地不平衡条件下的列车分路及断轨检查、约5mW的接收器端信号功率等涉及传输安全性的优良性能。141结论3ZPW2000无绝缘移频自动闭塞无论在电气还是在机械绝缘节轨道电路中，较法国UM71轨道电路都有着长得多的传输距离，在满足我国0.251.5km各种道碴电阻道床传输、20km30km的站间距离及采用国产SP

53、T数字信号电缆等方面都使系统技术性能价格比大幅度提高。142检查轨道和道岔区段的占用或空闲；轨道区段的长度几乎没有限制；勿需绝缘节；不受道床电阻影响；在钢轨表面生锈、污染条件下，仍能可靠安全地检测列车进出区间；对电气化区段牵引回流的连接及接地线无限制； 计轴闭塞功能143 基于列车（车辆）驶入和驶出两个计轴点所监视的区段时所记录轴数的比较结果，以此确定该区段的占用或空闲状态。计轴系统的基本工作原理检查区段AB驶入驶出AB：空闲AB：占用144计轴系统的基本工作原理 当列车从所检查区段的一端出发，车轮驶入车轮传感器（A）作用区域时，微机开始计轴，车轮经过传感器磁头时，向微机传送轴脉冲，微机开始计

54、数，并判别运行方向，确定对轴数是累加计数还是递减计数。此时A计数结果为N（列车轴数），B计数结果为零，微机根据轴数信息，经比较不一致后，同时发出区段占用信息。当列车驶离区段时，经过车轮传感器（B）计数为N，经微机比较结果一致，同时输出区段空闲信息。 145计轴运算器工作原理主控CPU1主控CPU2内部CAN总线外部CAN接口外部CAN接口计轴点通信安全型输入RS232接口站间通道安全型输出另一计轴运算器9路146 计轴运算器的主要功能包括：实时接收所管辖多个计轴点上传的轴数信息，对接收到的轴数信息进行分析、运算，计算各个防护轨道区段计入和计出的轴数，从而确定计轴设备所防护轨道区段的占用或空闲状

55、态，动作相应的执行继电器。 计轴运算器工作原理147发送与接收磁头的磁路111222ES148 发送线圈S和接收线圈E产生的磁通环绕过钢轨后形成两个磁通1、2，他们以不同的路径、相反的方向穿过接收线圈E。在无车轮经过传感器时，此时磁通1远大于2，在接收线圈内感应出一定的交流电压信号，其相位与发送电压相同。当车轮经过传感器，由于车轮的屏蔽作用，整个磁通桥路发生变化，此时1减小、2增大，在接收线圈内感应的交流电压相位与发送电压相反。该相位变化经计轴检测器电路处理后，既形成了轴脉冲。 发送与接收磁头的磁路149轴脉冲的形成车轮传感器R1R2T2T10011000110T1、T2 发送磁头；R1、R2

56、 接收磁头；A 主传感器R1产生的轴脉冲；B 主传感器R2产生的轴脉冲；AB150 当车轮经过时，两组磁头产生的轴脉冲在时间上先后不同，两脉冲组合后形成具有五种形态的脉冲对（即：00、10、11、01、00），根据两脉冲对的组合时序可确定列车的运行方向，从而进行相应的加轴或减轴运算。 轴脉冲的形成151计轴点工作原理框图车轮传感器 轨道箱（XB2）发送接收电路1发送接收电路2计数CPU2计数CPU1电源R1 T1R2 T2DC通信线2芯电缆AC220V2芯电缆计轴检测器（ADE）CAN通信CAN通信152 计轴检测器的主要功能包括：产生车轮传感器发送磁头需要的信号源；对车轮传感器接收磁头的信号

57、进行放大、滤波以及相位识别，形成轴脉冲；识别车轮方向，将正轴或负轴进行累加并记忆结果；通过传输通道实时将轴数信息传至室内的计轴运算器。计轴点工作原理框图153计轴系统结构图计轴检测器轨道箱计轴电缆联锁系统结合电路站间通道UPS电源装置AC220V图例:防雷单元:计轴传感器:断路器 光电转换模块计轴运算器1计轴组合计轴电缆室内设备集中站计轴运算器N计轴组合至另一室内设备集中站站间通道计轴电缆至另一室内设备集中站计轴检测器轨道箱光电转换模块154计轴闭塞 计轴设备的使用情况有两种方式：一是计轴设备与半自动闭塞结合，完成列车完整到达接车站的自动检查，构成计轴自动站间闭塞；二是利用计轴设备实现自动闭塞

58、或定点计轴自动闭塞。在低道床、钢轨锈蚀严重等区段，采用计轴技术占有优势。155计轴自动站间闭塞 对区间列车占用和空闲的检查，可采用两种方法，一是采用轨道电路，二是采用计轴技术。采用计轴技术的优越性在于：计轴设备能够对长区间进行检查；在计轴设备中使用微处理器与故障安全软件设计以及故障安全控制和传输容错技术，使计轴设备具有较高的可靠性、安全性及适用性；计轴设备在国外铁路应用较为普遍。156主要技术条件 64D型继电半自动闭塞增加计轴器作为区间检查设备，构成计轴自动站间闭塞系统，应满足下列技术要求：（1）闭塞的办理同半自动闭塞，但出站信号机开放，必须连续检查区间空闲；列车到达接车站，经检查区间空闲后

59、，闭塞应自动解除。（2）计轴设备应连续对主机自身状态与执行环节状态是否一致进行监测。当出现不一致时，应处于“区间占用”状态，并使对方站也处于“区间占用”状态。 157（3）计轴设备工作正常，区间空闲且未办理闭塞时，破铅封操纵闭塞方式转换按钮，计轴自动站间闭塞方式与半自动闭塞方式可直接相互转换。（4）计轴设备应连续对主机自身状态与执行环节状态是否一致进行监测。当出现不一致时，应处于“区间占用”状态，并使对方站也处于“区间占用”状态。（5）计轴设备故障后，可按规定的作业程序办理，停用计轴设备，改按原半自动闭塞方式行车。 主要技术条件158 计轴系统发生任何故障，作为检查区间空闲与占用状态的区间轨道

60、继电器应可靠落下，并持续显示占用状态。故障排除后，必须办理预复零(即断通电一次)，并采用其他闭塞方式经过走行一趟列车，计轴器计入与计出的轴数相同，确保区间空闲后，计轴设备方可自动复零。（6）计轴设备正常工作时，控制台上应给出区间空闲或占用表示；设备故障后，应给出计轴故障和区间占用表示以及音响报警。 主要技术条件159（7）计轴设备应有可靠电源供电，交流停电后，应能连续供电30min以上，且控制台上仍能给出区间空闲与占用表示。（8）计轴设备检修或停电后复原，应由双方车站值班人员确认区间空闲后，同时办理预复零，方能使设备复原。 主要技术条件160（9）计轴信息的传输通道应采用专用通道，且应满足数据