ZPW—2000A无绝缘移频自动闭塞系统培训教材.doc

1、ZPW-2000A 型无绝缘移频自动闭塞系统培训教材（二）（侧重安装）中铁一局集团电务务工程有限公司施工计划部收集整理2004 年 8 月ZPW-2000A 无绝缘移频自动闭塞系统 培训教材I前 言本书作为“ZPW-2000A 无绝缘移频自动闭塞系统”的培训教材，供维修及有关技术人员使用。ZPW-2000A 型无绝缘移频自动闭塞系统，是由北京全路通信信号研究设计院研制开发的。该项目自 1998 年开始研究，在保留 UM71 无绝缘轨道电路所有技术特点的基础上，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及提高轨道电路传输长度、解决低道床等系统问题的技术方案，2001 年对提出的

2、技术方案进行了室内模拟试验及现场试验，通过了铁道部专家组的测试审查。2002 年 5 月通过铁道部技术鉴定，决定在全路推广应用。2002 年 5 月沈阳铁路信号工厂开始研制 ZPW-2000A 无绝缘移频自动闭塞系统的室外设备，2003 年 4 月开始与北京全路通信信号研究设计院合作，试制 ZPW-2000A 无绝缘移频自动闭塞系统的室内设备，2003 年 9 月通过了铁道部专家组的测试与评估审查，取得了沈阳铁路信号工厂生产的 ZPW-2000A 无绝缘移频自动闭塞系统设备准许上道运行的资格。本教材主要参考北京全路通信信号研究设计院编写的ZPW-2000A 无绝缘移频自动闭塞系统工程设计说明

3、，并针对现场检测维修无绝缘轨道电路系统设备需要编写的。主要介绍了 ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞系统构成、设备工作原理及使用说明等。由于时间紧、能力所限，错误、疏漏之处难以避免，敬请读者提出宝贵修改意见！编者2003 年 11 月ZPW-2000A 无绝缘移频自动闭塞系统 培训教材II目 录第一章 概 述 11 研制过程 12 主要技术特点 13 系统主要技术条件 13.1 环境条件 .13.2 发送器 .13.3 接收器 .23.4 直流电源 .23.5 轨道电路 .23.6 系统冗余方式 .2第二章 系统的构成及原理说明 31 系统的构成 .31.1 室外部分 .31.2 室内部分

4、.41.3 系统防雷 .42 ZPW-2000A 型无绝缘移频自动闭塞系统电路原理 52.1 电气绝缘节 .52.1.1 作用 .52.1.2 简要工作原理 .52.1.3 电气绝缘节电路环节分析和计算 .62.1.4 BA 参数举例及分析 82.1.5 调谐区阻抗频率特性 .92.1.6 BA 工作稳定性 92.1.7 空心线圈 .92.1.8 机械绝缘空心线圈 102.1.9 匹配变压器 112.2 发送器 112.2.1 作用 112.2.2 原理框图及电原理说明 122.2.3 发送器“N+1”冗余系统原理 .162.3 接收器 172.3.1 作用 172.3.2 原理框图及原理说明

5、 172.3.3 接收器双机并联运用原理 212.4 衰耗盘 232.4.1 作用 232.4.2 衰耗盘外形示意图 232.4.3 衰耗盘面板布置图 232.4.4 电原理说明 232.4.5 衰耗盘端子用途说明 272.4.6 衰耗盘外线连接 282.5 电缆模拟网络盘 292.5.1 作用 29ZPW-2000A 无绝缘移频自动闭塞系统 培训教材III2.5.2 电缆模拟网络盘外形及构成示意图 .292.5.3 原理框图 292.5.4 防雷电路原理简要说明 292.5.5 电缆模拟网络电路原理简要说明 302.6 补偿电容作用及原理 312.7 站内电码化 .322.7.1 25Hz

6、相敏轨道电路预叠加 ZPW-2000A 电码化技术条件 .322.7.2 ZPW2000-A 预叠加电码化设计说明 322.7.3 电码化发送检测盘 332.7.4 举例设计 35第三章 主要技术指标 .431 室内设备 431.1 发送器 431.2 接收器 431.3 衰耗盘 441.4 电缆模拟网络盘 442 室外设备 452.1 匹配变压器（TAD） .452.2 空心线圈(SVA) .452.3 机械绝缘空心线圈（SVA ） 452.4 调谐单元（BA） 462.5 补偿电容 46第四章 安装与维护 .471 技术人员的应知应会 472 移频柜 482.1 移频柜组成 482.2 端

7、子占用分配表 492.3 区间移频柜组合类型： .533 网络接口柜 .534 主要表示、检查部位及测量值 534.1 闭塞分区编号及移频柜设备位置的排列 534.2 设备故障的三级报警指示设计 544.3 主要表示灯 544.4 主要测试插孔 555 开通试验步骤 565.1 开通试验前准备工作 565.2 开通试验 566 系统故障分类及处理办法 576.1 断线 576.2 混线 576.3 接地 587 故障处理程序 587.1 一般有报警故障处理程序 587.2 无报警故障处理程序 588 对工程防雷设计及施工的意见 589 对工程室内配线的建议 59ZPW-2000A 无绝缘移频自

8、动闭塞系统 培训教材IV10 常用维修测试仪表 .5910.1 CD96-3 型 UM71 参数选频测试表 .5910.2 CD96-3A 型 UM71/YP 多用测试表 .6010.3 HP8904A 频率合成器 .6110.4 1250A 频响分析仪 .6110.5 BOP100-4M 型 .6211 ZPW-2000A 轨道电路调整表 .62附表 1 1700Hz 轨道电路调整表 63附表 2 2000Hz 轨道电路调整表 64附表 3 2300Hz 轨道电路调整表 65附表 4 2600Hz 轨道电路调整表 66附表 5 电缆模拟网络电缆补偿长度调整表 67附表 6 发送器载频调整表

9、68附表 7 发送器带载输出电平级调整表 68附表 8 接收器载频调整 69附表 9 接收器电平级调整表 70附表 10 不同长度的小轨道的电平级调整表 1附表 11 ZPW-2000A 无绝缘移频自动闭塞系统设备清单 8ZPW-2000A 无绝缘移频自动闭塞系统 培训教材1第一章 概 述1 研制过程ZPW-2000A 型无绝缘移频自动闭塞系统是在法国 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。前者较后者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显著提高。该系统自 1998 年开始研究。2000 年

10、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 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 ZP

11、W-2000 技术方案进行了运用试验，情况良好。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 8 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。2 主要技术特点1) 充分肯定、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

12、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 1km 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。9) 用 SPT 国产铁路数字信号电缆取代法国 ZCO3 电缆，减小铜芯线径，减少备用芯组，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，提高系统可靠性，大幅度提高单一电

13、子设备故障不影响系统正常工作的时间。3 系统主要技术条件3.1 环境条件ZPW-2000A 无绝缘移频轨道电路在下列环境条件下应可靠工作：1) 周围空气温度：室外：-30+70；室内：-5+402) 周围空气相对湿度：不大于 95%（温度 30时）3) 大气压力：74.8kPa106kPa（相对于海拔高度 2500m 以下）4) 周围无腐蚀和引起爆炸危险的有害气体。3.2 发送器1) 低频频率：10.3+n1.1Hz ，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、22.4

14、Hz 、23.5Hz、24.6Hz、25.7Hz、26.8Hz、27.9Hz、29Hz2) 载频频率下行： 1700-1 1701.4 Hz 上行： 2000-1 2001.4 Hz1700-2 1698.7 Hz 2000-2 1998.7 Hz2300-1 2301.4 Hz 2600-1 2601.4 Hz2300-2 2298.7 Hz 2600-2 2598.7 Hz3) 频偏：11 HzZPW-2000A 无绝缘移频自动闭塞系统 培训教材24) 输出功率 ：70W（400 负载）3.3 接收器轨道电路调整状态下：1) 主轨道接收电压不小于 240mV;2) 主轨道继电器电压不小于

15、20V（1700 负载，无并机接入状态下）;3) 小轨道接收电压不小于 100mV;4) 小轨道继电器或执行条件电压不小于 20V（1700 负载，无并机接入状态下） 。3.4 直流电源1) 直流电源电压范围：23.5V24.5V2) 设备耗电情况：发送器在正常工作时负载为 400，功出为电平的情况下，耗电 5.55A；当功出短路时耗电 10.5A；接收器正常工作时耗电小于 500mA。3.5 轨道电路1) 分路灵敏度为 0.15；分路残压小于 140mV（带内） 。2) ZPW-2000A 系统在 10km SPT 电缆及不同道碴电阻条件，轨道电路传输长度见表 1-1：表 1-1 轨道电路传

16、输长度轨道电路 载频长度(m) (Hz) 道碴电阻( km)1700 2000 2300 260015 1900 1900 1800 180012 1750 1700 1650 160010 1500 1500 1500 146008 1050 1050 1050 105006 850 800 800 80005 700 650 650 65003 450 450 420 450注：轨道电路有三种情况，规定如下：JESJES（电气绝缘节 电气绝缘节）：由 SVASVA 组成；JESBA/SVA（电气绝缘节 机械绝缘节）：由 SVASVA组成；BA/SVABA/SVA(机械绝缘节机械绝缘节)：由

17、 SVASVA组成。这三种轨道电路的传输长度是一致的。3）ZPW-2000A 系统在 10、12.5 、15km SPT 电缆及 1.0、1.2、1.5km 道碴电阻下，轨道电路传输长度见表 1-2。表 1-2 不同道碴电阻下轨道电路传输长度轨道电路长度（m）序号 道碴电阻km传输电缆长度km 1700Hz 2000 Hz 2300 Hz 2600 Hz10 1500 1500 1500 146012.5 1500 1400 1400 13001 1.015 1400 1400 1300 130010 1750 1700 1650 160012.5 1600 1600 1600 15002 1

18、.215 1500 1500 1400 140010 1900 1900 1800 180012.5 1800 1800 1700 17003 1.515 1700 1600 1600 1500注：传输电缆长度表示为发送或接收传输电缆长度。站间电缆长度为传输电缆长度 2 倍。即，传输电缆长度为 10、12.5 、15km 表示站间电缆长度为 20、25、30km。4）主轨道无分路死区，调谐区分路死区不大于；5）有分离式断轨检查性能：轨道电路全程（含主轨及小轨）断轨，有关轨道继电器可靠失磁。3.6 系统冗余方式发送器采用+冗余，实现故障检测转换。接收器采用成对双机并联运用。ZPW-2000A 无

19、绝缘移频自动闭塞系统 培训教材3第二章 系统的构成及原理说明1 系统的构成ZPW-2000A 型无绝缘移频自动闭塞系统，与 UM71 无绝缘轨道电路一样采用电气绝缘节来实现相邻轨道电路区段的隔离。电气绝缘节长度改进为，电气绝缘节由空心线圈、长钢轨和调谐单元构成。调谐区对于本区段频率呈现极阻抗，利于本区段信号的传输及接收，对于相邻区段频率信号呈现零阻抗，可靠地短路相邻区段信号，防止越区传输。这样便实现了相邻区段信号的电气绝缘。同时为了解决全程断轨检查，在调谐区内增加了小轨道电路。ZPW-2000A 型无绝缘轨道电路分为主轨道电路和调谐区小轨道电路两部分，小轨道电路视为列车运行前方主轨道电路的所属

20、“延续段” 。主轨道电路的发送器由编码条件控制产生表示不同含义的低频调制的移频信号，该信号经电缆通道（实际电缆和模拟电缆）传给匹配变压器及调谐单元，因为钢轨是无绝缘的，该信号既向主轨道传送，也向调谐区小轨道传送，主轨道信号经钢轨送到轨道电路的受电端，然后经调谐单元、匹配变压器、电缆通道，将信号传至本区段接收器。调谐区小轨道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继电器执行条件送至本区段接收器，本区段接收器同时接收到主轨道移频信号及小轨道电路继电器执行条件，判决无误后驱动轨道电路继电器吸起，并由此来判断区段的空闲与占用情况。该系统“电气电气”和“电气机械”两种绝缘节结构电

21、气性能相同，现按“电气机械”结构进行系统原理介绍，系统原理构成见图 2-1， 为补偿间距。主 轨 道 电 路XGJ、 H）相 当 于 总长 10km接 收 器站 防 雷电 缆 模拟 网 络电 缆调谐单元机 空械 心绝 线缘 圈 匹 配变 压 器 /2电 缆发 送 器电 缆 模拟 网 络站 防 雷 接 收 器 GJ电 缆电 缆 模拟 网 络站 防 雷 室 内调 谐 区(短 小 轨 道 电 路 )调谐单元匹 配变 压 器补 偿 电 容/2空心线圈 调谐单元匹 配变 压 器 室 外（ XG、 H）图 2-1 “电气机械”绝缘节系统原理图1.1 室外部分1) 调谐区（JESJES）调谐区按 29m 设

22、计，设备包括调谐单元及空心线圈，其参数保持原“UM71”参数。功能是实现两相邻轨道电路电气隔离。2) 机械绝缘节由“机械绝缘空心线圈”(按载频分为 1700、2000、2300、2600Hz 四种）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。ZPW-2000A 无绝缘移频自动闭塞系统 培训教材44) 补偿电容根据通道参数兼顾低道碴电阻道床传输，选择电容器容量。使传输通道趋于阻性，保证轨道电路具有良好传输性能。5) 传输电缆采用 SPT 型铁路信号数字电缆，线径为 1.0mm，一般条件

23、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。1.2 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 的接点转至“1”FS。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属“延续段” 。该“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

24、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。主轨道和调谐区小轨道检查原理见图 2-2。 主 轨 道本 轨 道 电 路XG、 HJSGJ、 HCPU2XG、 HGJ、 HJSFCPU2邻 轨 道 电 路调 谐 区小 轨 道XGJ、图 2-2 主轨道和调谐区小轨道检查原理图综上所述，接收器用于接收本主轨道电路信号，并在检查所属调谐区短小轨道电路状态（J、J）条件下，动作本轨道电路的轨道继电器（） 。另外，接收器还接收相邻区段小轨道电路的信号，向相邻区段提供小轨道电路状态（、）条件。接收器采用 DSP 数字信号处理技术，将接收到

25、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。系统采用接收器成对双机并联冗余方式。3) 衰耗用于实现主轨道电路、小轨道电路的调整。给出发送和接收故障、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 测试条件等。4) 电缆模拟网络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 电缆长度的补偿，电缆与电缆模拟网络补偿长度之和为 10km。1.3 系统防雷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

26、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。ZPW-2000A 无绝缘移频自动闭塞系统 培训教材5 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

27、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280V、10KA 以上。纵向：利用低转移系数防雷变压器进行防护2 ZPW-2000A 型无绝缘移频自动闭塞系统电路原理2.1 电气绝缘节2.1.1 作用 电气绝缘节由调谐单元、空心线圈及 29m 钢轨组成。用于实现两相邻轨道电路间的电气隔离。2.1.2 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（1700、2000Hz）端，设置 L1、C1 两元件的 F1 型调谐单元；对于较高频率轨

28、道电路（2300、2600Hz）端，设置 L2、C2、C3 三元件的 F2 型调谐单元。见图 2-314.5m29m钢 轨 F2 30（ 260） Hz轨 道 电 路A1SVF2L1C1F1 L2C23F1 70（ 20） Hz轨 道 电 路图 2-3 工作原理BA 工作原理见下图 2-4(a)(c) f1 f2LsL1C1 L2C23 （ a）L/4f1 L2C对 f1串 联 谐 振得 到 低 阻 抗 （ b）121CLCC与 以 右 电感 并 联 谐 振取 得 高 阻 抗L1C对 f2串 联 谐 振得 到 低 阻 抗 f2（ c）223 1CL C3C3与 以 左 电感 并 联 谐 振得

29、到 高 阻 抗图 2-4 BA 工作原理“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。ZPW-2000A 无绝缘移频自动闭塞系统 培训教材62.1.3 电气绝缘节电路环节分析和计算1) 构成电气绝缘节的基本电路包含有 L-C 串联谐振电路

30、、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” ，见下图 2-5 L/4 f2LsL1C1 L2C23 f1Lr图 2-5Lr 为 BA、SVA 钢轨引接线电感Lr 与 L1 之和与 C1 串联谐振于 f2，构成“零阻抗” 。3) 调谐区对于某一载频形成的电感 Lv，设钢轨电阻为 0， “零阻抗”为 0 的理想条件下，L 为 29m 钢轨电感2/Lsv4) 几个基本电路（1）L-C 串联电路基本

31、电路（见图 2-6）： 图 2-6电抗曲线、阻抗曲线（见图 2-7）：呈 感 性 f f0呈 容 性 f0 f电抗曲线 阻抗曲线图 2-7特点：在谐振点处有一零点；谐振点 f0处，阻抗为纯电阻 Rff 0阻抗为容性 CjLjRZ1)(其等效电容 由下式得CL21ff 0阻抗为感性 LjRCjRZ)(其等效电容 由右式得 C21（2）LC 并联电路基本电路（见图 2-8）：图 2-8Lv RvCZPW-2000A 无绝缘移频自动闭塞系统 培训教材7电抗曲线、阻抗曲线（见图 2-9）：感 性 容 性 f0 fX f f0Z电抗曲线 阻抗曲线图 2-9特点：在谐振点处，有一极点，阻抗最大谐振点 f0

32、处，阻抗 Z 为： )1/()(CjRLvj回路 值为Q1/21R在电气绝缘节中 一般取 510（3）LC 串并联电路 1基本电路（见图 2-10）：图 2-10电抗曲线、阻抗曲线（见图 2-11）：X f01 f f02 fZ f01 f02电抗曲线： 阻抗曲线：图 2-11特点： 在 f02处有一串联谐振点（零点） ，阻抗最小，为 L1C1串联谐振点。 在 f01处有一并联谐振点（极点） ，阻抗最大，为电感 Lv 与 L1C1构成的等效电容的并联谐振点。 （以上忽略 R 因素）)1(120CL（4）LC 串并联电路 2基本电路（见图 2-12）：图 2-12电抗曲线、阻抗曲线（见图 2-1

33、3）：f f02 f01X fZ f01 f02电抗曲线： 阻抗曲线：图 2-13L1 C1 R1Lv RvL2 C2 R3vvC3 3ZPW-2000A 无绝缘移频自动闭塞系统 培训教材8特点： 在 f01处有一串联谐振点（零点） ，阻抗最小，为 L2C2串联谐振点。 在 f02处有一并联谐振点（极点） ，阻抗最大，为电感 Lv 与 L2C2构成的等效电感并联后与 C3的并联谐振。亦即 C3与（ ）的并联谐振。)1(22L )1/(v（以上忽略 R 因素）2.1.4 BA参数举例及分析1) f11700Hz、f 22300Hz F1、F2 参数见表 2-1：表 2-1 F1、F2 参数类型

34、元件 计算值 实际值L1 37.145H 33.534.6HF1C1 128.91f 121127fL2 97.387H 8890HC2 90f（设定） 8993fF2C3 236.604f （124130）2f2) 误差分析（1）由于下述计算忽略了钢轨电阻，设备与钢轨连接线电线电感、电阻、线圈及电感中的电阻等，故计算结果为一理想值。实际上，BA、SVA 至钢轨引接线采用了两根长度分别为 1.6 米、3.6 米的钢包铜线。由于集肤效应造成，对不同频率信号，连接线呈现不同的电阻值，其电阻、感抗参考值见表 2-2：表 2-2 钢包铜线电阻、感抗参考值分量数值频率（Hz）R （m） L （m）170

35、0 8.3 31.42000 10.1 35.22300 11.9 392600 13.6 42.6在 BA 设计过程中，为抵消钢轨引接线电感的影响，在谐振频率点，BA 的 LC 串联支路电抗值略呈电容性。对于 F1 型单元，L 1、C 1数值应满足： mCL4312该数值洽与 2300Hz 时钢轨引接线感抗值相抵消。见右图 2-141-2 端总电抗 X 为： )()()()( 111111 LLCL XXjj 使 0CL则 图 2-1411j同样，对于 F2 单元，除 C2外，C 3也应考虑对钢轨引接电感的补偿。其目的使得 F2 单元对 f1频率阻抗略呈容性，为-32m（1700Hz） 、-

36、37.5m（2000Hz） ；对 f2频率阻抗呈容性为-300m（2300Hz） 、-400m（2600Hz） 。（2）实际制造过程中，考虑到对 L2有一定允许误差，C 2、C 3均附加有小电容进行补偿。该补偿电容并接在 C2、C 3上，数据根据计算确定，电容连接方法见图 2-15：L2C2C2”3C3”333 222CCC为 补 偿 电 容 基 本 值”为 抵 消 引 接 线 电 感 的 附 加 值1 C+1”C11”L1L12ZPW-2000A 无绝缘移频自动闭塞系统 培训教材9图 2-153）元件实际参数表见表 2-3表 2-3 BA 实际参数表C1（C 2） （f） C3 （f）类型频

37、率（Hz）L1（L 2）mH C1(C2) C1(C2) C3 C31700 124 用 0.476.8 调整F12000 81.6 用 0.475.1 调整2300 90.9 用 0.475.6 调整1272 用 0.4712 调整F2 2600 60.4 用 0.473.9 调整1012 用 0.4710 调整2.1.5 调谐区阻抗频率特性前述计算分析均按中心频率进行，实际信号有11Hz 的频偏，占用通频带不少于40Hz。另外 BA 参数既要考虑到移频信号规定的频率变化，又要考虑自身参数的变化。在调谐区中部设置的 SVA，其 50Hz 的交流阻抗仅约 10m，其电阻分量也改善了并联谐振槽路

38、的 Q 值，使调谐区并联谐振阻抗约为 2，该考虑对提高电气绝缘节工作稳定性带来好处。调谐单元外形如图 216。2.1.6 BA工作稳定性在 BA 制作过程中考虑了：1）L1、L2 采用 U 行磁性瓷，为降低温度系数，间隙垫有环氧薄片.2）为使电感与电容（C 1、C 2、C 3）达到较好的温度补偿，U 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。3）电容选择应具有温度系数小，工作稳定，损耗角小，高频工作可靠的特点。4）电感线圈选用多股电磁线绕制，以减少高频下的电阻。5）与钢轨采用 3.6m，1.6m 钢包铜引接线连接，与钢轨采用塞钉连接方式，接触电

39、阻50。2.1.7 空心线圈空心线圈外形如图 218。1）目的在无绝缘轨道电路区段，在每一个轨道电路区段设置一个起到平衡牵引电流的空心线圈。在两轨间该线圈应对 50Hz 形成较低的阻抗，对不平衡电流电势起到短路、平衡作用。另外，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衡以及防雷接地等作用。2）空心线圈 SVA 结构特点SVA 由直径 1.53mm、19 股敷有耐高温的玻璃丝包电磁线绕制，截面为 35mm2。在 20时，以1592Hz 信号测试，电感量为：L33H，电阻值为 25mR14m。SVA 设

40、有中心线，每半个线圈可通过 100 安培电流。即在 100 安不平衡电流或 200 安中点流出牵引电流情况下可以长期工作。在 500 安 4 分钟的不平衡电流下（或中心点通过 1000 安平衡电流下） ，SVA 均可正常工作。由于没有铁芯，大电流情况下，不存在磁路饱和问题。3）SVA 作用（1）平衡牵引电流回流SVA 设置在 29 米长调谐区两个调谐单元的中间，由于它对于 50Hz 牵引电流呈现甚小的交流阻抗（约 10m） ，故能起到对不平衡牵引电流电动势的短路作用，见图 2-17:图 2-16ZPW-2000A 无绝缘移频自动闭塞系统 培训教材10设 I1、 I2有 100 安不平衡电流，可

41、近似视为短路，则有 AII4502143由于 SVA 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。（2）对于上、下行线路间的两个 SVA 中心线可做等电位连接。一方面平衡线路间牵引电一方面可保证维修人员安全。见图 2-19:（3）作抗流变压器见图 2-20:图 2-19 图 2-20例如在道岔斜股绝缘两侧各装一台 SVA，二中心线连接。应该指出，SVA 作抗流变压器时，其总电流200 安（长时间通电）（4）SVA 对 1700Hz 感抗值仅有 0.35，对 2600Hz 也只有 0.54。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部分。

42、SVA 参数的适当选择，可为谐振槽路提供一个较为合适的 Q 值，保证调谐区工作的稳定性。4）做调谐区两端设备纵向防雷的接地连接（1）当复线区段设有完全横向连接线时，通过 SVA 中心点直接接入地线。（2）当设有简单横向连接或无横向连接的 SVA 中心点，则经过防雷元件接地。5）调谐区设备纵向防雷元件的选择（1）UM71 的选择在 UM71 轨道电路中长期选用 soule 公司 0.5KV 阀式避雷器。该元件过载时，依靠引线重力拉断，以保证安全。其参数为：正常工作电压 500V（交流）正常放电电流 5KA最大电压（波峰） 3KV最大残压（5KA 条件下） 2.5kV由于体积大，安装受限制，检查更

43、换不便。（2）ZPW-2000 系统中对该元件的选择：原则：除模块化、阻燃、劣化指示、带电插拔及可靠性高的一般要求外，还必须具备热熔断功能。为此，选用 V20-C/1 3852 或 DEHNgusrf 3852。其特性见表 2-4：表 2-4 防雷元件特性型号特性项目V20-C/13852DEHNguard3852V20-c/1280 DENGguard标称放电电流 In 20KA 15KA 20KA 20KA最大连续工作电压 Uc 3852（AC 3852（AC 280（AC） 275(AC)I1=40A I3=450A2=50A I4=50A完 全 横 向 连 接 简 单 横 向 连 接图

44、 2-18图 2-17ZPW-2000A 无绝缘移频自动闭塞系统 培训教材11） ）限制电压 1.52KV5KA 1.52KV5KA 1.4KV20KA 1.5KV20KA备 注 用于电化区段 用于非电化区段注：3852 表示两个元件串联指标。该指标与 soule 公司 0.5KV 阀式避雷器相对应。2.1.8 机械绝缘空心线圈对于进站和出站口均设有机械绝缘节。为使机械绝缘节轨道电路与电气绝缘节轨道电路有相同的传输参数和传输长度。根据 29m 调谐区四种载频的综合阻抗值，设计 SVA。并将该 SVA与 BA并联，即可获得预期效果。根据计算和室内外试验，SVA标称数值如表 2-5。2.1.9 匹

45、配变压器1）作用用于钢轨（轨道电路）与 SPT 铁路数字信号电缆的匹配连接。表 2-5 机械绝缘空心线圈参数载频（Hz） L（H） R（m）1700 28.60 29.602000 28.44 33.582300 28.32 33.752600 28.25 35.70注：钢包铜引接线数值已减除。2）电路分析（1）V 1V2经调谐单元端子接至轨道，L 1L2经 SPT 电缆接至室内。原理及外形见图 2-21。图 2-21 TAD 原理及外形图（2）考虑到 1.0 km 道碴电阻，并兼顾低道碴电阻道床，该变压器变比优选为 9：1。（3）钢轨侧电路中，串联接入二个 16V，4700F 电解电容（C1

46、、C2）该二电容按相反极性串接，构成无极性联接，起到隔直通交作用。保证该设备在直流电力牵引区段运用中，不致因直流成份造成匹配变压器磁路饱和。（4）F 为匹配变压器的雷电横向防护元件。该压敏电阻选择75V 防护等级。该压敏电阻典型型号及特性见表 2-6。表 2-6 匹配变压器压敏电阻型号及特性型号特性项目V20-C/175DEHNguard75标称放电电流 In 15KA 10KA最大连续工作电压 Uc 75VAC 75VAC限制电压 U1 400V 450V注：国外手册In：代号为 Isn，又译作“标称通流容量”Uc：又译作“最大持续运行电压” 、 “最大持续操作电压”U1：代号为 Up，又译

47、作“电压保护水平” 、 “电压保护级别”（5）10mH 的电感 L1 用作 SPT 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（1700Hz 时约为 106.8） 。ZPW-2000A 无绝缘移频自动闭塞系统 培训教材12该电感由设在同一线圈骨架两个槽上的单独线圈组成，以便在两条电缆线的每一条线上表现出同样的阻抗。该电感阻抗的降低将造成接收器电平的增高，故电感由富于弹性物质灌封，以防止振动或撞击造成电感损坏，使电感值降低或丧失。2.2 发送器2.2.1 作用1）产生 18 种低频信号 8 种载频（上下行各四种）的高精度、高稳定的移频信号； 2) 产生足够功率的输出信号 ；3) 调整轨道电路 ；4) 对移频信号特征的自检测，故障时给出报警及 N+1 冗余运用的转换条件。2.2.2 原理框图及电原理说明1) 原理框图（如图 2-22）图 2-22 发送器原理框图同一载频编码条件、低频编码条件源，以反码形式分别送入两套微处理器 CPU1、CPU2 中，其中 CPU1 控制 “移频发生器 ”产生低频控制信号为 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“滤波”环节，实现方波正弦波变换。功放输出的 FSK