毕业设计（论文）-ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞系统

毕业设计（）-ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞系统 系别: 内江教学点 专业: 铁道通信信号 姓名: 西南交通大学 成人教育学院 西南交通大学专科 第I页 系 别 内江教学点 专 业 铁道通信信号 年 级 09铁信函授G2 班 姓 名 题 目 ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞系统 指导教师 评 语 指导教师 (签章) 评 阅 人 评 语 评 阅 人 (签章) 成 绩 答辩委员会主任 (签章) 年 月 日 西南交通大学专科毕业论文 第II页 摘 要 ZPW-2000型自动闭塞是一种具有国际先进水平的新型自动闭塞，它对于保证区间行车安全， 提高区段通过能力，起着非常显著的作用。 ZPW-2000移频自动闭塞有着诸多优点，它克服了UM71系统在传输安全性和传输长度上存在的问 题，解决了轨道电路全程断轨检查，调谐区死区长度，调谐单元断线检查，拍频干扰防护等技术 难题。延长了轨道电路长度。采用单片机和数字信号处理技术，提高了抗干扰能力。 本设计对ZPW-2000型无绝缘轨道电路的系统结构组成，系统的电路原理，系统测试和轨道电路 的调整以及自动闭塞系统在站间站内的应用都做出了详细的说明，重点设计了ZPW-2000系统的 的内部电路结构，包括电气绝缘节，发送器，接收器，衰耗盘，防雷模拟网络盘，匹配变压器， 补偿电容等，文章主要分别设计了他们的内部各个模块的电路结构，阐述了其作用和构成原理. 关键词 ZPW-2000; 移频; 自动闭塞 ; Abstract ZPW type - 2000 automatic block is an internationally advanced level of new automatic block, it is to ensure safety, improve the interval, the carrying capacity plays a very significant role. ZPW - 2000 frequency shift automatic block has many advantages, it overcomes the UM71 system in transmission safety and transmission length, solve the problems existing in the whole course of track circuit fault zone, tuning, dead zone length tuning unit break check, frequency interference protection, etc. Extend the length of track circuit. The MCU and digital signal processing technology, improve the anti-interference ability. The design of ZPW type - 2000 without insulation track circuit system structure, system of the circuit principle, system test track circuit and the adjustment and automatic block system in standing between the application within the station has made a detailed description of the key design, ZPW - 2000 the system of internal circuit structure, including electrical insulation, transmitter and receiver, the attenuation, lightning, matching simulating network transformer, compensation capacitor, etc, this paper respectively their interior design of each module circuit structure, expounds its function and principle. Key words ZPW type - 2000;frequency shift;automatic block; 西南交通大学专科毕业论文 第III页 目 录 第1章 绪 论 ..................................... 错误～未定义签。1 第2章 ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞系统的概况 2.1 ZPW-2000A型无绝缘轨道电路的特点 ............ 错误～未定义书签。2 2.2 ZPW-2000A型无绝缘轨道电路系统构成 ..................错误～未定义书签。4 2.2.1 室外部分 .........................................错误～未定义书签。4 2.2.2 室内部分 .........................................错误～未定义书签。5 2.3 ZPW-2000A型无绝缘轨道电路系统主要技术条件 2.3.1 发送器 .................................. 错误～未定义书签。6 2.3.2 接收器 ...........................................错误～未定义书签。6 2.3.4 轨道电路 .........................................错误～未定义书签。6 第3章 系统组成及原理 ............................. 错误～未定义书签。8 3.1 发送器 ..................................... 错误～未定义书签。8 3.1.1 发送器的作用 .....................................错误～未定义书签。8 3.1.2 发送器的原理框图及电路原理简要说明 ...............错误～未定义书签。8 3.1.3 微处理器、可编程逻辑器件及作用 ...................错误～未定义书签。9 3.1.4 低频和载频编码条件的读取 .........................错误～未定义书签。9 3.1.5 移频信号产生 .....................................错误～未定义书签。9 3.2 接收器 ..............................................错误～未定义书签。10 3.2.1 接收器作用 ....................................................... 10 3.2.2 接收器工作原理 ..................................错误～未定义书签。11 3.2.3 载频读取 ........................................错误～未定义书签。11 3.2.4 微处理器电路 ....................................错误～未定义书签。11 3.3 衰耗盘 ..............................................错误～未定义书签。11 3.3.1 衰耗盘作用 ......................................错误～未定义书签。11 3.3.2 衰耗盘电路原理说明 ..............................错误～未定义书签。11 3.4 站防雷和电缆模拟网络盘 ..............................错误～未定义书签。11 第4章 复线区间自动闭塞系统的设计及说明 ................错误～未定义书签。11 4.1 区间信号设备平面布置图设计 ..........................错误～未定义书签。11 4.1.1 区间信号平面图 ..................................错误～未定义书签。11 4.2 室内闭塞设备布置 ....................................错误～未定义书签。11 4.2.1 区间移频柜设备布置 ..............................错误～未定义书签。11 西南交通大学专科毕业论文 第IV页 4.2.2 区间综合柜设备布置 ..............................错误～未定义书签。11 4.2.3 区间组合排列布置 ................................错误～未定义书签。11 4.3 电路图设计 ..........................................错误～未定义书签。11 4.3.1 闭塞分区电路图 ..................................错误～未定义书签。11 4.3.2 低频信息码传输列表的设计 ........................错误～未定义书签。11 4.4 配线图表设计 4.4.1 区间移频柜、组合柜、综合柜零层端子配线表 ........错误～未定义书签。11 4.4.2 区间电源屏及室内电源配线图 ...................... 错误～未定义书签。11 第5章 结论与展望 ........................................ 错误～未定义书签。11 致谢 .............................................................. IV 参考文献 .......................................... 错误～未定义书签。13 第1章 绪 论 目前为了保证行车安全，加强信号设备管理.检测信号设备的运用质量和更好的进行科学的故障分析，所以大量的新技术、新设备在铁路信号系统尤其是区间信号系统中得到广泛的应用，使铁路信号设备的技术水平得到了很大的提高[1]。 UM71无绝缘轨道电路是从法国引进的轨道电路制式，UM71的U为通用，M为调制，71为1971年研制成功。以UM71轨道电路构成的自动闭塞称为UM71自动闭塞。 UM71自动闭塞设备与TVM300机车信号及超速防护设备组成的多信息区间列车间隔自动调整系统简称为U—T系统。U—T系统可以在交流电气化区段或非电气化区段使用。在我国铁路郑武线、京郑线、广深线、沈山线等线路上使用着U—T系统(机车信号有采用TVM300的，也有采用其他机车信号和自动停车装置的。 ZPW-2000A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，进行提高系统安全性、系统传输性能及系统可靠性的技术再开发。 ZPW-2000A无绝缘移频轨道电路充分肯定、保持了UM71无绝缘轨道电路整体结构上的优势，并在传输安全性、传输长度、系统可靠性以及结合国情提高技术性能价格比、降低工程造价上，都有了提高，一般表示为ZPW2000A(UM)。 ZPW-2000A(UM)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，把低频信息(F0)调制到较高频率(载频f0)上[2]，以形成振幅不变、频率随低频信息的幅度作周期性变化的调制信号。将此信 西南交通大学专科毕业论文 第V页 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。 本次设计完成对中继站闭塞分区的工程设计的部分图纸。分别有:(1)区间信号平面图(2)区间电缆径路图(3)区间移频柜、综合柜设备布置图(4)区间组合柜设备布置图(5)闭塞分区电路图(6)闭塞分区原理图(7)低频信息码传输序列表(8)移频柜.组合柜零层端子配线表(9)区间综合柜零层端子配线图(10)电源屏间及室内电源电缆配线图，设备主要采用ZPW-2000A，主要介绍了ZPW-2000A的工作原理、设备构成及相关图纸的设计方法[3]。 西南交通大学专科毕业论文 第VI页 第2章 ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞系统的概况 2.1 ZPW-2000A型无绝缘轨道电路的特点 ZPW-2000A型无绝缘轨道电路系统,采用1700Hz-2600Hz载频段、FSK制式轨道电路传输特性、主要参数及计算机技术,满足机车信号为主体信号的自动闭塞及列车超速防护系统要求。其主要技术特点是: 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[2]; 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; 发送、接收设备均有比较完善的检测功能,发送器可以实现“N+1”冗余,接收器可以实现双机互为冗余。 2.2 ZPW-2000A型无绝缘轨道电路系统构成 ZPW-2000A型无绝缘轨道电路系统,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29m,电气绝缘节由空芯线圈、29m长轨和调谐单元构成。调谐区对于本区段频率信号显示呈现零阻抗,可靠地短路相邻区段信号,防止越区传输,从而实现相邻区段信号的电气绝缘。在调谐区内增加小轨道电路,同时实现了全程断轨检测[4]。 ZPW-2000A型无绝缘轨道电路分为主轨道电路和调谐区内的小轨道电路两个部分,并将小轨道电路视为列车运行前方主轨道电路的所属“延续段”。小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,该信号经电缆通道传给 西南交通大学专科毕业论文 第VII页 匹配变压器及调谐单元,由于钢轨是无绝缘的,该信号既向主轨道传送,又向调谐区内的小轨道传送,主轨道信号经钢轨送到轨道电路受电端,然后经调谐单元、匹配变压器、电缆通道,把信号传到本区段接收器。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,判断无误后驱动轨道电路继电器吸起,由此来判断区段的空闲与占用状况。ZPW-2000A型无绝缘轨道电路由室内、室外及系统防雷三部分组成[5]。 2.2.1 室外部分 (1)调谐区 按29m设计，调谐区包括调谐单元和空芯线圈，实现两相邻轨道电路电气隔绝。 (2)机械绝缘节 由“机械绝缘节空芯线圈”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0.25~1.0Ω•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 采用3600 mm、1600mm钢包铜引接线构成。用于BA、SVA、SVA’等设备与钢轨间的连接。 2.2.2 室内部分 (1)发送器 用于产生高稳定高精度的移频信号源，采用微电子器件构成。 (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”。 (3)防雷系统 防雷系统由两部分构成:室外防雷、室内防雷。室外横向防雷设在匹配变压器内， 西南交通大学专科毕业论文 第VIII页 为压敏电阻。纵向防雷设在空心线圈处，通过中心抽头接地。室内防雷采用纵向与横向雷电防护。防雷设备设在电缆模拟网络盒内，纵向为低转移系数的防雷变压器，横向为带劣化显示的压敏电阻。 2.3 ZPW-2000A型无绝缘轨道电路系统主要技术条件 2.3.1 发送器 低频频率:10.3+n×1.1Hz，n=0~17 即10.3Hz、11.4Hz、12.5Hz、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。 载频频率:见表2-1。 表2-1 载频频率 下行: 上行: 1700-1 1701.4 Hz 2000-1 2001.4 Hz 1700-2 1698.7 Hz 2000-2 1998.7 Hz 2300-1 2301.4 Hz 2600-1 2601.4 Hz 2300-2 2298.7 Hz 2600-2 2598.7 Hz 频偏:?11 Hz。 输出功率:70W(400Ω负载)。 2.3.2 接收器 轨道电路调整状态下:主轨道接收电压不小于240mv;主轨道继电器电压不小于20V(1700Ω负载，无并机接入状态下);小轨道接收电压不小于42mv;小轨道继电器或执行条件电压不小于20V(1700Ω负载，无并机接入状态下)。 2.3.3 直流电源电压范围 西南交通大学专科毕业论文 第IX页 直流电源电压范围:23.5V~24.5V。 设备耗电情况:发送器在正常工作时负载为400Ω，功出为1电平的情况下，耗电为5.55A;当功出短路时耗电小于10.5A;接收器正常工作时耗电小于500mA。 2.3.4 轨道电路 分路灵敏度为0.15Ω，分路残压小于等于140mA(带内)。 传输长度见2-2。 表2-2 轨道电路传输长度 Rd *Ω\Km 1.0 0.6 0.5 0.4 0.3 载频(HZ) 1700 1500 824 674 574 424 2000 1500 824 674 574 424 2300 1500 824 624 524 424 2600 1460 774 624 524 424 西南交通大学专科毕业论文 第X页 西南交通大学专科毕业论文 第XI页 西南交通大学专科毕业论文 第XII页 第3章 系统组成及原理 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“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受电端，然后经室外设备调谐单元、匹配变压器、电缆通道，进入室内设备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(XGJ XGJH)送至本区段接收器，本区段接收器同时接收道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GJ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”两种绝缘节结构电气性能相同[7]。 3.1 发送器 3.1.1 发送器的作用 ZPW-2000 A 型无绝缘轨道电路发送器，在区间适用于非电化和电化区段的多信息无绝缘轨道电路区段，在车站适用于非电化和电化区段站内移频电码化发送。ZPW-2000 A 型无绝缘轨道电路发送器在使用中产生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;供自动闭塞、机车信号和超速防护使用。有足够的输出功率，且能根据需要调节发送电平;能对移频信号特征实现自检，故障时给出报警“N+1”冗余运用的转换条件。 3.1.2 发送器的原理框图及电路原理简要说明 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”信号送至滤波环节，实现方波——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。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)。 西南交通大学专科毕业论文 第XIII页 图3-1通用型发送器原理框图 3.1.3 微处理器、可编程逻辑器件及作用 采用双CPU、双软件、双套检测电路、闭环检查;CPU采用80C196，由它构成移频发生器，控制产生移频信号，它还担负着输出信号检测等功能;FPGA可编程逻辑器件，由它构成移频发生器，并行I/O扩展接口频率计数器等[8]。 3.1.4 低频和载频编码条件的读取 低频和载频编码条件读取时，为了消除配线干扰采用“功率型”电路,考虑到“故障一安全” 原则，应将24 V 直流电源变换成交流，呈动态检测方式，并将外部编码控制电路与处理器等数字电路有效隔离，如图3-3。 图3-2低频编码条件的读取 依“编码继电器接点” 接入“编码条件电源”(+24 V)，为消除配线干扰，采用+24 V电源及电阻R 构成“功率型电路。考虑故障一安全，电路中设置了读取光耦、 西南交通大学专科毕业论文 第XIV页 控制光耦。由B 点送入方波信号，当+24 V编码条件电源构通时，即可从“读取光耦” 受光器一点获得与B 点相位相同的方波信号，送至处理器，实现编码条件的读取。“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。任一光耦的发光源，受光器发生短线或击穿等故障时，“读取光耦” 一点都得不到动态的交流信号。以此实现故障-安全，电路详细分析略。另外，采用光电耦合2 S 也实现了外部编码控制电路与处理器数字电路的隔离。对于18 路低频选择电路，该电路分别设置，共18个。对于载频电路则接四种频率及1 、2 型设置，共6个。 3.1.5 移频信号产生 低频、载频编码条件通过并行输入/输出接口分别送到两个处理器后，首先判断该条件是否有，仅有一路。满足条件后，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，产生相应FSK 信号。并由CPU1 进行自检，由CPU2 进行互检，条件不满足，将由两个处理器构成故障报警[9]。为保证“故障一安全” ，CPUl,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，两处理器各产生一个控制信号，经过“控制与门” ，将FSK 信号送至方波正弦变换器。 3.2 接收器 3.2.1 接收器作用 接收器接收端及输出端均按双机并联运用设计，与另一台接收器构成相互热机并联运用系统(或称0.5+0.5)，保证接收系统的高可靠运用。 用于对主轨道电路移频信号的解调，并配合与送电端相连接调谐区短小轨道电路的检查条件，动作轨道继电器。 实现对与受电端相连接调谐区短小轨道电路移频信号的解调，给出短小轨道电路执行条件送至相邻轨道电路接收器。 检查轨道电路完好，减少分路死区长度，还用接收门限控制实现对BA断线的检查。 3.2.2 接收器工作原理 接收器由本接收“主机”及另一接收“并机”两部分构成。 接收器工作原理如图3-3其中主轨道A/D、小轨道A/D为模数转换器，并机输入的模拟信号转换成计算机能处理的数字信号。 西南交通大学专科毕业论文 第XV页 CPUl 、CPU2:是微机系统，完成主机，并机载频判决，信号采样,信息判决和输出驱动等功能[10]。 安全与门:将两路处理器输出的动态信号变成驱动继电器(或执行条件)的直流输出。 载频选择电路:根据要求，利用外部的接点，设定主机,并机载频信号，由处理器进行判决，确定接收盒的接收频率。 接收盒根据外部所确定载频条件，送至两处理器，通过各自识别，比较确认—致，视为正常，不—致时，视为故障并报警。外部送进来的信号，分别经过主机、并机两路模数转换器转换成数字信号。两套处理器对外部四路信号进行单独的运算，判决处理。表明接收信号符合幅度、载频、低频要求时，就输出3 kHz 的方波，驱动安全与门。安全与门收到两路方波后，就转换成直流电压带动继电器。 如果双处理器的结果不一致，安全与门输出不能构成，且同时报警。电路中增加了安全与门的反馈检查，如果处理器有动态输出，那么安全与门就应该有直流输出，否则就认为安全与门故障，接收盒也报警。如果接收盒收到的信号电压过低，就认为是列车分路。 图3-3 接收器工作原理图 3.2.3 载频读取 接收器载频读取与发送器的低频载频电路类似，载频通过相应端子接通24V电源 西南交通大学专科毕业论文 第XVI页 确定，通过光电耦合器将静态的直流信号转换成动态的交流信号，由双处理器进行识别和处理，并实现外界电路与数字电路的隔离。 3.2.4 微处理器电路 微处理器电路采用双处理器,双软件。两套软件硬件对信号单独处理，把结果相互校核，实现故障-安全。处理器采用数字信号处理器TMS320C32 。 处理器、数据存储器(随机存取储存器)、程序存储器(EPROM)、译码器、输出电路、报警电路、辅助电路、上电复位及“看门狗”的电路。 3.3 衰耗盘 3.3.1 衰耗盘作用 对主轨道电路的接收端输入电平调整。 对小轨道电路正反向的调整。 给出有关发送、接收用电源电压、发送功出电压、轨道输入输出GJ，XGJ测试条件。 给出发送、接收故障报警和轨道占用指示灯等。 在“N+1”冗余运用中实现接收器故障转换时主轨道继电器和小轨道继电器的落下延时。 3.3.2 衰耗盘电路原理说明 衰耗盘内设有衰耗调整电路与工作指示灯及报警电路。衰耗调整电路用于对主轨道电路的接收端输入电平以及小轨道电路正反向的调整。工作指示灯及报警电路用于给出发送、接收故障报警和轨道占用指示灯等[11]。同时在衰耗盘内还设有相应测试端，以便给出有关发送、接收用电源电压、发送功出电压、轨道输入输出GJ，XGJ测试条件。 (1)轨道输入电路 主轨道信号V1V2 自C1C2变压器B1输入，B1变压器其阻抗约为36,55 Ω(1700—2600Hz) 稳定接收器输入阻抗，阻抗选择较低，以便抗干扰。变压器B1其匝比为116:(1,146)。次级通过变压器抽头连接，可构成 1,146共146级变化，按调整表调整接收电平。 (2)小轨道电路输入电路 根据方向电路变化，接收端将接至不同的两端短小轨道电路。故短小轨道电路的调整按正、反两方向进行。正方向调整用a11,a23端子，反方向调整用C11,C23 西南交通大学专科毕业论文 第XVII页 端子，负载阻抗为3.3k Ω。为提高A/D模数转换器的采样精度，短小轨道电路信号经过1:3升压变压器B2输出至接收器(如图3-4)。 图3-4 ZPW.PS型衰耗盘调整电路原理图 3.4 站防雷和电缆模拟网络盘 防雷电缆模拟网络盘设于网络接口柜内或设于无绝缘防雷电缆模拟网络组匣内。 (1)作用:用作对通过传输电缆引入室内雷电冲击的防护(横向、纵向)。通过0.5、0.5、1、2、2、2*2km六节电缆模拟网络，补偿实际SPT数字信号电缆，使补偿电缆和实际电缆总距离为10km，以便于轨道电路的调整和构成改变列车运行方向电路。 (2)站防雷电路原理简要说明 室外电缆会带来雷电冲击信号，为保护模拟网络及室内发送、接收设备，采用横向与纵向雷电护。 横向雷电防: 采用,280V左右防护等级压敏电阻。压敏电阻应具有模块化、阻燃、有劣化指示、可带电插及可靠性较高的特点。 纵向雷电防护: 西南交通大学专科毕业论文 第XVIII页 对于线对地间的纵向雷电信号目前采用加三极放电管保护，加低转移系数防雷变压器防护和室外加站间贯通地线防护。站防雷和电缆模拟网络原理框图。 (3)电缆模拟网络电路原理简要说明 “电缆模拟网络”可视为室外电缆的一个延续。电原理图(如图3-5)。 图3-5电缆模拟网络电路原理 西南交通大学专科毕业论文 第XIX页 第4章 复线区间自动闭塞系统的设计及说明 4.1 区间信号设备平面布置图设计 4.1.1 区间信号平面图 区间信号设备平面布置图如图附录B1所示。在区间信号设备平面布置图上应标注通过信号机的编号和坐标，每个闭塞分区的长度、载频配置、补偿电容的容量和数量，相邻车站分割点，反向运行预告标等。 (1)两站间的线路 先根据公里标画出两站信号楼的位置。将武汉方面绘制在图纸左侧。 (2)轨道区段的划分及命名 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小轨道电路两部分，并将小轨视为列车运行前方主轨道电路的所属“延续段”。17297G的小轨在17317号信号机内方由17317G的接收器予以处理，将处理结果送本轨道电路，作为轨道继电器励磁条件。轨道区段的命名依据所防护的信号机名称:17297G的序号是17297号信号机所防护的闭塞分区，闭塞分区较长需加设分割点，既由两段轨道电路组成，按运行方向编为17297AG和17297BG。 (3)预告标 双线自动闭塞区间反方向按自动站间闭塞运行，反方向进站信号机前方设置预告标。预告标设置在反向进站信号机外方900、1000及1100m处[12]。 (4)载频配置 下行区间:1700、2300HZ(分1、2型)，按1700(1)、2300(1)、1700(2)、2300(2)顺序设置。 上行区间:2000、2600HZ(分1、2型)，按2000(1)、2600(1)、2000(2)、2600(2)顺序设置。 区间起始和终止频率应与站内车站正线电码化频率统一，三接近区段应与接车进路不同，发车进路应与一离去区段不同。 (5)补偿电容容量、数量和间距 设计时，根据载频频率、最低道床电阻值轨道电路传输状态的要求确定。 (6)相邻两站区间分割标志及设备管辖范围 两站管辖区自动闭塞设备的管辖范围按闭塞分区整体划分，分割点两侧的设备分别由两端车站管辖。此区间的分割点在17297、17434信号机处。 西南交通大学专科毕业论文 第XX页 4.1 区间信号设备平面布置图设计 4.1.1 区间信号平面图 区间电缆径路图(见附录B2)包括:没跟电缆长度、芯数和备用芯数;室外信号设备串接顺序和电缆径路;电缆连接的设备类型。其中:FS—发送;JS—接收;F—1 F为分线电缆盒，数字为电缆盒的顺序编号，设备临近站上行咽喉用偶数，下行咽喉用奇数，从咽喉侧向站外编号。 每个方向干线电缆有三根，分别为发送、接收、站间联系用。 电缆径路的选择根据所属车站信号楼所在的位置，并注意芯线分配原则。 4.2 室内闭塞设备布置 4.2.1 区间移频柜设备布置 移频柜布置图如图附录B3所示。每架的上、下两个闭塞分区的接收构成并机17297BG闭塞分区的接收与17320AG闭塞分区的接收构成并机。其中端子板1供17297BG闭塞分区使用;端子板2供17320AG闭塞分区使用。双机并用由工厂生产时完成。每个车站按上下行方向分别设一个区间“+1”发送器，它们设在站内电码化检测柜中。 4.2.2 区间综合柜设备布置 区间组合架放置电缆模拟网络，并实现室内外设备连接，室外电缆由零层引入(见附录B4)。 1~9层为站内防雷和电缆模拟网络组匣，每个组匣可放置4个闭塞分区的模拟网络单元(8个ZPW.ML)占用D1~D16块18柱端子板，并且这些层由ZPW.ML至室外调谐单元连接的室外电缆配线从D1~D8开始占用，由ZPW.ML至室内的配线从D8~D16开始分配[12]。 D17~D26供站间联系电路用。 4.2.3 区间组合排列布置 (1)每个闭塞分区用一个组合。 (2)组合类型的选用:(进站信号点红灯，出站点绿灯)。 ?1LQ闭塞分区选用1LQ型组合(X1LQ、S1LQ); ?U闭塞分区选用U型组合; ?LU闭塞分区选用LU型组合; 西南交通大学专科毕业论文 第XXI页 ?L闭塞分区选用L型组合; ?L(F)闭塞分区无站间联系时选用L(F)型组合; ?L(JF)闭塞分区有站间联系时选用L(JF)型组合。(见附录B5)。 4.3 电路图设计 4.3.1 闭塞分区电路图 闭塞分区电路图(见附录B6)主要包括编码电路、系统防雷网络等，其系统原理原理框图如图(附录B7)。 17297G轨道电路的主发送器1FS的低频编码条件由QZJ1、1GJ1、LXJ3F1、ZXJ2F1和LUXJ2F1构成。发送报警继电器FBJ接于1FS的端子FBJ-1及FBJ-2上。正常情况下，FBJ?。正方向运行时，QZJ?、QFJ?。经过低频编码条件控制产生的移频信号从1FS的端子S1引出，经过FBJ4??QZJ5??QFJ5?，再经17297G的站防雷与电缆模拟络ZPW.PMD，到匹配变压器ZPW.BP的L1端子，并从V1端子送至电气绝缘节的调谐单元BA。回线从BA另一端引出，经ZPW.BP?ZPW.PMD?QFJ6??17317GGJ4?/DJF1??QZJ6??FBJ1?接至1FS 的S2端子上。 若1FS出现故障，FBJ?,则+1FS被接入电路，以替代发生故障的1FS。+1FS同样由QZJ1、1GJ1、LXJ3F1、ZXJ2F1和LUXJ2F1构成低频编码条件。与1FS不同的是，+1FS低频编码条件是由FBJF1?接入+1FS的。经过低频编码条件控制产生的移频信号从+1FS的。 端子S1引出，经过FBJ6??FBJ4??QZJ5??QFJ5?，再经过站防雷与电缆模拟络ZPW.PMD，到匹配变压器ZPW.BP的L1端子，并从V1端子送至电气绝缘节的调谐单元BA。回线从BA另一端引出，经ZPW.BP?ZPW.PMD?QFJ6??17317GGJ4?/DJF1??QZJ6??FBJ3??FBJ5?,接至+1FS 的S2端子上。 从轨道电路接收端的BA两端接收到的信号，经ZPW.BP?ZPW.PMD?QFJ??QZJ?,送至衰耗盘SH，SH由端子C5、C7和b5、b7分别将主轨道信号和小轨道信号送入1JS主机部分的端子ZIN(Z)、XIN(Z)和2JS并机部分的ZIN(B)、XIN(B).同时，自17317G JS引来的XG、XGH经QFJF?分别接至1JS主机部分和2JS并机部分的XGJ(Z)、XGJH(Z)和XGJ(B)、XGJH(B)。1JS主机部分和2JS并机部分收到17317GJS的XG、XGH和SH从ZIN送入的本轨道主轨道信号后，对其进行处理，形成对QGJ的控制信号。分别由1JS主机部分的G(Z)、GH(Z)和2JS并机部分G(B)GH(B)送至SH。同时，1JS主机部分和2JS并机部分将由SH送来的17277G小轨道信号进行处理，由于与17277属不同站控制本轨道XGJ的动作，再通过站间联系电路，用本区段的XGJ的接点作为17277G的XGJ励磁条件，从而将17277的小轨道信息间接地传到17277G.。 西南交通大学专科毕业论文 第XXII页 若为反向运行，则轨道电路发送端和接收端换位，即原来的发送端变为接收端，而原来的接收端变为发送端。这是由QZJ和QFJ的第5、6、7、8组接点来实现的。此时，由于17297G的列车运行方向前方的17277G为邻站控制，所以通过17277G的XGJ的第1、2组接点将17297G的小轨道信号间接地传到17297G的接收器。1JS主机部分和2JS并机部分分别将从SH接收的主轨道信号和间接从17277GJS传来的小轨道继电器执行条件进行处理，形成对QGJ动作的控制信号，分别由1JS主机部分的G(Z)、GH(Z)和2JS并机部分的G(B)、GH(B)送到SH，从而控制接于SH端子a30、c30上的QGJ的动作。同时，1JS主机部分和2JS并机部分将由SH送来的17317G小轨道信号进行处理，并将处理结果形成小轨道电路继电器执行条件(XG、XGH)送到17317G的接收器。作为其轨道继电器(QGJ)励磁的必要检查条件(XGJ、XGJH)之一。 4.3.2 低频信息码传输列表的设计 ZPW-2000A发送器发出的低频信息都具有速度的含义。列车速度是分级控制的。连续式机车信号接收设备，接收地面ZPW-2000A信息，以提供列车允许行驶的速度值。机车上装有测速设备，可以测出列车实际行驶速度。列车实际行驶速度若比列车允许行驶速度高7km,h时，则无论在哪个速度等级运行，都将产生紧急制动。 L5码:准许列车按规定速度运行，表示前方至少7个闭塞分区空闲。机车信号机显示一个绿色灯。 L4码:准许列车按规定速度运行，表示前方至少6个闭塞分区空闲。机车信号机显示一个绿色灯。 L3码:准许列车按规定速度运行，表示运行前方5个及以上闭塞分区空闲，机车信号机显示一个绿色灯。 L2码:准许列车按规定速度运行，表示运行前方4个及以上闭塞分区空闲，机车信号机显示一个绿色灯光。 L码:准许列车按规定速度运行，机车信号机显示一个绿色灯光。 LU码:准许列车按规定速度注意运行，机车信号机显示一个半绿半黄灯光。 LU2码:要求列车减速到规定的速度等级越过接近的地面信号机，并预告次一架地面信号机显示一个黄色灯光，机车信号机显示一个黄色灯光。 U码:要求列车减速到规定的速度等级越过接近的地面信号机，机车信号机显示一个黄色灯光。 表4-1 主体化机车信号的14个低频信息定义 序 号 1 2 3 4 5 6 西南交通大学专科毕业论文 第XXIII页 信 息 名 称 L5码 L4码 L3码 L2码 L码 LU码 LU2码 U码 L L L L L LU U U 机车信号显示 绿 绿 绿 绿 绿 绿黄 黄 黄 频率Hz 21.3 23.5 10.3 12.5 11.4 13.6 15.8 16.9 地面信号显示 L L L L L L L LU 序号 7 8 9 10 11 12 13 14 信 息 名 称 U2S码 U2码 U3码 UUS码 UU码 HB码 HU码 H码 U2S U2 U UUS UU HUS HU H 机车信号显示 黄闪 黄2 黄 双黄闪 双黄 红黄闪 红黄 红 频 率Hz 20.2 14.7 22.4 19.1 18.0 24.6 26.8 29.0 地面信号显示 LU或U LU或U U U U U U H U2S码:要求列车减速到规定的速度筹级越过接近的地面信号机，并预告次一架地面信号机显示一个黄色闪光和——个黄色灯光，机车信号机显示一个带“2”字的黄色闪光灯光。 U2码:要求列车减速到规定的速度等级越过接近的地面信号机，并预告次一架地面信号机显示两个黄色灯光，机车信号机显示一个带“2”字的黄色灯光。 U3码:要求列车减速到规定的速度等级越过接近的地面信号机，表示接近的地面信号机显示一个黄色灯光，并预告次一架信号机为进站或出站信号机且显示——个红色灯光，机车信号机显示一卟黄色灯光(仅适用于双红灯防护的自动闭塞区段)。 UUS码:要求列车限速运行，表示列车接近的地面信号机开放经18号及以上道岔侧向位置进路，且次一架信号机开放经道岔的直向或18号及以上道岔侧向位置进路;或表示列车接近设有分歧道岔线路所的地面信号机开放经18号及以上道岔侧向位置进路，机车信号机显示一个双半苹色闪光灯光。 UU码:要求列车限速运行，表示列车接近的地面信号机开放经道岔侧向位置进路，机车信号机显示一个双半黄色灯光。 HB码:表示列车接近的进站或接车进路信号机开放引导信号或通过信号机显示容许信号，机车信号机显示一个半红半黄色闪光灯光。 HU码:要求及时采取停车措施，机车信号机显示一个半红半黄色灯光。 H码:要求立即采取紧急停车措施，机车信号显示一个红色灯光。 本闭塞分区的编码表见(附录B8)。 4.4 配线图表设计 西南交通大学专科毕业论文 第XXIV页 4.4.1 区间移频柜、组合柜、综合柜零层端子配线表 区间移频柜零层有10个3*18柱端子板，每块端子板给一个区间信号点使用。这些端子板主要用于区间组合架端子连接、接收主机和并机相连，构成区间信号点编码电路、发码电路、接收电路、报警电路，且各端子固定使用。区间移频柜零层端子配线表见图附录B8所示，它是根据区间信号点电路图绘制的，在表中填入区间移频柜各端子引向区间组合架的各端子的端子号[2]。 区间组合柜零层有4个4柱电源端子板，5块熔断器、一块18柱端子板用于将各种电源引入区间组合柜。配线图如图附录B9所示。 区间综合柜零层有32个18柱端子板，用于区间移频发送、接收的本架组匣侧面端子与室外电缆联系，区间信号机电灯本架组匣侧面端子与室外电缆的联系，站间联系电路本架组匣侧面端子与室外电缆的联系，以及用于室内、外电缆的过路连接(见附录B10)。 4.4.2 区间电源屏及室内电源配线图 区间电源屏及室内电源配线图如图附录B11所示，它表示区间电源屏与区间移频柜电源零层端子、区间综合柜零层端子、区间组合柜零层端子、配电盘的联系。 西南交通大学专科毕业论文 第XXV页 第5章 结论与展望 近几年，我们在学习消化吸收世界高速铁路先进成熟技术的基础上，系统总结了多年来我国客运专线工程技术、科研试验成果，针对高速铁路建设的关键技术问题，又进一步开展了研究、试验、验证、预设计、工程设计咨询，技术装备的自主创新和各系统集成研究攻关。目前，站前技术已经取得全面突破，站后技术引进消化吸收再创新工作已经进入重点突破阶段，初步形成适合中国国情路情的高速铁路自主技术体系。 随着铁路建设的跨越式发展，对机车信号设备显示的准确性和工作的可靠性提出了更高的要求，机车信号正朝着主体化的方向发展，研制和发展适合我国铁路ZPW-2000无绝缘轨道电路的机车信号成为了迫切需要。采用数字信号处理(DSP)技术实现对机车信号波形的谱分析，利用可靠的硬件和软件技术实现机车信号的安全性、实时性和高精度要求。基于ZPW-2000无绝缘轨道电路的机车信号的安全性、可靠性、实时性和高精度可以满足我国铁路发展的需要。随着我国铁路的大力发展，ZPW-2000无绝缘轨道电路和主体化机车信号得到大力推广，国产主体机车信号的时代已经到来。 中国高速铁路不可能完全照搬任何一国的高速铁路技术体系，只有立足于自我，坚持博采众长，把借鉴、消化、吸收国际上先进、成熟、可靠的技术与研发、试验验证、自主创新相结合，系统集成，才能形成符合我国国情、路情的世界一流高速客运专线技术体系，才能经得起运营的考验，历史的检验。 西南交通大学专科毕业论文 第XXVI页 致谢 作完了毕业设计，对我来说，面对一张张别人看来微不足道的成就，心中感慨万千。一种无名的冲动促使我写下了这段感谢信，因为我知道，我今天的所谓“成就”是与老师们的支持关心和帮助是密切联系，不可分割的。 首先我必须感谢在这几年里所有帮助和教过我的老师们，感谢你们教我知识，传我文化，使我从无知中走向成熟，善思，并懂得了一些专业知识，为我以后的道路奠定了良好的基石。 其次，我要特别感谢我的指导老师，正是他一周三次的循循善诱，谆谆教导，使我在课题设计和论文撰写过程中，既得到了知识和能力上的提高，也培养了我勤奋刻苦，努力认真的作风，使我受益匪浅。从一开始接到论文题目到最后系统的实现，再到论文文章的完成，每走一步对我来说都是新的尝试和学习机会，这也是我在函授学习期间完成的最大的一项课题及项目。在这段时间里，我学到了很多知识也有很多感受。同时感谢自动控制教研室的各位老师在我学习、生活中给予我的帮助，关心和照顾。 最后，我要感谢内江铁路机械学校的全体老师，感谢他们在我专科学习期间对我的培养和教育。谢谢～ 西南交通大学专科毕业论文 第XXVII页 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. 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