ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞系统及故障检修毕业设计论文

ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞系统及故障检修毕业论文 论文(初稿) ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞系统及 故障检修 学 生 姓 名: 王婷 学 号: 1132404 专 业 班 级: 铁道通信信号311615班 指 导 教 师: - I - ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞系统及故障检修 摘 要 随着铁路的提速,移频自动闭塞系统在控制列车行车安全方面起到越来越重要的作用,其中ZPW-2000A型无绝缘移频轨道电路,是在法国UM71无绝缘移频轨道电路技术引进及国产化基础上,于2000年开始以结合国情而进行以的二次开发。 本文首先针对zpw-2000无绝缘轨道电路的介绍和主要特点，结合实际案例主要的处理方法。 ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞投入使用以来,在轨道电路传输安全性、传输长度、系统可靠性等方面都具有明显的优势.但是自上道使用以来,部分现场维护人员对设备故障后的故障现象不甚明了,甚至不能正确区分故障的范围,影响了铁路运输的效率.笔者对如何区分ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞设备的故障范围,进行了探讨. 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 - II - 论文(初稿) 目 录 摘 要 ....................................................................................................................................II 引 言 .................................................................................................................................... 1 1 ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞系统概述 ....................................................................... 2 1.1 ZPW-2000A 概述 ....................................................................................................... 2 1.2 ZPW-2000A型无绝缘轨道电路系统硬件设置 ........................................................ 2 1.2.1室外部分系统构成 ........................................................................................... 2 1.2.2 室内部分系统构成 .......................................................................................... 5 1.2.3 电路原理介绍 .................................................................................................. 8 1.2.4 系统防雷 .......................................................................................................... 9 2.设备介绍 ............................................................................................................................... 10 2.1发送器 ........................................................................................................................ 10 2.2接收器 ........................................................................................................................ 10 2.3衰耗盘 ........................................................................................................................ 10 2.4电缆模拟网络 ............................................................................................................ 10 2.5机械绝缘节空芯线圈 ................................................................................................ 11 2.6衰耗盘 ........................................................................................................................ 11 2.7防雷模拟网络盘 ........................................................................................................ 11 2.8匹配变压器 ................................................................................................................ 11 2.9调谐区用钢包铜引接线 ............................................................................................ 12 2.10补偿电容 .................................................................................................................. 12 2.11SPT数字电缆 ........................................................................................................... 12 3(ZPW-2000A无绝缘轨道电路的特点 .............................................................................. 13 3.1主要技术特点 ............................................................................................................ 13 3.2主要技术条件 ............................................................................................................ 13 3.2,1 环境条件 ........................................................................................................ 13 3.2.2 发送器 ............................................................................................................ 13 3.2.3 接收器 .......................................................................................................... 14 3.2.4 工作电源 ........................................................................................................ 14 3.2.5 轨道电路 ........................................................................................................ 14 3.2.6 系统冗余方式 .............................................................................................. 15 4 故障分析及处理 .................................................................................................................. 16 - III - ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞系统及故障检修 4.1发送器本身故障的处理 ............................................................................................ 16 4.2发送器插片接触不良 ................................................................................................ 16 4.3衰耗盘内部开路故障 ................................................................................................ 16 4.4相邻区段衰耗盘故障 ................................................................................................ 17 4.5衰耗盘故障一 ............................................................................................................ 17 4.6发送回路电缆模拟网络盘内部开路故障 ................................................................ 17 4.7发送回路电缆模拟网络盘内部短路故障 ................................................................ 18 4.8发送端室外电缆混线故障 ........................................................................................ 18 4.9发送端室外电缆断线故障 ........................................................................................ 19 4.10发送调谐单元与匹配单元连接线接触不良 .......................................................... 19 4.11点灯电路电缆混线故障 .......................................................................................... 20 4.12电容失效引起的轨道电路故障 .............................................................................. 20 5.13补装电容后未对轨道电路重新调整引起的故障 .................................................. 21 4.14站联电缆断线故障 .................................................................................................. 21 结 论 .................................................................................................................................. 23 致 谢 .................................................................................................................................. 24 参 考 文 献 ............................................................................................................................ 25 - IV - 论文(初稿) 引 言 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.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。 学习ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞首先应了解其系统结构、工作原理、系统特点、技术条件等基本知识，了解清楚后，我们将对其常见故障进行分析和探究，深化认识，加强了解，最后达到对ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞的系统了解和专业论述。 - 1 - ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞系统及故障检修 1 ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞系统概述 1.1 ZPW-2000A 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引进、国产化基础上，结合国情进行的技术再开发。 较之UM71，ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞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，客车脱轨的严重事故，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，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。 1.2 ZPW-2000A型无绝缘轨道电路系统硬件设置 系统构成如图1-1所示。 1.2.1室外部分系统构成 (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。 电路原理简要说明 该线圈用19×1.53mm电磁线绕制，其截面积为35mm，电感约为33μH，直流电阻4.5mΩ。中间点引出现作等电位连接。 空心线圈设置在29m长调谐区的两个调谐单元中间，由于它对50Hz牵引电流呈现很小的交流阻抗(约10mΩ)，即可起到平衡牵引电流的作用。 设I1、I2有100A不平衡电流，可近似将空心线圈视为短路，则有I3=I4=(I1+I2)/2=450A。由于空心线圈对牵引电流的平衡作用，减少了工频谐波干扰对轨道电路的影响。对于上、 - 2 - 论文(初稿) 下行线路间的两个空心线圈中心线可等电位连接，一方面平衡线路间牵引电流，一方面保证维修人员安全。 机械绝缘节空心线圈 图1-1 机械节空心线圈(SVA’)用在车站与区间衔接的机械绝缘处。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常数和传输长度，根据29m调谐区四种载频的综合阻抗值，设计SVA’。该机械节空心线圈分四种频率，与相应频率调谐单元相并联，可获得与电气绝缘节阻抗相同的效果。根据计算和室内外试验，SVA’标称数值如下: 表1-1 SVA’标称数值 载频(Hz) L(μH) R(mΩ) 1700 29.6 29.6 2000 28.44 33.58 2300 28.32 33.75 2600 28.25 35.7 [注]:钢包铜引接线数值已减除。 (3) 匹配变压器 - 3 - ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞系统及故障检修 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。 电路分析 1、V1、V2经调谐单元端子接至轨道，E1、E2接至SPT电缆。 2、考虑到1.0Ω•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，4700μF电解电容(C1、C2)该二电容按相反极性串联，构成无极性串联，起到隔直及交连作用。保证该设备在直流电力牵引区段运用中，不致因直流成分造成匹配变压器磁路饱和。 4、F为带劣化显示的防雷单元。 该压敏电阻选择75V防护等级。 该压敏电阻典型型号及特性如下表: 表1-2压敏电阻型号及特征表 型号 V20-C/1 75 DEHNguard 75 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 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106.8Ω)。 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。 (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。 作用 1、保证轨道电路传输距离; 2、保证接收端信号有效信干比; 3、实现了对断轨状态的检查; 4、保证了钢轨同侧两端接地条件下，轨道电路分路及断轨检查性能。 补偿电容原理 - 4 - 论文(初稿) 由于60km重1435mm轨距的钢轨电感为1.3μH/m，同时每米约有几个pf电容。对于1700~2300Hz的移频信号，钢轨呈现较高的感抗值。该值大大高于道碴电阻时，对轨道电路信号的传输产生较大的影响。为此，采取分段加补偿电容的方法，减弱电感的影响。 其补偿原理可理解为将每补偿段钢轨L与电容C视为串联谐振， 在补偿段入口端(A、B)取得一个趋于电阻性负载R，并在出口端(C、D)取得一个较高的输出电平。 一般认为补偿电容容量与载频频率、道碴电阻低端数值、电容设置方式、设置密度、轨道电路传输作用要求等有关。 一般载频频率低，补偿电容容量大;最小道碴电阻低，补偿电容容量大;轨道电路只考虑加大机车信号入口电流，不考虑列车分路状态时，电容容量大。为保证轨道电路电容调整、分路及机车信号同时满足一定要求时，补偿电容容量应有一个优选范围。 补偿电容设置密度加大，有利于改善列车分路，减少轨道电路中列车分路电流的波动范围，有利于延长轨道电路传输长度，过密设置又增加了成本，带来维修的不便，要适当考虑。 补偿电容的设置方式宜采用“等间距法”，即将无绝缘轨道电路两端BA间的距离L按补偿电容总量N等份，其步长?=L/N。轨道电路两端按半步长(?/2)，中间按全步长(?)设置电容，以获得最佳传输效果。 综上，根据载频频率、最低道碴电阻数值、轨道电路传输状态的要求、电容容量、数量、设置方法得当，将大大改善轨道电路的传输，加大轨道电路传输长度。 (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。 1.2.2 室内部分系统构成 (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。该设备中，考虑了同一载频、同一低频控制条件下，双CPU电路。为实现双CPU的自检、互检，两组CPU及一组用于产生FSK移频信号的可编程控制器各自采用了独立的石英晶体源。发送设备的放大器均采用了射极输出器方式构成，防止故障时功出电压的升高。设备考虑了对 - 5 - ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞系统及故障检修 移频载频、低频及幅度三个特征的检测。两组CPU对检测结果符合要求时，以动态信号输出通过“安全与门”控制执行环节——发送报警继电器(FBJ)将信号输出。系统采用N+1冗余设计。故障时，通过FBJ接点转至“+1”FS。 发送器外线联接示意图如图1-2所示。 图1-2 (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”。 接收器的作用有: ? 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。 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数字信号处理技术，将接收到的两种频率信号进行快速付氏变换，获得两种信号能量谱的分布，并进行判决。 - 6 - 论文(初稿) 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)送至本轨道电路接收器，作为轨道继电器(GJ)励磁的必要检查条件(XGJ、XGJH)之一，见图1-3。 图1-3 综上，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。 (3) 衰耗盘用途 - 7 - ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞系统及故障检修 用作对主轨道电路及调谐区小轨道电路的调整(含正、反方向);给出发送器、接收器用电源电压，发送器功出电压和轨道继电器(含GJ、XGJ)电压测试条件;给出发送器、接收器的故障报警、轨道状态及正反向运行指示灯等。 1、主轨道输入电路 主轨道信号V1、V2自C1、C2变压器B2输入，SB1变压器阻抗约为36~55Ω(1700~2600Hz)，以稳定接收器输入阻抗，该阻抗选择较低，利于抗干扰。 变压器SB1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。 2、短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路。故短小轨道电路的调整按正、反两方向进行。正方向电压调整用a11~a23端子，反方向电压调整用c11~C23端子。 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SB2 输出至接收器。 3、报警电路 发送工作、接收工作指示灯分别将发送器、接收器的报警电路接入，通过光电耦合 BJ-2、BJ-3)。移频报警继电器YBJ，由移频架第一位衰器构成报警接点条件(BJ-1、 耗器YB+引出，逐一串接各衰耗盘BJ-1、BJ-2条件至024。通过N1B受光器导通，使外接YBJ励磁。此外，为了适应微机监测的需要，预留了报警条件接点FBJ+、FBJ-、FBJ+、FBJ-，由机柜内配线引至零层。 4、轨道状态指示电路 根据轨道继电器的状态，通过光电耦合器的开端驱动轨道状态指示灯GJ。GJ亮绿灯，表示轨道空闲;GJ亮红灯，表示轨道占用;GJ灭灯，表示断电。 5、测试塞孔 发送电源、接收电源、发送功出、轨入、轨出1、轨出2、GJ、GJ(Z)、GJ(B)、XGJ、XG、XG(Z)、XG(B)的测试条件由有关端子及电路接通，详情略。 (4) 电缆模拟网络用途 用作对通过传输电缆引入至室内雷电冲击的防护(横向、纵向)。通过0.5、0.5、1、2、2、2×2km，以便于轨道电路的调整和构成改变列车运行方向。 1.2.3 电路原理介绍 横向压敏电阻采用V20-C/1 280V 20KA(OBO)或275V 20KA(DEHNguard)，用于对室外通过传输电缆引入的雷电冲击信号的防护。 - 8 - 论文(初稿) 低转移系数防雷变压器用于对雷电冲击信号的纵向防护，特别在目前钢轨线路旁没有设置贯通地线的条件下，该防雷变压器对雷电防护有显著作用。 电缆模拟网络按0.5、0.5、1、2、2、2×2km六节设置，以便串接构成0-10km，按0.5km间隔任意设置补偿模拟电缆值。 模拟电缆网络值基本按以下数值设置:R:23.5Ω/km;L:0.75mH/km;C:29Nf/km。 R、L按共模电路设计，考虑故障安全，C采用四头引线。 1.2.4 系统防雷 系统防雷可分为室内、室外两部分: (1) 室外: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~75KV、10KA以上 纵向: ? 根据设计，一般可通过空芯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横纵向防雷元件。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。非电化区段则只考虑50Hz~220V电流影响, 纵向限制电压选在~280V(或~275V)、10KA以上。 ? 防雷地线电阻要严格控制在10Ω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。 ? 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。 (2) 室内: 防护由电缆引入的雷电信号。 横向:限制电压在~280V、10KVA以上。 纵向:利用低转移系数防雷变压器进行防护。 - 9 - ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞系统及故障检修 2.设备介绍 2.1发送器 OZPW-2000A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18信息无绝缘轨道电路区段，供自动闭塞、机车信号和超速防护使用。在车站适用于非电化和电化区段 站内移频电码化发送。 2.2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电器执行条件通过(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(XG、XGH)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。 系统采用接收器成对双机并联冗余方式。 ZPW-2000A系统中A、B两台接收器构成成对双机并联运用。 即: HA主机输入接至A主机，且并联接至B并机。 HB主机输入接至B主机，且并联接至A并机。 HA主机输出与B并机输出并联，动作A主机相应执行对象。 HB主机输出与A并机输出并联，动作B主机相应执执行对象。 2.3衰耗盘 用于实现主轨道电路、小轨道电路的调整。给出发送和接收器故障、轨道占用表示及其它有关发送、接收用，24V 电源电压、发送功出电压、接收GJ、XGJ测试条件等。 2.4电缆模拟网络 电缆模拟网络设在室内，按0.5、0.5、1、2、2、2×2km 六节设计，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。 - 10 - 论文(初稿) 2.5机械绝缘节空芯线圈 按电气绝缘节29m钢轨及空心线圈等效参数设计。该机械节空心线圈分四种频率，与相应频率调谐单元相并联，可获得与电气绝缘节阻抗相同的效果。用在车站与区间衔接的机械绝缘处。 2.6衰耗盘 用做对主轨道电路及调谐区短小轨道电路的调整(含正反向)，给出发送、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。 2.7防雷模拟网络盘 用作对通过传输电缆引入室内雷电冲击的横向、纵向防护。通过0.5、0.5、1、2、2、2×2km六节电缆模拟网络，补偿SPT数字信号电缆，使补偿电缆和实际电缆总长度为10km，以便于轨道电路的调整和构成改变列车运行方向。 图2.1防雷模拟盘 2.8匹配变压器 匹配变压器用于钢轨对SPT电缆的匹配连接，变比为1:9，L1用作对电缆容性的补偿，并作为送端列车分路的限流阻抗。原理见图2-10。 C1、C2电解电容按同极性串接，形成无极性，在直流电力牵引中用于隔离直流(如地下铁道)。V1、V2接至钢轨，E1、E2接至SPT电缆。F为带劣化指示的防雷单元. - 11 - ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞系统及故障检修 图2.2区段匹配器 2.9调谐区用钢包铜引接线 为加大调谐区设备与钢轨间的距离，便于工务维修等原因，加长了引接线长度。其材质为多股钢包铜注油线，满足耐酸、碱，耐冻，耐磨，耐高温性能。其长度为2000mm，3700mm各两根并联运用。 2.10补偿电容 为抵消钢轨电感对移频信号传输的影响，采取在轨道电路中，分段加装补偿电容的方法，使钢轨对移频信号的传输趋于阻性，接收端能够获得较大的信号能量。另外，加装补偿电容能够实现钢轨断轨检查。在钢轨两端对地不平衡条件下，能够保证列车分路。 在ZPW-2000A系统中，补偿电容容量、数量均按轨道电路具体参数及传输要求确定。 2.11SPT数字电缆 主要电气参数 O导线线径:1mm; O直流电阻:47Ω/km; O线间电容:29?10%nF/km。 - 12 - 论文(初稿) 3(ZPW-2000A无绝缘轨道电路的特点 3.1主要技术特点 1、保持UM71无绝缘轨道电路技术特点及优势。 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段。 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1Ω?km标 准道碴电阻、低道碴电阻传输长度要求，又提高了一般长度轨道电路工作稳定性。 9、用SPT国产铁路信号数字电缆取代法国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、发送、接收设备四种载频频率通用，由于载频通用，使器材种类减少，可降低总的工程造价; 12、发送器和接收器均有较完善的检测功能，发送器可实现“N+1”冗余， 接收器可实现双机互为冗余。 3.2主要技术条件 3.2,1 环境条件 ZPW-2000A型无绝缘移频轨道电路设备在下列环境条件下应可靠工作: 室外:-30?,+70?;室内:-5?,+40? 周围空气相对湿度:不大于95%(温度30?时) 大气压力:74.8kPa,106kPa(相对于海拔高度2500m以下) 3.2.2 发送器 低频频率:10.3+n×1.1Hz ，n=0,17即: 10.3 Hz、11.4 Hz、12.5 Hz、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。 - 13 - ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞系统及故障检修 L:11.4、LU:13.6、U2:14.7、U:16.9、UU:18、UUS:19.1、U2S:20.2、HB:24.6、HU:26.8 载频频率 下行:1700-1 1701.4 Hz 上行: 2000,1 2001.4 Hz 1700-2 1698.7Hz 2000,2 1998.7Hz 2300-1 2301.4Hz 2600,1 2601.4Hz 2300-2 2298.7 Hz 2600,2 2598.7 Hz 频偏:?11 Hz 输出功率:70W 3.2.3 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33mV;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)。 3.2.4 工作电源 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。 3.2.5 轨道电路 分路灵敏度为0.15Ω，分路残压小于140mv。 主轨道无分路死区;调谐区分路死区不大于5m; 有分离式断轨检查性能;轨道电路全程断轨，轨道继电器可靠落下。 传输长度见表1。 - 14 - 论文(初稿) 3.2.6 系统冗余方式 发送器采用N+1冗余，实行故障检测转换。 接收器采用成对双机并联运用。 - 15 - ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞系统及故障检修 4 故障分析及处理 4.1发送器本身故障的处理 故障现象:?控制台移频报警。?衰耗器面板“发送工作”指示灯绿灯熄灭。 查找过程:检查移频柜熔断器良好后:?用数字选频表的直流档，在衰耗器面板上“发送电源”插孔测试，工作电源正常。?用数字选频表选好相应频率，衰耗器面板上“发送攻出”插孔测试，无电压输出，判断为发送器故障。 恢复方法:更换发送器，故障恢复。 分析提示:?发送器工作电压正常，无发送攻出，可以考虑发送器故障。但低频编码不良时，也没有攻出电压输出，这时应考虑其他故障点。?测试直流电压或单一频率的交流电压时，也可使用普通数字万用表，但不要使用机械万用表。 4.2发送器插片接触不良 故障现象:衰耗盘面板“发送工作”指示灯绿灯点亮，轨道空闲但“轨道占用”指示灯红灯点亮。 查找过程:?用数字选频表的直流挡，在衰耗盘面板上“发送电源”插孔测试，工作电源正常。?用数字选频表选好相应频率，在衰耗盘面板上“发送功出”插孔测试，无电压输出。?拔掉发送器，发现S1接点簧片变形。 恢复方法:将变形的簧片调整好，将发送器插上，故障恢复。 分析提示:除簧片变形外，如插片粘有三防漆或配线断线也可造成这类故障。 当发生此类故障时，因发送器本身良好，不会倒入“N+1”冗余系统，所以控制台移频不报警。 4.3衰耗盘内部开路故障 故障现象:衰耗盘面板“发送工作”指示灯绿灯点亮，轨道空闲但“轨道占用”指示灯红灯点亮。 查找过程:?用数字选频表选好相应频率，在衰耗盘面板上“轨入”插孔测试，主轨道、小轨道输入电压均正常。?用数字选频表选好相应频率，在衰耗盘面板上“轨出l”插孔测试，无电压;在“轨出2”插孔测试，电压正常，判断为衰耗盘故障。 恢复方法:更换衰耗盘，故障恢复。 分析提示:在“轨出1”插孔测量无电压，在“轨出2”插孔测量电压正常的情况下，只有本区段红灯，相邻后方区段不红灯。 - 16 - 论文(初稿) 4.4相邻区段衰耗盘故障 故障现象:衰耗盘面板“发送工作”指示灯绿灯点亮，轨道空闲但“轨道占用”指示灯红灯点亮。 查找过程:?用数字选频表选好相应频率，在衰耗盘面板“轨入”插孔测试，主轨道、小轨道输入电压均正常。?用数字选频表选好相应频率，在衰耗盘面板上“轨出1”、“轨出2”插孔测试，电压均正常。?用数字选频表选好相应频率，在列车运行前方相邻区段衰耗盘面板上“轨出2”插孔测试，无电压，判断为衰耗盘故障。 恢复方法:更换“轨出2”插孔无电压的衰耗盘，故障恢复。 分析提示:?在本区段衰耗盘测量，主轨道、小轨道输入电压均正常，应考虑本区段小轨道接收是否良好，因此需在列车运行前方相邻区段衰耗盘面板上对“轨出2”插孔进行测试。?此种情况下，衰耗盘面板上“XGJ(z)、XGJ(B)、XGJ”插孔均无直流电压输出。 4.5衰耗盘故障一 故障现象:两相邻区段的衰耗盘面板“轨道占用”指示灯红灯点亮。 查找过程:用数字选频表选好相应频率，对两相邻区段的衰耗盘面板“轨人”插孔分别测试，主轨道、小轨道输入电压均正常。 用数字选频表选好相应频率，对两相邻区段的衰耗盘面板“轨出l”、“轨出2”插孔分别测试，其中一个衰耗盘“轨出1”、“轨出2”插孔无电压，判断为衰耗盘故 障。 恢复方法:更换“轨出1”、“轨出2”插孔无电压的衰耗盘，故障恢复。 分析提示:?在衰耗盘面板上测试，“轨人”插孔电压正常，“轨出1”、“轨出2”插孔无电压的情况下，两相邻区段均着灯。?故障处理分析一般规律:当相邻两区段同时红灯时，位于列车运行前方的故障区段的衰耗盘故障。 (10 km左右)无电缆补偿时，在电缆模拟网络盘“电缆出(电缆)”插孔测量，电压很低。 4.6发送回路电缆模拟网络盘内部开路故障 故障现象:衰耗盘面板“发送工作”指示灯绿灯点亮，轨道空闲但“轨道占用”指示灯红灯点亮。 查找过程:?用数字选频表选好相应频率，测试衰耗盘面板“轨入”插孔，主轨道输入有感应电压8 mV，小轨道输入电压正常110 mV;测试“轨出1”插孔有感应电压10 mV， - 17 - ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞系统及故障检修 “轨出2”插孔电压正常110 mV，初步判断为发送端故障。?用数字选频表选好相应频率，测试“发送功出”插孔，电压正常。?用数字选频表选好相应频率，测试发送端电缆模拟网络盘“防雷人(设备)”、“电缆入(防雷)”插孔电压正常137 V;“电缆出(电缆)”插孔无电压，判断为电缆模拟网络盘故障。 恢复方法:更换发送端电缆模拟网络盘，故障恢复。 分析提示:?在衰耗盘面板上测试，主轨道无输人电压，小轨道输入电压正常，说明接收通道设备正常(从接收调谐单元及与钢轨连接线、匹配单元、电缆、电缆模拟网络盘至衰耗盘)，应优先考虑发送通道中的设备问题。?发送端电缆模拟网络盘发生开路故障时，不影响发送器正常工作，发送报警继电器FBJ不落下，所以衰耗盘面板上的“发送工作”指示灯着稳定绿灯。在这一点上，应与发送端电缆模拟网络盘发生短路故障时，“发送工作”指示灯绿灯闪灯的现象不同。 4.7发送回路电缆模拟网络盘内部短路故障 故障现象:?控制台移频报警。?衰耗盘面板“发送工作”指示灯绿灯闪灯，轨道空闲但“轨道占用”指示灯红灯点亮。比正常值低得多，为80V，且时有时无。?拔掉发送端电缆模拟网络盘，再测试衰耗盘“发送功出”插孔，电压为176 V，与原测试记录相符，发送工作指示灯绿灯不再闪灯，判断为发送端电缆模拟网络盘短路故障。 恢复方法:更换电缆模拟网络盘，故障恢复。 分析提示:衰耗盘“发送工作”指示灯绿灯闪灯的原因是发送端电缆模拟网络盘内部短路，FBJ(发送报警继电器，以下同)落下，“发送工作”指示灯绿灯灭灯，倒入“+1’’工作;原发送器工作恢复正常，FBJ吸起，“发送工作’’指示灯显示绿灯。由于电缆模拟网络盘故障未恢复，导致影响发送器正常工作，使FBJ再次落下，“发送工作”指示灯绿灯再次灭灯，如此往复循环，造成“发送工作”指示灯绿灯闪灯查找过程:?用数字选频表选好相应频率，在衰耗盘面板上“发送功出”插孔测试，电压。 4.8发送端室外电缆混线故障 故障现象:轨道空闲但衰耗盘面板“轨道占用”指示灯红灯点亮。 查找过程:?用数字选频表相应频率挡测试衰耗盘面板“发送功出”插孔，电压为132 V，比原记录值136 V低4 V。?测试衰耗盘面板“轨入”插孔，主轨道输入电压为12 mV且不稳定(标准值应不低于240 mV)，小轨道输入电压正常。测试“轨出l”插孔电压为6mV(标准值应不低于240 mV)。?在发送端电缆模拟网络盘的“防雷人”、“电缆入”、“电缆出”三个插孔逐一测试，发现“防雷人”、“电缆人”两插孔电压正常，而“电缆出”插孔电压为43 V，比原测量记录值77(6 V低，判断为发送端的室外设备混线。?到现场信号 - 18 - 论文(初稿) 点处的HF一7电缆盒进行测试，其电压仍较低，甩线后测试仍较低，判断为电缆盒至站内方向轨道发送电缆混线。 恢复方法:倒人备用贯通电缆芯线，故障恢复。 分析提示:此故障因小轨道输入电压正常，可证明接收通道无问题，应考虑故障点在发送端方向。 4.9发送端室外电缆断线故障 故障现象:轨道空闲但衰耗盘面板“轨道占用”指示灯红灯点亮。 查找过程:?用数字选频表相应频率挡测试衰耗盘面板“发送功出”插孔，电压比原测试记录值略高。?测试衰耗盘面板“轨人”插孔，主轨道输入无电压，小轨道输入电压正常。?对发送端电缆模拟网络盘各插孔逐一测试，发现“防雷入”、“电缆入”两个插孔电压比原测量记录值都略高，“电缆出”插孔电压大幅度升高，判断是发送端的室外设备断线。?到现场信号点处的HF一7电缆盒进行测试，其电压为零，判断为电缆盒至站内方向轨道发送电缆断线。 恢复方法:倒人备用电缆芯线，故障恢复。 分析提示:此故障因小轨道输入电压正常，可证明接收通道无问题，应考虑故障点在发送端方向。 4.10发送调谐单元与匹配单元连接线接触不良 故障现象:轨道空闲但衰耗盘面板“轨道占用”指示灯红灯点亮。 查找过程:?用数字选频表相应频率挡，测试衰耗盘面板“发送功出”插孔，电压正常。?测试衰耗盘面板“轨人”插孔，主轨道输入电压低于标准值且在230,380 mV之间波动;在相邻前方区段衰耗盘面板上测试本区段小轨道输入电压在50,60 mV之间波动。?测试发送端模拟电缆网络盘“电缆出”插孔，电压正常为53 V。?测试接收端模拟电缆网络盘“电缆出”插孔，电压为4(3 V，比原测试记录6(8 V低。?到区段发送端，检查调谐单元与匹配单元间的连接线，发现连接线线头铆接处接触不良。 恢复方法:更换连接线，故障恢复。 分析提示:?调谐单元内部电容或线圈断线时的故障现象，与发送端调谐单元与匹配单元间的连接线接触不良相同。?从发送端调谐单元(BA)线圈断线后的计算和试验表明，当从发送端调谐单元(BA)线圈断线后，应构成极阻抗的并联谐振电路被破坏，使极阻抗值降低，导致发送端轨面电压降低，因此，在衰耗盘面板上“轨人”插孔测试主轨道输入电压值会比正常值降低很多。在相邻运行前方区段接收端衰耗盘面板上“轨入”插孔测试小轨道输入电压值也会降低。 - 19 - ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞系统及故障检修 4.11点灯电路电缆混线故障 故障现象:信号维修人员在区间作业时，偶然发现列车占用××G，防护该区段的信号机红灯灭灯。 查找过程:?用万用表交流250 V挡，在室内对该信号机点灯变压器(BGY’一80型)?次输出电压进行测试，发现电压明显下降。?用钳形电流表对点灯变压器?次输出电流进行测试，电流明显升高，判断室外电缆混线。?到达现场后，在该信号机变压器箱内甩开H、HH端子D7、D8配线。?用万用表电阻R×1挡测量D7、D8端子电缆间电阻，仅为几十欧，判断为电缆虚混。 恢复方法:倒入备用芯线，故障恢复。经进一步查找，在信号机附近的方向盒中，室内至方向盒的点灯H线和方向盒至变压器箱点灯HH线的绝缘层分别被内屏蔽芯线组的屏蔽铜箔扎破，形成混线。 分析提示:?当室外发生虚混故障使信号机灭灯时，灯丝继电器会保持吸起，不会出现灯光转移现象。对该故障来说，信号机点红灯时，电流经电缆虚混处回流，使红灯灭灯而室内1DJ仍能保持吸起，不会影响发送盒的编码电路，不会出现灯光转移现象。?处理这类故障，采用环阻法在分线盘测H、HH线间电阻是不可取的，原因是室外部分构成了完整回路。如使用此法时，应甩开信号机变压器箱内相应端子配线。 4.12电容失效引起的轨道电路故障 故障现象:轨道空闲但衰耗盘面板“轨道占用”指示灯红灯点亮。 查找过程:?用数字选频表相应频率挡，测试衰耗盘面板“轨出l”插孔，所测电压比正常值低30 mV;测试前方相邻区段衰耗盘“轨出2”插孔，电压为140 mV，比正常高20 mV。?主轨轨出电压降低，小轨轨出电压升高，判断为靠近该区段发送端电容出现问题。?到现场检查测量，在第五个电容处用钳流表测量电容连接线无电流。?用锤子敲击电容连接线塞钉，电流时有时无，判断为电容连接线接触不良。 恢复方法:将塞钉表面与钢轨孔内的锈去除，打入塞钉，故障恢复 分析提示:因钢轨在轨道电路中呈感性，在1 700,2 600 Hz载频传输中有较高的感抗值，在钢轨上一段距离内加装补偿电容后，可抵消钢轨的电感，使钢轨间呈现较高的电压，从而提高轨道电路的传输特性。当电容连接线塞钉与钢轨接触不良，实际是失去了补偿电容的作用，使轨道电路传输特性发生变化，使传输信号在主轨道上产生较大的衰耗。送端补偿电容故障，从理论上分析对小轨道影响更大。 - 20 - 论文(初稿) 5.13补装电容后未对轨道电路重新调整引起的故障 故障现象:轨道空闲但衰耗盘面板“轨道占用”指示灯红灯点亮。 查找过程:?用数字选频表在衰耗盘面板“发送功出”插孔测试，电压正常。?在衰耗盘面板“轨入”插孔，测试主轨道输入电压比原数据高250mV。?在前方相邻区段的衰耗盘“轨出2”插孔测试本区段小轨道接收电压70mV，比原测试数据106 mv下降了36 mv，“XGJ(Z)、XGJ(B)、XGJ”插孔无直流电压输出。?(经了解，工区白天在该区段补加了两个电容后没有重新进行轨道电路调整造成的。( 恢复方法:按调整表在该区段衰耗盘重新调整主轨道输出电平等级，在前方相邻区段衰耗盘重新调整本区段小轨道输出电平等级，故障恢复。 分析提示:该区段红灯的原因是缺乏小轨道检查条件XGJ、XGJH(该条件由其接收盒主机及其并机接收盒没有小轨道条件输出。此故障为工程遗留问题，工程中在该区段漏打两个电容，工区平推发现后，补加了电容后改变了钢轨的传输特性，使传输特性更趋于阻性，因此该区段主轨道输入电压提高，小轨道输入电压降低。但工区未能及时测试发现，造成了小轨道输出电压降低，引发故障的发生。 4.14站联电缆断线故障 故障现象:轨道空闲但衰耗盘面板“轨道占用”指示灯红灯点亮。 查找过程:?用数字选频表测试衰耗盘面板“发送功出”插孔，电压正常。?用数字选频表相应频率挡，测试衰耗盘“轨入”插孔，主轨道输入电压正常。?用数字选频表直流挡，测试衰耗盘面板“GJ(z)、GJ(B)、GJ”插孔，无直流电压输出。?该区段为站间分界区段，应设置短小轨道检查继电器XGJ(邻)。到区间组合柜查看，该区段XGJ(邻)处于落下状态;用数字选频表直流挡或万用表直流25 V挡测量区间综合柜QZH—I)30—5、6端子电压，无24V直流电压。?通知前方站对相邻区段衰耗盘面板进行测试，各插孔电压正常。?前方站信号工区人员到区间组合柜查看，小轨道继电器XGJ处于吸起状态;用数字选频表直流挡或万用表直流25 V挡测量区间综合柜QZH—1)29—5、6端子电压，有24 V直流输出。因此判断是站联电缆中向对方站提供24 V直流电源的芯线断线。 恢复方法:两站同时倒入备用电缆，故障恢复。 分析提示:?该区段红灯的原因是缺乏小轨道检查条件XGJ、XGJH。该区段为站间分界点，其小轨道由前方站相邻区段接收、处理，在衰耗盘产生小轨道条件XG、XGH，并使设置的XGJ(小轨道继电器)吸起，通过站联电缆向本站提供24 v直流电源，使本站设置的XGJ(邻)吸起，向接收器提供直流24V的小轨道检查条件XG,I、XGJH。?第三 - 21 - ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞系统及故障检修 接近区段的发送端为机械绝缘节，不存在调谐区小轨道，因此该区段接收器所需的小轨 道检查条件采用24V直流电源直供的方式。 - 22 - 论文(初稿) 结 论 通过这次比较完整的对ZPW-2000A无绝缘移频轨道的故障分析，我摆脱了单纯理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际工程问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计以及电脑制图等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志品质力，抗压能力及耐力也都得到了不同程度的提升。这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在。 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系列)等特点，在世界21个国家有4万余套的广泛应用，韩国汉城——釜山高速线路也含其中。有了时速300km高速铁路及1700A牵引电流重载线路的长期、成熟运用经验。机车信号作为主体信号已运用20余年。 ZPW-2000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。 当前，在轨道电路问题时已不在局限于简单的调整、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。这些都已成为评价轨道电路传输，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“机车信号作为主体信号”安全性的必然前提条件。 ZPW-2000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0.25,1.5Ω•km各种道碴电阻道床传输、20km,30km的站间距离及采用国产SPT数字信号电缆等方面都使系统性能价格比大幅度提高。 ZPW-2000无绝缘移频自动闭塞系统满足了“机车信号作为主体信号”的要求，为落实和实施2000年5月1日起施行铁路新技规第91条，为今后铁路进一步安全提速创造了必备条件。 - 23 - ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞系统及故障检修 致 谢 大学三年学习时光已经接近尾声，在此我想对我的母校，我的父母、亲人们，我的老师和同学们表达我由衷的谢意。 感谢我的家人对我大学三年学习的默默支持;感谢我的母校给了我在大学三年深造的机会，让我能继续学习和提高;感谢西铁职院的老师和同学们三年来的关心和鼓励。老师们课堂上的激情洋溢，课堂下的谆谆教诲;同学们在学习中的认真热情，生活上的热心主动，所有这些都让我的三年充满了感动。 这次毕业论文设计我得到了很多老师和同学的帮助，尤其是在最初选题方面特别感谢我的指导老师张老师给我提出的宝贵意见， 感谢在毕业设计的初稿期间和我密切合作的同学，和曾经在各个方面给予过我帮助的伙伴们，在此，我再一次真诚地向帮助过我的老师和同学表示感谢。 - 24 - 论文(初稿) 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 [10] 钟华. AutoCAD 2004 标准教程[M]. 北京:中国宇航出版社 [11] 张跃峰,陈通. AutoCAD R14[M]. 北京:清华大学出版社,1999 [12] 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. 13] 铁道信号基础,林瑜筠主编.—北京:中国铁道出版社，2006.8(2011.1重印 [ [14] 北京全路通信信号研究设计院编，《ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞系统技术培训教材》，2003年 [15] 高继祥 主编 《铁路信号运营基础》 中国铁道出版社 1998年 [16] 北京铁路信号工厂科技开发中心，ZPW-2000型无绝缘移频自动闭塞培训教材[Z]南宁标题 - 25 -