ZWA自动闭塞.ppt
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1、1 辽辽 宁宁 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院 0416-3920744第四章第四章第四章第四章 ZPW-2000AZPW-2000A自动闭塞自动闭塞自动闭塞自动闭塞2 辽辽 宁宁 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院 0416-3920744 第一节第一节 ZPW-2000A ZPW-2000A 概述概述 ZPW-2000AZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞是在法国型无绝缘移频自动闭塞是在法国UM71UM71无绝缘轨道电路技术引进、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。中间的过渡产品是国产化基础上,结合国情进行的技术再开发。中间的过渡产
2、品是WG-21AWG-21AZPW-2000AZPW-2000A和和UM-71UM-71及及WG-21AWG-21A比较在轨道电路传输安全性、传输长度、系统比较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。显著提高。该系统自该系统自19981998年开始研究。年开始研究。20002000年年1010月底,针对郑州局、南昌局接连两次发月底,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,该系生因钢轨电气分离式断轨,轨道
3、电路得不到检查,客车脱轨的重大事故,该系统提出了解决统提出了解决“全程断轨检查全程断轨检查”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。创新方案,获得了铁道部运输局、科技司的肯定。20012001年,针对郑年,针对郑-武武UM71UM71轨道电路雨季多处轨道电路雨季多处“红光带红光带”,该系统围绕,该系统围绕“低道低道碴电阻道床雨季红光带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
4、输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。系统的技术优化。20022002年年5 5月月2828日,该系统通过铁道部技术鉴定,确定推广应用。日,该系统通过铁道部技术鉴定,确定推广应用。20022002年年1010月月1717日至今,该系统对适用于地下铁道短调谐区日至今,该系统对适用于地下铁道短调谐区ZPW-2000ZPW-2000技术方案技术方案进行了运用试验,情况良好。进行了运用试验,情况良好。20062006年在沈阳铁路局长大线上长春年在沈阳铁路局长大线上长春四平间安装使用,效果很好四平间安装使用,效果很好20072007年长春年长春吉林间开通九
5、台车站,吉林间开通九台车站,20082008年和年和20092009年陆续在各线使用。年陆续在各线使用。ZPW-2OOOAZPW-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。优化的传输系统构成。3 辽辽 宁宁 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院 0416-3920744一、一、ZPW-2000ZPW-2000特点:特点:1 1、充分肯定、保持、充分肯定、保持UM71UM71和和WG-21AWG-21A无绝缘轨道电路整体结构上的优势。无绝缘轨道电路整体结构上的优势。2 2、解决了、解决了UM
6、-71UM-71和和WG-21AWG-21A调谐区断轨检查问题,从而实现轨道电路全程断调谐区断轨检查问题,从而实现轨道电路全程断轨检查。轨检查。3 3、大大减少调谐区分路死区。、大大减少调谐区分路死区。4 4、通过测试参数实现对调谐单元断线故障的检查。、通过测试参数实现对调谐单元断线故障的检查。5 5、实现对拍频干扰的防护。、实现对拍频干扰的防护。6 6、通过对补偿电容等系统参数优化,提高了轨道电路传输长度。、通过对补偿电容等系统参数优化,提高了轨道电路传输长度。7 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。、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
7、等长传输。8 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。满足低、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。满足低道砟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道砟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。整裕度,提高了轨道电路工作稳定性。9 9、用、用SPTSPT国产铁路数字信号电缆取代法国国产铁路数字信号电缆取代法国ZCO3ZCO3电缆,减小铜芯线径,减少备电缆,减小铜芯线径,减少备用芯组,提高了传输距离,提高系统技术性能价格比,降低工程造价。用芯组,提高了传输距离,提高系统技术性能价格比,
8、降低工程造价。1010、采用长钢包铜引接线取代、采用长钢包铜引接线取代75mm275mm2铜引接线,利于维修。铜引接线,利于维修。1111、系统中发送器采用、系统中发送器采用“N+1N+1”冗余,接收器采用成对双机并联运用,提高系冗余,接收器采用成对双机并联运用,提高系统可靠性,大幅度提高单一电子设备故障不影响系统正常工作的时间。统可靠性,大幅度提高单一电子设备故障不影响系统正常工作的时间。4 辽辽 宁宁 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院 0416-3920744二、二、ZPW2000AZPW2000A无绝缘轨道电路构成无绝缘轨道电路构成 由由2929米电气绝缘节、发送器、接收器
9、、防雷组合、轨道继电器、传输电缆米电气绝缘节、发送器、接收器、防雷组合、轨道继电器、传输电缆等组成。如图:等组成。如图:1G(F1)调谐单元元调谐单元调谐单元空心线圈相当总长 10km匹 配变压器SPT电缆电缆模拟网络相当总长10km室内匹 配变压器 SPT电缆电缆模拟网络室外电缆模拟网络 SPT电缆匹 配变压器补偿电容 主轨道电路 调谐区(短小轨道电路)2000 mm3700mm/2空芯线圈机械绝缘节接收发送GJ接收站防雷站防雷站防雷/2(XGJ、XGJH)(XG、XGH)5 辽辽 宁宁 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院 0416-3920744一)室外部分:1调谐区(JESJ
10、ES)按29m设计,实现两相邻轨道电路电气隔绝。2机械绝缘节由“机械绝缘节空心线圈”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0.251.0km道碴电阻设计,实现轨道电路与SPT传输电缆的匹配连接。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,1.0mm,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12.5 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 6 辽辽 宁宁
11、 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院 0416-3920744二)室内部分:二)室内部分:1 1发送器发送器用于产生高精度、高稳定移频信号源。系统采用用于产生高精度、高稳定移频信号源。系统采用N+1N+1冗余设计。故障时,通过冗余设计。故障时,通过FBJFBJ接点转至接点转至“1”FS1”FS。2 2接收器接收器ZPW-2000AZPW-2000A型无绝缘轨道电路将轨道电路分为主轨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轨道电路视为列车运行前方主轨道电路的所属“
12、延延续段续段”。3 3衰耗盒衰耗盒用于实现主轨道电路、小轨道电路的调整。用于实现主轨道电路、小轨道电路的调整。给出发送接收故障、轨道占用表示及发送、接收用给出发送接收故障、轨道占用表示及发送、接收用2424电源电压、发送功出电压、接收电源电压、发送功出电压、接收GJGJ、XGJXGJ测试测试条件。条件。4 4电缆模拟网络电缆模拟网络设在室内,按设在室内,按0.50.5、0.50.5、1 1、2 2、2 2、22km22km六段设计,六段设计,用于对用于对SPTSPT电缆的补偿,总补偿距离为电缆的补偿,总补偿距离为10km10km。7 辽辽 宁宁 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院
13、0416-3920744发送器发送器接收器接收器衰耗器4柱电源端子断路器3*18端子板8 辽辽 宁宁 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院 0416-3920744三、系统载频布置三、系统载频布置载频中心频率有载频中心频率有8 8个。个。1700Hz1700Hz、2000Hz2000Hz、2300Hz2300Hz、2600Hz2600Hz分成分成-1-1型和型和-2-2型。其型。其中中17001700和和23002300交替布置在下行线。交替布置在下行线。20002000和和26002600交替布置在上行线,交替布置在上行线,-1-1和和-2-2分开。站内电码化固定使用。分开。站内电
14、码化固定使用。9 辽辽 宁宁 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院 0416-3920744四、控制信号频率:四、控制信号频率:10.3+n1.1Hz 10.3+n1.1Hz,n=0n=01717即:即:10.3 Hz10.3 Hz、11.4 Hz11.4 Hz、12.5 Hz12.5 Hz、13.6 Hz13.6 Hz、14.7 Hz14.7 Hz、15.8 Hz15.8 Hz、16.9 Hz16.9 Hz、18 Hz18 Hz、19.1 Hz19.1 Hz、20.2 Hz20.2 Hz、21.3 Hz21.3 Hz、22.4 Hz22.4 Hz、23.5 Hz23.5 Hz、24
15、.6 Hz24.6 Hz、25.7 Hz25.7 Hz、26.8 Hz26.8 Hz、27.9 Hz27.9 Hz、29 Hz29 Hz频率偏差频率偏差ff:11Hz11Hz 第二节第二节 ZPW-2000AZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞系统电路原理型无绝缘移频自动闭塞系统电路原理一、电气绝缘节一、电气绝缘节 (一一)组成及作用组成及作用 电气绝缘节由调谐单元、空芯线圈及电气绝缘节由调谐单元、空芯线圈及29m29m钢轨组成。用于实现两相邻轨道电路钢轨组成。用于实现两相邻轨道电路间的电气隔离,即完成电气绝缘节的作用。间的电气隔离,即完成电气绝缘节的作用。(二)简要工作原理(二)简要工作原
16、理电气绝缘节长电气绝缘节长2929米,在两端各设一个调谐单元(下称米,在两端各设一个调谐单元(下称BABA),对于较低频率轨),对于较低频率轨道电路(道电路(17001700、2000Hz2000Hz)端,设置)端,设置L1L1、C1C1两元件的两元件的F1F1型调谐单元;对于型调谐单元;对于较高频率轨道电路(较高频率轨道电路(23002300、2600Hz2600Hz)端,设置)端,设置L2L2、C2C2、C3C3三元件的三元件的F2F2型型调谐单元。见下图调谐单元。见下图10 辽辽 宁宁 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院 0416-3920744“f1”(f2)端BA的L1C
17、1(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。11 辽辽 宁宁 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院 0416-3920744(三)预备知识(三)预备知识1 1、构成电气绝缘节的基本电路包含有、构成电气绝缘节的基本电路包含有L-CL-C串联谐振电路、串联谐振电路、L-CL-C并联谐振
18、电路,并联谐振电路,尚有部分电感、电阻串联并联电路尚有部分电感、电阻串联并联电路2 2、在电气绝缘节的两端,从钢轨通过引接线向、在电气绝缘节的两端,从钢轨通过引接线向BABA,对应于相邻区段的频率呈,对应于相邻区段的频率呈现为现为“零阻抗零阻抗”,约数十毫欧。由于引接线具有一定的电感,所以,约数十毫欧。由于引接线具有一定的电感,所以BABA呈一定呈一定的容性,进行补偿。以保证钢轨两端的的容性,进行补偿。以保证钢轨两端的“零阻抗零阻抗”。3 3、几个基本电路、几个基本电路(1)L-C串联电路电抗曲线:阻抗曲线:串联谐振电路的基本特征:串联谐振电路的基本特征:谐振时,电路阻抗最小且为纯电阻。谐振时
19、,电路阻抗最小且为纯电阻。谐振时,电路的电抗为零,谐振时,电路的电抗为零,X=0X=0,感抗和容抗相等并且等于电路的特性阻抗。,感抗和容抗相等并且等于电路的特性阻抗。谐振时,电路中的电流最大,且与外加电源电压同相。谐振时,电路中的电流最大,且与外加电源电压同相。谐振时,电感电压与电容电压大小相等、相位相反。其大小为电源电压的谐振时,电感电压与电容电压大小相等、相位相反。其大小为电源电压的Q Q倍倍谐振时,电路的无功功率为零,电源供给电路的能量全部消耗在电阻上。谐振时,电路的无功功率为零,电源供给电路的能量全部消耗在电阻上。在谐振点在谐振点f0f0处,阻抗为纯电阻最小处,阻抗为纯电阻最小R R。
20、12 辽辽 宁宁 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院 0416-3920744(2)LC并联电路电抗曲线:阻抗曲线:并联谐振电路的基本特征特点:谐振时,电路阻抗最大且为纯电阻,谐振时,电路中的电流最小,且与外加电源电压同相。谐振时,电感支路电流与电容支路电流大小近似相等。其大小为电源总电流的Q倍。谐振时,若电源为电流源,电源供给电路的电压最高。在谐振点f0处,阻抗为纯电阻最大R13 辽辽 宁宁 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院 0416-3920744(3 3)LCLC串并联电路串并联电路1 1电抗曲线电抗曲线阻抗曲线阻抗曲线谐振特点:谐振特点:在在f02f02处有一
21、串联谐振点(零点),阻抗最小,为处有一串联谐振点(零点),阻抗最小,为L1C1L1C1串联谐振点。串联谐振点。在在f01f01处有一并联谐振点(极点),阻抗最大,为电感处有一并联谐振点(极点),阻抗最大,为电感LvLv与与L1C1L1C1构成的等效电构成的等效电容容LCLC串并联基本串并联基本 14 辽辽 宁宁 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院 0416-3920744(4 4)LCLC串并联电路串并联电路2 2电抗曲线电抗曲线阻抗曲线阻抗曲线谐振特点:谐振特点:在在f01f01处有一串联谐振点(零点),阻抗最小,为处有一串联谐振点(零点),阻抗最小,为L2 C2L2 C2串联谐
22、振点。串联谐振点。在在f02f02处有一并联谐振点(极点),阻抗最大,为电感处有一并联谐振点(极点),阻抗最大,为电感LvLv与与L2C2L2C2构成的等效电构成的等效电感感15 辽辽 宁宁 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院 0416-3920744(四)(四)BABA工作稳定性工作稳定性在在BABA制作过程中考虑了以下方面:制作过程中考虑了以下方面:为降低温度系数,间隙垫有环氧薄片,其厚度约为:为降低温度系数,间隙垫有环氧薄片,其厚度约为:1700Hz 4.35mm 2000Hz 3.35mm1700Hz 4.35mm 2000Hz 3.35mm2300Hz 1.15mm230
23、0Hz 1.15mm 2600Hz 1.09mm 2600Hz 1.09mm1.1.电感电感L1L1、L2L2采用采用U U行磁性瓷,行磁性瓷,U U型磁性瓷上下固定采用了金属弹簧方式。当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。温度升高时,弹簧拉力减弱,使电感增加受到一定程度抵消。2.2.电容选择时保证应具有温度系数小,工作稳定,损耗角小,高频工作可靠的电容选择时保证应具有温度系数小,工作稳定,损耗角小,高频工作可靠的特点。特点。3.3.为了减少高频下的电阻,电感线圈选用多股电磁线绕制。为了减少高频下的电阻,电感线圈选用多股电磁线绕制。360
24、0mm3600mm,1600mm1600mm钢包铜引接线与钢轨采用塞钉连接方式,接触电阻钢包铜引接线与钢轨采用塞钉连接方式,接触电阻5050(五)(五)调谐单元调谐单元BABA断线的检查断线的检查调谐区工作较为稳定。利用调谐单元调谐区工作较为稳定。利用调谐单元BABA断线对本区段频率信号绝缘节阻抗降断线对本区段频率信号绝缘节阻抗降低,对相邻区段频率信号绝缘节阻抗升高的原理,用调谐区轨道电路工作低,对相邻区段频率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门限值即可实现对BABA断线的检测。断线的检测。经试验测量可知:经试验测量可知:1 1送端送端BABA断线断线,接收端电压降
25、低约接收端电压降低约50%50%2 2受端受端BABA断线断线,接收端电压升高约接收端电压升高约500500700%700%接收器参数轨出接收器参数轨出1 1和轨出和轨出2 2两项变化设置接收门限进行检测。两项变化设置接收门限进行检测。(测试参数故障分测试参数故障分析讲授析讲授)16 辽辽 宁宁 铁铁 道道 职职 业业 技技 术术 学学 院院 0416-3920744(六)空芯线圈(六)空芯线圈1 1、空芯线圈、空芯线圈SVASVA结构特点结构特点SVASVA由直径由直径1.53mm1.53mm、1919股电磁线绕制,截面为股电磁线绕制,截面为35mm235mm2。在。在2020时,以时,以1
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