第四章 ZPW-2000系列自动

f1（f2）端调谐单元的L1C1（L2C2）对f2（f1）端的 频率为串联谐振，呈现较低阻抗,称“零阻抗”,相当于短 路,阻止了相邻区段信号进入本区段。 f1（f2）端调谐单元对本区段的频率呈现电容性，并 与调谐区的钢轨、空心线圈的综合电感构成并联谐振， 呈现高阻抗，称“极阻抗”，相当于开路，减少了对本 区段信号的衰耗。 调谐单元与空心线圈、29m钢轨电感等参数配合，实 现了两个相邻轨道电路信号的隔离，即完成“电气绝缘 节”功能。
2、 ZPW-2000A型自动闭塞系统构成
系统原理 ZPW-2000A型无绝缘移频轨道电路系统，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 29m，由空心线圈、29m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，防止了越区传 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。
3、轨道电路传输安全性 （1）调谐区断轨检查 将调协区做为一段仅29m长的短小轨道电路，正常工 作时，接收端电流属于并联谐振槽路大电流的一部分。 在规定道碴电阻条件下，调谐区钢轨断轨时，该电流 大幅度下降，使轨道继电器失磁。 （2）轨道电路全程断轨检查 轨道电路全程断轨检查包括主轨道电路及与发送 端相连的调谐区轨道电路两部分。 主轨道电路在不利的断轨条件下，具有断轨检查保 证，具有足够余量（断轨的接收器残压约为可靠落下 值的50%以下）。
（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ZC03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75m㎡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 单一电子设备故障不影响系统正常工作的时间。
第四章 ZPW-2000系列自动闭塞
• 第一节 ZPW-2000系列自动闭塞概述
• • • • • • 一、UM71型自动闭塞存在的问题 1、安全方面 （1）调谐区无断轨检查功能 （2）调谐区分路死区长 （3）调谐单元断线得不到检查 （4）接收设备对7~34Hz范围内非18种标准信号 以外的频率无防护能力 • （5）对拍频信号，无防护能力。
（4）调谐单元BA断线的检查 调谐区轨道电路工作较为稳定。利用BA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门限 值即可实现对BA断线的检测。 （5）钢轨对地不平衡对传输安全的影响及防护 钢轨对地不平衡系指轨道电路钢轨同侧两端部接地 或与其它金属物相通形成第三轨的情况。 在实际运营中，现场已出现多次钢轨通过送受电 端引接线、金属机箱外壳与地线相通，亦出现过与线 路旁待更换长轨相碰出现第三轨的情况。 ZPW—2000轨道电路在钢轨对地不平衡条件下，仍 具有较高的安全性。
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。 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。 接受器采用“0.5+0.5”冗余方式 。 该系统有“电气—电气” （JES—JES）和“电气— 机械” （ JES—BA/SVA’）结构两种，两种绝缘节结构电 气性能相同。
二、 ZPW-2000A型自动闭塞电路原理
• 1、谐振式无绝 缘轨道电路构 成和原理 • 组成：室内发 送器 、.接收 器 、轨道电路 。 室外调谐单元、 空芯线圈、匹 配变压器补偿 电容。
两个调谐单元BA 1、BA2间距29m。

调谐单元工作原理

电气绝缘节等效电路1：

电气绝缘节等效电路2：
③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。
④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。
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）。 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。设备考虑了对移频载频、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。
1、 ZPW-2000A型自动闭塞的特点 （1）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输；
总Hale Waihona Puke 10km，调谐区设备与钢轨引接线采用3700mm、
2000mm钢包铜引接线各两根构成。用于调谐单元、 空芯线圈、机械绝缘节空芯线圈等设备与钢轨间的连 接。
3、室内 设备 （1）移频柜 一个区间移 频柜含10套设 备。

型号规格：
ZPW · G-2000A 外形尺寸： 900X400X2350mm 重量：约200Kg
ZPW-2000A型无绝缘移频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”。 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，也向小轨道传送。发送器“N+1”冗余方式 。 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，将信号传至本 区段接收器。
（3）设备安装应满足施工要求。 （4）采用铁路内屏蔽数字信号电缆。 4、电子设备 接收器、发送器的可靠度高，安全性能好，热插 拔设计。 5、供电及电源设备 采用24V或48V直流稳压电源不间断供电。 6、电磁兼容与雷电防护
第二节 ZPW-2000A型自动闭塞
• 一、 ZPW-2000A型自动闭塞概述 • 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。
2、基本功能 （1）调整状态 轨道电路一次性调整，接收器限入电压应不小于 240mV。 （2）分路状态 最不利处分路时，接收器限入残压应不大于 140mV；电气绝缘节区域内的死区段应不大于5m； 在机车入口端轨面短路电流应不小于45表4-3的规定 值。 3、室外设备 （1）设置补偿电容，间距不小于50m。 （2）设置空芯线圈，电气绝缘节长度不大于50m。
二、ZPW-2000系列无绝缘轨道电路技术条件
1、一般规定 （1）满足机车信号为主体信号的要求。适用于电气 化和非电气化。 （2）无绝缘轨道电路采用调谐式电气绝缘节。 （3）采用标准载频1700、2000、2300、2600Hz。 （4）具有邻线防干扰能力。 （5）满足双线双方向要求。 （6）符合故障——安全原则。 （7）采用专一的安全通信协议。 （8）同序列号设备具有互换性。

2、室外设备

（1）电气绝缘节

①调谐单元 电气绝缘节长29m，在两端各设一个调谐单元，
对于较低频率轨道电路（1700Hz、2000Hz）端， 设臵L1、C1两元件F1型调谐单元；对于较高频率轨道
电路（2300Hz、2600Hz）端，设臵L2、C2、C3三
元件的F2型调谐单元。

电气绝缘节原理
•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 性的技术创新方案，获得了铁道部运输局、科技 司的肯定。2002年5月28日，该系统通过铁道部 技术鉴定，确定推广应用。
②空芯线圈 逐段平衡两钢轨的牵引电流回流，实现上下行线路间的 等电位连接，改善电气绝缘节的Q值，保证工作稳定性。 该线圈用19×1.53mm电磁线绕制，其截面积为35mm2， 电感约为33μH，直流电阻4.5mΩ。中间点引出线作等电 位连接用。
图2-9 钢轨牵引回流平衡示意图
空芯线圈设臵在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10 mΩ），即可起到平衡牵引电流的作用。 设I1、I2有100A不平衡电流，可近似将空芯线圈视为 短路，则有I3=I4=(I1+I2)/2=450A。由于空芯线圈对 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、下行线路间的两个空芯线圈中心 线可等电位连接，一方面平衡线路间牵引电流，一方 面可保证维修人员安全。
2、传输方面 （1）调谐单元的参数与调谐区26m长的钢轨参数 失配。 （2）在1.0Ω*km道床电阻条件下，电缆与钢轨失 配。 （3）补偿电容不能满足1.0Ω*km道床电阻要求。 （4）轨道电路的长度被限制在7.5km。 （5）调谐单元、空芯线圈至钢轨的引接线易损坏。 （6）对存在电气—机械绝缘节的轨道电路，降低 了传输长度。 （7）采用了分立元件和小规模集成。
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.
匹配变压器原理图
⑤补偿电容
根据通道参数并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。
⑥传输电缆 采用SPT型铁路信号数字电缆，线径为Φ1.0mm，

主轨道和小轨道检查原理图
主轨道电路在较长的传输长度条件下，具有断轨 检查，其中补偿电容的设置起到关键的作用。 在不设置补偿电容条件下，ZPW-2000载频频率 满足断轨检查的轨道电路长度仅约700m（测试数 据略）。 ZPW-2000轨道电路在钢轨同侧两端接地的条件 下，仍具有断轨检查及0.15Ω的分路。 （3）减小调谐区0.15Ω分路“死区”长度 该“死区”长度与接收端工作电压值有关。当工 作值储备系为40％时，分路“死区”长度小于5m， 当为30％时，约3m。


（2）综合柜 安装站防雷和电缆模拟网络、各种防雷组合单元、站内
隔离器托架和继电器组合。
（3）发送器 ①作用：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 发送器的基本原理
该设备中，考虑了同一载频、同一低频控制条件 下，双CPU电路。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。