【正文】 1 哈爾濱鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 畢業(yè)題目： ZPW2021 自動(dòng)閉塞設(shè)備應(yīng)用研究設(shè)計(jì) 學(xué) 生： ______ 指導(dǎo)教師： ______ 專(zhuān) 業(yè)： 鐵道通信信號(hào)專(zhuān)業(yè) 班 級(jí)： 09 信號(hào) 2021 年 6 月 2 ZPW2021 自動(dòng)閉塞設(shè)備應(yīng)用研究設(shè)計(jì) 摘 要 介紹了 ZPW2021A 無(wú)絕緣移頻閉塞系統(tǒng)的技術(shù)原理，在滿(mǎn)足鐵路信號(hào)系統(tǒng)要求的前提下，提出了進(jìn)一步對(duì)其改進(jìn)的 ZPW2021A 發(fā)送器和接收器設(shè)計(jì)成一體的實(shí)現(xiàn)方法。并對(duì)改進(jìn)后的發(fā)送接收設(shè)備的抗干 擾能力和可靠性方式進(jìn)行分析。 鐵路在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中起到了很重要的作用。隨著鐵路技術(shù)的發(fā)展，列車(chē)在運(yùn)行速度及運(yùn)載能力上有了很大的提高。為了保證行車(chē)安全，確保鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩珪惩?，?duì)列車(chē)在運(yùn)行時(shí)的安全防護(hù)提出了很高的要求。確保列車(chē)正常運(yùn)行的技術(shù)手段有很多，其中軌道電路是保障列車(chē)正常運(yùn)行的重要手段之一。我國(guó)軌道電路的制式主要是移頻軌道電路，包括國(guó)產(chǎn) 18 信息移頻軌道電路和引進(jìn)法國(guó) UM71 型并加以國(guó)產(chǎn)化的ZPW—2021 型移頻軌道電路。 概述了 ZPW2021A無(wú)絕緣移頻閉塞系統(tǒng)的技術(shù)。重點(diǎn)介紹了將 ZPW2021A中的發(fā)送器和接收器設(shè)計(jì)成一體的實(shí)現(xiàn)方法。并對(duì)改進(jìn)后系統(tǒng)的抗干擾能力和冗余備份進(jìn)行了詳細(xì)的研究。 熟悉 ZPW－ 2021A 型 無(wú)絕緣 移頻 自動(dòng)閉塞系統(tǒng)的設(shè)備構(gòu)成、工作原理、電路原理，掌握區(qū)間工程設(shè)計(jì)的基本方法和原則。 完成了 區(qū)間信號(hào)平面布置圖、 發(fā)送器 N+1 冗余原理電路圖、配線布置圖等的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞： ZPW－ 2021A系統(tǒng)原理 , 發(fā)送接收，一體化， 冗余備份 ， 移頻軌道電路 3 目 錄 摘要 8 無(wú)絕緣移頻自動(dòng)閉塞系統(tǒng)概述 ????????????????? 9 ZPW2021A 概述 ??????????????????????????? 9 ZPW2021A 型無(wú)絕緣移頻自動(dòng)閉塞系統(tǒng)特點(diǎn) ??????????????? 9 ZPW2021A 型無(wú)絕緣軌道電路系統(tǒng)主要技術(shù)條件 ?? ??????????? 10 3. ZPW2021A 型無(wú)絕緣移頻自動(dòng)閉塞系統(tǒng)原理 ?????????? ????? 13 ?????????????????????? 的原理及作用 ???????????????????? 的原理及作用 ???????????????????? ???????????????????? ???????????????????? ???????????????????? SVA???????????????????? ???????????????????? ???????????????????? 發(fā)送接收器一體化 實(shí)現(xiàn)方法 ZPW2021A 性能的研究 ???????????????????? 14 ： ?????????????????????????? 14 系統(tǒng)防雷 ????????????????????????????? 15 ???????????????????????? 15 系統(tǒng)主要技術(shù)條件 ????????????????????????? 16 4 6．圖紙?jiān)O(shè)計(jì)說(shuō)明 ??????????????????????????? 18 信號(hào)平面布置圖 的設(shè)計(jì)與說(shuō)明 ???????????????????? 18 7. 結(jié)論 ???????????????????????????????? 20 參考文獻(xiàn) 5 ZPW2021 自動(dòng)閉塞設(shè)備應(yīng)用研究設(shè)計(jì) 鐵路信號(hào)是組織行車(chē)運(yùn)行，保證行車(chē)安全，提高運(yùn)輸效率，傳遞信息，改善行車(chē)人員勞動(dòng)條件的關(guān)鍵技術(shù)。鐵路信號(hào)是鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)的一個(gè)生產(chǎn)部門(mén)，它在鐵路現(xiàn)代化建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著極其重要的作用。 向發(fā)展當(dāng)前，由于鐵路運(yùn)輸已向著高速 .高密和重載的方，所以鐵路信號(hào)以成為實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸管理自動(dòng)化和列車(chē)運(yùn)行自動(dòng)控制以及改善鐵路員工勞動(dòng)條件的重要技術(shù)手段。鐵路信號(hào)系統(tǒng)按其應(yīng)用場(chǎng)所可分為車(chē)站信號(hào)控制系統(tǒng)、編組站調(diào)車(chē)控制系統(tǒng)、區(qū)間信號(hào)控制系統(tǒng)、鐵路行車(chē)指揮控制系統(tǒng)及列車(chē)運(yùn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)等。區(qū)間信號(hào)自動(dòng)控制是鐵路區(qū)間信號(hào) .閉塞及區(qū)段自動(dòng)控制 .遠(yuǎn)程控制技術(shù)的總稱(chēng)，是確保列車(chē)在區(qū)間內(nèi) 安全運(yùn)行的技術(shù)之一。 ZPW2021A 型移頻無(wú)絕緣自動(dòng)閉塞系統(tǒng)是我國(guó)在引進(jìn)的法國(guó) UM71的 基礎(chǔ) 上進(jìn)行消化。 吸收、創(chuàng)新，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的目前國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的無(wú)絕緣自動(dòng) 閉塞 制式。這種無(wú)絕緣軌道電路以其無(wú)機(jī)械絕緣 、抗干擾強(qiáng)、工作穩(wěn)定等特點(diǎn)，在世界 21個(gè)國(guó)家有 4萬(wàn)余套的廣泛應(yīng)用，具有應(yīng)用于高速鐵路的成功經(jīng)驗(yàn)。 ZPW2021A 采取的是“ N+1” 的冗余方式，而 “ N+1” 冗余方式在對(duì)穩(wěn)定性要求及其嚴(yán)格的客運(yùn)專(zhuān)線和高速鐵路來(lái)說(shuō)系統(tǒng)穩(wěn)定程度提高明顯不足。并且由于ZPW2021A 繼承了原來(lái)分離元件時(shí)設(shè)備體積較大的特點(diǎn)，把發(fā)送器和接收器單獨(dú)設(shè)計(jì)，這樣不僅造成空間的極大浪費(fèi)，更重要的是造成設(shè)備價(jià)格普遍較高。而發(fā)送接收一體化設(shè)備在不增加設(shè)備數(shù)量的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了更高可靠性的“ 1+1” 冗余方式，使得系統(tǒng)穩(wěn)定程度有較大提高。 因此很有必要對(duì) ZPW2021A 中的冗余方式的改進(jìn)進(jìn)行詳細(xì)的研究。 6 ZPW2021A 概述 ZPW2021A 型無(wú)絕緣移頻自動(dòng)閉塞是在法國(guó) UM71無(wú)絕緣軌道電路技術(shù)引進(jìn)、國(guó)產(chǎn)化基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)情進(jìn)行的技術(shù)再開(kāi)發(fā)。 較之 UM71， ZPW2021A 型無(wú)絕緣移頻自動(dòng)閉塞在軌道電路傳輸安全性、傳輸長(zhǎng)度、系統(tǒng)可靠性、可維修性以及結(jié)合國(guó)情提高技術(shù)性能價(jià)格比、降低工程造價(jià)上都有了顯著提高。 該系統(tǒng)自 1998年開(kāi)始研究。 2021年 10月底， 針對(duì)鄭州局、南昌局接連兩次發(fā)生因鋼軌電氣分離式斷軌，軌道電路得不到檢查，客車(chē)脫軌的嚴(yán)重事故，該系統(tǒng)提出了解決 “全程斷軌檢查 ”等四項(xiàng)提高無(wú)絕緣軌道電路傳輸安全性的技術(shù)創(chuàng)新方案，獲得了鐵道部運(yùn)輸局、科技司的肯定。 2021年，針對(duì)鄭 ——武 UM71軌道電路雨季多處 “紅光帶 ”，該系統(tǒng)圍繞 “低道碴電阻道床雨季紅光帶 ”問(wèn)題，通過(guò)對(duì)軌道電路計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，提出了提高軌道電路傳輸性能的一系列技術(shù)方案，從理論和實(shí)踐結(jié)合上實(shí)現(xiàn)了傳輸系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)化。 2021年 5月 28日，該系統(tǒng)通過(guò)鐵道部技術(shù)鑒定，確定推廣應(yīng)用。 ZPW2021A 型無(wú)絕緣移頻自動(dòng)閉塞系統(tǒng)特點(diǎn) 系統(tǒng)的特點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾方面： 、保持 UM71無(wú)絕緣軌道電路整體結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢(shì)； ，實(shí)現(xiàn)軌道電路全程斷軌檢查； ； ； ； ，提高了軌道電路傳輸長(zhǎng)度； ，實(shí)現(xiàn)與電氣絕緣節(jié)軌道電路等長(zhǎng)輸； 小道碴電阻方式進(jìn)行。既滿(mǎn)足了1Ω?km 標(biāo)準(zhǔn)道碴電阻、低道碴電阻最大傳輸長(zhǎng)度要求，又為一般長(zhǎng)度軌道電路最大限度提供了調(diào)整裕度，提高了軌道電路工作穩(wěn)定性； SPT 國(guó)產(chǎn)鐵路數(shù)字信號(hào)電纜取代法國(guó) ZC03電纜，減小銅芯線徑，減少備用芯組，加大傳輸距離，提高系統(tǒng)技術(shù)性能價(jià)格比，降低工程造價(jià)； 75m㎡ 銅引接線，利于維修； “N+1”冗余，接收器采用成對(duì)雙機(jī)并聯(lián)運(yùn)用，提高系統(tǒng)可靠性，大幅度提高單一電子設(shè)備故障不影響系統(tǒng)正常工作的時(shí)間。 7 ZPW2021A型無(wú)絕緣軌道電路系統(tǒng)主要技術(shù)條件 發(fā)送器 低頻頻率： +n ， n=0~17 即 、 、 、 Hz、 Hz、 Hz、 Hz、 18 Hz、 Hz、 Hz、 Hz、 Hz、 Hz、 Hz、 Hz、 Hz、 Hz、 29 Hz。 載頻頻率： 見(jiàn)表 21。 表 21 載頻頻率 下行： 17001 Hz 上行： 20211 Hz 17002 Hz 20212 Hz 23001 Hz 26001 Hz 23002 Hz 26002 Hz 表 21 頻偏： 177。 11 Hz。 輸出功率： 70W(400Ω 負(fù)載 )。 接收器 軌道電路調(diào)整狀態(tài)下：主軌道接收電壓不小于 240mv；主軌道繼電器電壓不小于20V(1700Ω 負(fù)載，無(wú)并機(jī)接入狀態(tài)下 )；小軌道接收電壓不小于 42mv；小軌道繼電器或執(zhí)行條件電壓不小于 20V(1700Ω 負(fù)載，無(wú)并機(jī)接入狀態(tài)下 )。 直流電源電壓范圍 直流電源電壓范圍： ~。 設(shè)備耗電情況：發(fā)送器在正常工作時(shí)負(fù)載為 400Ω ，功出為 1 電平的情況下，耗電為；當(dāng)功出短路時(shí)耗電小于 ；接收器正常工作時(shí)耗電小于 500mA。 軌道電路 分路靈敏度為 ，分路殘壓小于等于 140mA(帶內(nèi) )。 傳輸長(zhǎng)度見(jiàn) 22。 表 22 軌道電路傳輸長(zhǎng)度 Rd *Ω \Km 載頻（ HZ） 1700 1500 824 674 574 424 2021 1500 824 674 574 424 2300 1500 824 624 524 424 2600 1460 774 624 524 424 8 3. ZPW2021A 型無(wú)絕緣軌道電路 系統(tǒng)組成及原 理 ZPW2021A 型無(wú)絕緣軌道電路分為主軌道電路和調(diào)諧區(qū)小軌道電路兩部分 ： 主軌道電路的發(fā)送器由編碼條件控制產(chǎn)生表示不同含 義的低頻調(diào)制的移頻信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)電纜通道傳給匹配變壓器及調(diào)諧單元，因?yàn)殇撥壥菬o(wú)絕緣的，該信號(hào)既向主軌道傳送，也向調(diào)諧區(qū)小軌道傳送，主軌道信號(hào)經(jīng)鋼軌送到軌道電路受電端，然后經(jīng)室外設(shè)備調(diào)諧單元、匹配變壓器、電纜通道，進(jìn)入室內(nèi)設(shè)備將信號(hào)傳至本區(qū)段接收器。小軌道電路視為列車(chē)運(yùn)行前方主軌道電路的所屬 “ 延續(xù)段 ” ， 調(diào)諧區(qū)小軌道信號(hào)由運(yùn)行前方相鄰軌道電路接收器處理，并將處理結(jié)果形成小軌道電路繼電器執(zhí)行條件 (信號(hào)繼電器和信號(hào)軌道繼電器 )送至本區(qū)段接收器，本區(qū)段接收器同時(shí)接收道主軌道移頻信號(hào)及小軌道電路繼電器執(zhí)行條件，判決無(wú)誤 后驅(qū)動(dòng)軌道電路繼電器 軌道繼電器 吸起，并由此來(lái)判斷區(qū)段的空閑與占用情況。 系統(tǒng)原理 ZPW2021A型無(wú)絕緣軌道電路系統(tǒng)，與 UM71無(wú)絕緣軌道電路一樣采用電氣絕緣節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)相鄰軌道電路區(qū)段的隔離。電氣絕緣節(jié)長(zhǎng)度改進(jìn)為 29m，由空心線圈、 29m長(zhǎng)鋼軌和調(diào)諧單元構(gòu)成。調(diào)諧區(qū)對(duì)于本區(qū)段頻率呈現(xiàn)極阻性，利于本區(qū)段信號(hào)的傳輸及接受；對(duì)于相鄰區(qū)段頻率信號(hào)呈現(xiàn)零阻性，可靠地短路相鄰區(qū)段信號(hào)，防止了越區(qū)傳輸，這樣便實(shí)現(xiàn)了相鄰區(qū)段信號(hào)的電氣絕緣。同時(shí)為了解決全程斷軌檢查，在調(diào)諧區(qū)內(nèi)增加了小軌道電路。 圖 31 主軌道和調(diào)諧區(qū)小軌道檢查原理圖 ZPW2021A型無(wú)絕緣軌道電路將軌道電路分為主軌道電路和調(diào)諧區(qū)小軌道電路兩個(gè)部分 ，并將短小軌道電路視為列車(chē)運(yùn)行前方主軌道電路的所屬“延續(xù)段”。 主軌道電路發(fā)送器由編碼條件控制產(chǎn)生表示不同含義的低頻調(diào)制的移頻信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)電纜通道（實(shí)際電纜和模擬電纜）傳給匹配變壓器及調(diào)諧單元，因?yàn)殇撥壥菬o(wú) 9 絕緣的，該信號(hào)既向主軌道傳送，也向調(diào)諧區(qū)小軌道傳送。主軌道信號(hào)經(jīng)鋼軌送到軌道電路受電端，然后經(jīng)調(diào)諧單元、匹配變壓器、電纜通道，將信號(hào)傳至本區(qū)段接收器。 調(diào)諧 區(qū)小軌道信號(hào)由運(yùn)行前方相鄰軌道電路接收器處理，并將處理結(jié)果形成軌道電路軌道繼電器執(zhí)行條件通過(guò)（ XG、 XGH）送至本軌道電路接收器，作為軌道繼電器（ GJ）勵(lì)磁的必要檢查條件之一。本區(qū)段接收器同時(shí)接收到主軌道移頻信號(hào)及小軌道電路繼電器執(zhí)行條件，判決無(wú)誤后驅(qū)動(dòng)軌道電路繼電器吸起，并由此來(lái)判斷區(qū)段的空閑與占用情況。主軌道和調(diào)諧區(qū)小軌道檢查原理示意見(jiàn)圖 31。 該系統(tǒng)“電氣 — 電氣”和“電氣 — 機(jī)械”兩種絕緣節(jié)結(jié)構(gòu)電氣性能相同。 發(fā)送器的原理及作用 原理 : 同一載頻編碼條件，低頻編碼條件源，以反碼形式分別送入兩套 微處理器 CPU