【文章內(nèi)容簡介】 于阻性，保證軌道電路良好傳輸性能。(5) 傳輸電纜SPT 型鐵路信號數(shù)字電纜，一般條件下，電纜長度按 10km 考慮。根據(jù)工程需要，傳輸電纜長度可按 、15km 考慮。(6) 調(diào)諧區(qū)設(shè)備引接線采用 3600 mm、1600mm 或 3700mm、2022mm 長鋼包銅引接線構(gòu)成，每一個區(qū)段使用三根，用于 BA、SVA 等設(shè)備與鋼軌間的連接。 室內(nèi)部分(1) 發(fā)送器用于產(chǎn)生高穩(wěn)定高精度的移頻信號，采用微電子器件構(gòu)成。該設(shè)備中，考慮了同一載頻、同一低頻控制條件下，雙 CPU 電路。為實現(xiàn)雙 CPU 的自檢、互檢，兩組CPU 及一組用于產(chǎn)生 FSK 移頻信號的可編程控制器各自采用了獨立的石英晶體源。發(fā)送設(shè)備的放大器均采用了射極輸出器方式構(gòu)成，防止故障時功出電壓的升高。設(shè)備考慮了對移頻、載頻、低頻及幅度三個特征的檢測[1]。兩組 CPU 對檢測結(jié)果符合要求時，以動態(tài)信號輸出通過“安全與門”控制執(zhí)行環(huán)節(jié)——發(fā)送報警繼電器（FBJ）將信號輸出。系統(tǒng)采用 N+1 冗余設(shè)計，故障時，通過 FBJ 接點轉(zhuǎn)至“+1 ”FS。 (2) 接收器ZPW2022A 型無絕緣軌道電路將軌道電路分為主軌道電路和調(diào)諧區(qū)短小軌道電路兩部分，并將短小軌道電路視為列車運行前方主軌道電路的所屬“延續(xù)段”。接收器主要用于對主軌道電路移頻信號的解調(diào)，并配合與送電端相連接調(diào)諧區(qū)短小軌道電路的檢查條件，動作軌道繼電器；實現(xiàn)對與受電端相連接調(diào)諧區(qū)短小軌道電路移頻信號的解調(diào)，給出短小軌道電路執(zhí)行條件，送至相鄰軌道電路接收器。檢查軌道電路完好，減少分路死區(qū)長度，還用接收門限控制實現(xiàn)對 BA 斷線的檢查。接收器除接收本主軌道電路頻率信號外，還同時接收相鄰區(qū)段小軌道電路的頻率信號。接收器采用 DSP 數(shù)字信號處理技術(shù)，將接收到的兩種頻率信號進行快速付氏變換，獲得兩種信號能量譜的分布，并進行判決。上述“延續(xù)段”信號由運行前方相鄰軌道電路接收器處理，并將處理結(jié)果形成小軌道電路軌道繼電器執(zhí)行條件（XG、XGH）送至本軌道電路接收器，作為軌道繼電器（GJ）勵磁的必要檢查條件（XGJ、XGJH）之一，如圖 12 所示。蘭 州 交 通 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 6 圖 12 本軌道區(qū)段 JS 與鄰軌道區(qū)段 JS 的關(guān)系綜上，接收器用于接收主軌道電路信號，并在檢查所屬調(diào)諧區(qū)短小軌道電路狀態(tài)（XGJ 、XGJH）條件下，動作本軌道電路的軌道繼電器（ GJ）。另外，接收器還同時接收相鄰所屬調(diào)諧區(qū)小軌道電路信號，向相鄰區(qū)段提供小軌道電路狀態(tài)（XG、XGH）條件。(3) 衰耗用于實現(xiàn)主軌道電路、小軌道電路的調(diào)整。給出發(fā)送接收故障、軌道占用表示及發(fā)送、接收用+24 電源電壓、發(fā)送供出電壓、接收 GJ、XGJ 測試條件。(4) 電纜模擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)在室內(nèi)，按 、22km 六段設(shè)計，用于對 SPT 電纜的補償，總補償距離為 10km。 系統(tǒng)防雷系統(tǒng)防雷可分為室內(nèi)、室外兩部分：(1) 室外：一般防護從鋼軌引入雷電信號，含橫向、縱向。①橫向：限制電壓在～75KV、10KA 以上②縱向：根據(jù)設(shè)計，一般可通過空芯線圈中心線直接接地進行縱向雷電防護。在不能直接接地時，應(yīng)通過空心線圈中心線與地間加裝橫縱向防雷元件。電化牽引區(qū)段考慮牽引回流不暢條件下，出現(xiàn)的縱向不平衡電壓峰值，限制電壓選在～500V 、5KA 以 上。非電化區(qū)段則只考慮 50Hz～220V 電流影響, 縱向限制電壓選在～280V( 或～275V)、10KA 以上。(2) 室內(nèi)：防護由電纜引入的雷電信號。橫向：限制電壓在～280V、10KVA 以上?？v向：利用低轉(zhuǎn)移系數(shù)防雷變壓器進行防護。 系統(tǒng)主要技術(shù)條件 環(huán)境條件ZPW2022A 型無絕緣移頻軌道電路設(shè)備在下列環(huán)境條件下應(yīng)可靠工作[2]：(1) 周圍空氣溫度：室外：40℃～+70 ℃；室內(nèi)： 5℃～+40 ℃；(2) 周圍空氣相對濕度：不大于 95%（溫度 30℃時）；(3) 大氣壓力： ～106kPa（相對于海拔高度 3000m 以下）；(4) 周圍無腐蝕和引起爆炸危險的有害氣體。 發(fā)送器(1) 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。(2) 載頻頻率下行：17001 上行：20221 17002 20222 23001 26001 23002 26002 (3) 頻偏：177。 11 Hz(4) 輸出功率：區(qū)間發(fā)送 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；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。 直流電源電壓范圍(1) 與原有 UM71 系統(tǒng)設(shè)備配套，直流電源電壓范圍： ～ 。蘭 州 交 通 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 8 (2) 設(shè)備耗電情況：發(fā)送器在正常工作時負(fù)載為 400Ω，功出為 1 電平的情況下，耗電為 ；當(dāng)功出短路時耗電小于 ；接收器正常工作時耗電小于 500mA。 軌道電路(1) 分路靈敏度為 ，分路殘壓小于等于 140mA（帶內(nèi)）。注：軌道電路有三種情況，這三種軌道電路的傳輸長度是一致的，規(guī)定如下：電氣絕緣節(jié)—電氣絕緣節(jié)：由空心線圈—空心線圈組成；電氣絕緣節(jié)—機械絕緣節(jié)：由空心線圈—機械絕緣節(jié)空心線圈組成；機械絕緣節(jié)—機械絕緣節(jié)：由機械絕緣節(jié)空心線圈—機械絕緣節(jié)空心線圈組成。(2) 主軌道無分路死區(qū)；調(diào)諧區(qū)分路死區(qū)不大于 5m。(3) 有分離式斷軌檢查性能；軌道電路全程（含主軌及小軌）斷軌，有關(guān)軌道繼電器可靠失磁。3． ZPW2022A 系統(tǒng)原理說明 系統(tǒng)原理概述ZPW2022A 型無絕緣移頻軌道電路系統(tǒng)，與 UM71 無絕緣軌道電路一樣采用電氣絕緣節(jié)來實現(xiàn)相鄰軌道電路區(qū)段的隔離。電氣絕緣節(jié)長度改進為 29m，由空心線圈、29m長鋼軌和調(diào)諧單元構(gòu)成。調(diào)諧區(qū)對于本區(qū)段頻率呈現(xiàn)極阻抗，利于本區(qū)段信號的傳輸及接收；對于相鄰區(qū)段頻率信號呈現(xiàn)零阻抗，可靠地短路相鄰區(qū)段信號，防止了越區(qū)傳輸，這樣便實現(xiàn)了相鄰區(qū)段信號的電氣絕緣。同時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。ZPW2022A 型無絕緣移頻軌道電路將軌道電路分為主軌道電路和調(diào)諧區(qū)小軌道電路兩個部分，并將短小軌道電路視為列車運行前方主軌道電路的所屬“延續(xù)段”。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，該信號經(jīng)電纜通道（實際電纜和模擬電纜）傳給匹配變壓器及調(diào)諧單元，因為鋼軌是無絕緣的，該信號既向主軌道傳送，也向小軌道傳送。主軌道信號經(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，將信號傳至本區(qū)段接收器。調(diào)諧區(qū)小軌道信號由運行前方相鄰軌道電路接收器處理，并將處理結(jié)果形成小軌道電路軌道繼電器執(zhí)行條件通過（XG、XGH）送至本軌道電路接收器，做為軌道繼電器（GJ）勵磁的必要檢查條件之一。本區(qū)段接收器同時接收到主軌道移頻信號及小軌道 電路繼電器執(zhí)行條件，判決無誤后驅(qū)動軌道電路繼電器吸起，并由此來判斷區(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圖見圖 12。該系統(tǒng)“電氣—電氣”和“電氣—機械”兩種絕緣節(jié)結(jié)構(gòu)電氣性能相同。 接收器原理 用途(1) 接收器接收端及輸出端均按雙機并聯(lián)運用設(shè)計，與另一臺接收器構(gòu)成相互熱機并聯(lián)運用系統(tǒng)(或稱 +)，保證接收系統(tǒng)的高可靠運用。(2) 用于對主軌道電路移頻信號的解調(diào)，并配合與送電端相連接調(diào)諧區(qū)短小軌道電路的檢查條件，動作軌道繼電器。(3) 實現(xiàn)對與受電端相連接調(diào)諧區(qū)短小軌道電路移頻信號的解調(diào)，給出短小軌道電路執(zhí)行條件送至相鄰軌道電路接收器。 (4) 檢查軌道電路完好，減少分路死區(qū)長度，還用接收門限控制實現(xiàn)對 BA 斷線的檢查。 電路原理介紹(1) 接收器雙機并聯(lián)運用原理 [3] 接收器由本接收“主機”及另一接收“并機”兩部分構(gòu)成如圖 21。A區(qū) 段 主 機 輸 入B區(qū) 段 并 機 輸 入B區(qū) 段 主 機 輸 入A區(qū) 段 并 機 輸 入主機并機主機并機A區(qū) 段 主 機 輸 出B區(qū) 段 并 機 輸 出B區(qū) 段 主 機 輸 出A區(qū) 段 并 機 輸 出AGJBGJ蘭 州 交 通 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 10 圖 21 雙機并聯(lián)運用原理框圖 ZPW2022A 系統(tǒng)中 A、B 兩臺接收器構(gòu)成成對雙機并聯(lián)運用，即：A 主機輸入接至 A 主機，且并聯(lián)接至 B 主機。B 主機輸入接至 B 主機，且并聯(lián)接至 A 主機。A 主機輸出與 B 并機輸出并聯(lián)，動作 A 主機相應(yīng)執(zhí)行對象。B 主機輸出與 A 并機輸出并聯(lián)，動作 B 主機相應(yīng)執(zhí)行對象。(2) 接收器原理框圖及說明圖 22 接收器工作原理框圖如圖 22 是接收器工作原理圖，主軌道 A/D，小軌道 A/D：模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將主機、并機輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成計算機能處理的數(shù)字信號。CPUCPU2：是微機系統(tǒng)，完成主機、并機載頻判決、信號采樣、信息判決和輸出驅(qū)動等功能。安全與門 1～4：將主 軌 道 A/D小 軌 道 /主 軌 道 A/D小 軌 道 / CPU1CPU2安 全 與 門 1安 全 與 門 2故 障 檢 查安 全 與 門 1安 全 與 門 2載 頻 選 擇載 頻 選 擇 小 軌 道 檢 查 條 件小 軌 道 檢 查 條 件自A衰耗自B衰耗GJ自B并機輸出至B并機輸出至 CPU P2檢 查 兩路 CPU 輸出的動態(tài)信號變成驅(qū)動繼電器（或執(zhí)行條件）的直流輸出。載頻選擇電路：根據(jù)要求，利用外部的接點，設(shè)定主機、并機載頻信號，由 CPU 進行判決，確定接收盒的接收頻率。接收盒根據(jù)外部所確定載頻條件，首先確定接收盒的中心頻率。外部送進來的信號，分別經(jīng)過主機、并機兩路模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。兩套 CPU 對外部四路信號進行單獨的運算，判決處理。雙 CPU 再把處理的結(jié)果通過串行通信，相互進行比較。如果判決結(jié)果一致，就輸出 3KHz 的脈沖驅(qū)動安全與門。安全與門接收到兩路方波信號后，將其轉(zhuǎn)換成直流電壓帶動繼電器。如果雙 CPU 的結(jié)果不一致，就關(guān)掉給安全與門的脈沖，同時報警。電路中增加了安全與門的反饋檢查，如果 CPU 有動態(tài)輸出，那么安全與門就應(yīng)該有直流輸出，否則就認(rèn)為安全與門故障，接收器也報警。如果接收盒收到的信號電壓過低，就認(rèn)為是列車分路。(3) 載頻讀取電路接收器載頻讀取電路與發(fā)送低頻載頻讀取電路類似，載頻通過相應(yīng)端子接通 24V 電源確定，通過光電耦合器將靜態(tài)的直流信號轉(zhuǎn)換成動態(tài)的交流信號，由雙 CPU 進行圖 23 載頻選擇電路識別和處理，并實現(xiàn)外界電路與數(shù)字電路的隔離，如圖 23 所示。讀 取 光 耦控 制 光 耦 +5VA讀 取 點 （ 輸 出 至 CPU）B+5V蘭 州 交 通 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 12 (4) 安全與門電路圖 24 安全與門電路安全與門電路有兩個，分別帶動一個 1700Ω 繼電器。其中小軌道的安全與門可以一個1700Ω 的繼電器，也可以另一個接收的安全與門提供一級驅(qū)動電源。對數(shù)字電路來講，當(dāng)發(fā)生故障時，一般表現(xiàn)出固定的高電平“1”或固定的低電平“0”，為了實現(xiàn)數(shù)字電路的故障安全，我們用動態(tài)信號作為正常的工作信號，來帶動繼電器，如果 CPU 判決出低頻，兩 CPU 就分別產(chǎn)生 3KHz 的方波信號，安全與門收到兩路方波信號后，就輸出一個直流電壓。如果任何一方波沒有，就沒有直流輸出，繼電器就落下。如圖 24，方波 1 存在時，光耦 3 處于開關(guān)狀態(tài)，回路中的電流處于交變狀態(tài)，通過變壓器 B1 和整流濾波，在光耦 4 的二次側(cè)產(chǎn)生一個直流電壓，此時，如果方波 2 也存在，那么光耦 4 也處于開關(guān)狀態(tài)，使三極管 V2 也處于開關(guān)狀態(tài)。通過三極管 V2 的放大動作繼電器。通過分析可以看出，任何一路方波信號不存在，都沒有直流信號輸出，繼電器就落下。光耦 5 是為了檢查安全與門而設(shè)置的，如果 CPU 有方波輸出，那么安全與門有直流輸出，此時光耦 5 導(dǎo)通，C 處于高電平（1），當(dāng)安全與門中的變壓器、整流橋等元器件故障時，雖有方波信號輸入，但安全與門無直流輸出，此時光耦 5 不導(dǎo)通，C 處于來自小軌道檢查條件 方 波 1B1024光 耦 4方 波 2 B3+24三 極 管 C光 耦 5 低電平（0）。CPU 通過檢查 C 點電位，就可判決出安全與門的好壞，然后報警，實現(xiàn)故障轉(zhuǎn)換，提高系統(tǒng)可靠性。對于“小軌道安全與門”B1 光耦 3 使用外接 24V 電源，一般該電源來自“小