【正文】 開(kāi)關(guān)狀態(tài)，回路中的電流處于交變狀態(tài)，變壓器隔離以及整流濾波，產(chǎn)生一個(gè)獨(dú)立的直流電源電壓信號(hào)，此外，如果方波 2 存在，那么，光耦 2 也處于開(kāi)關(guān)狀態(tài)，使三極管處于開(kāi)關(guān)狀態(tài)，通過(guò)三極管的放大、變壓器的隔離及整流濾波，產(chǎn)生一個(gè)直流信號(hào)，驅(qū)動(dòng)發(fā)送報(bào)警繼電器。方波正弦變換器：該變換器是由可編程低通濾波器 260 集成芯片構(gòu)成其截止頻率，同時(shí)滿足對(duì) 1700Hz、 2600 Hz 三次及以上諧波的有效衰減。為保證“故障 — 安全”， CPUCPU2 及用于“移頻發(fā)生器”的 “可編程邏輯器件”分別采用各自獨(dú)立的時(shí)鐘源。滿足條件后， CPU1 通過(guò)查表得到該編碼條件所對(duì)應(yīng)的上下邊頻數(shù)值，控制移頻發(fā)生器，產(chǎn)生相應(yīng) FSK 信號(hào)。對(duì)于載頻電路則按四種頻率及 2 型組合設(shè)置，共 6 個(gè)。另外，采用光電耦合器也實(shí)現(xiàn) 了外部編碼控制電路與 CPU 數(shù)字電路的隔離。任一光耦的發(fā)光源，受光器發(fā)生短線或擊穿等故障時(shí)，“讀取光耦” A 點(diǎn)都得不到動(dòng)態(tài)的交流信號(hào)。由 B 點(diǎn)送入方波信號(hào)，當(dāng) +24V 編碼條件電源構(gòu)通時(shí)，即可從“讀取光耦”受光器 A 點(diǎn)獲得與 B 點(diǎn)相位相同的方波信號(hào)，送至 CPU，實(shí)現(xiàn)編碼條件的讀取。 考慮到“故障－安全”原則，應(yīng)將 24V 直流電源變換成交流，呈動(dòng)態(tài)檢測(cè)方式，并將外部編碼控制電路與 CPU 等數(shù)字電路有效隔離，依“編碼繼電器接點(diǎn)” 接入“編碼條件電源”（ +24V）為消除配線干擾，采用 +24V 電源及電阻 R 構(gòu)成“功率型”電路。 （ 3）低頻和載頻編碼條件的讀取 低頻和載頻編碼條件讀取時(shí)，為了消除配線干擾，采用“功率型”電路。兩 CPU對(duì) FSK 信號(hào)的低頻、載頻和幅度特征檢測(cè)符合要求后 ,使發(fā)送報(bào)警繼電器 FBJ 勵(lì)磁，并使經(jīng)過(guò)功放的 FSK 信號(hào)輸出至軌道。檢測(cè)結(jié)果符合規(guī)定后，即產(chǎn)生控制輸出信號(hào)，經(jīng)“控制與門(mén)”使“ FSK”信號(hào)送至“濾波”環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)方波 ——正弦波變換。 （ 2）原理框圖及電路原理說(shuō)明如附錄圖 1 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 CPUCPU2 中，其中 CPU1 控制“移頻發(fā)生器”產(chǎn)生低頻控制信號(hào)為 Fc 的移頻信號(hào)。 17 ZPW2021A 一體化的發(fā)送接收器原理框圖如 附錄 圖 1： 發(fā)送功能： （ 1）用途 ZPW2021A 型無(wú)絕緣移頻軌道電路發(fā)送器在區(qū)間適用于非電碼化和電碼化區(qū)段18 信息無(wú)絕緣 移頻自動(dòng)閉塞，供自動(dòng)閉塞、機(jī)車(chē)信號(hào)和超速防護(hù)使用。 4. ZPW2021A 發(fā)送接收一體化實(shí)現(xiàn)原理： ZPW2021A 軌道電路系統(tǒng)用于列車(chē)占用檢測(cè)和列車(chē)完整性檢查，并連續(xù)向列車(chē)傳送允許移動(dòng)控制信息的鐵路信號(hào)系統(tǒng)。軌道電路兩端按半步長(zhǎng) (△ /2),之間按全步長(zhǎng) (△ )設(shè)置電容，以獲得最佳傳輸效果。f177。f177。f177。f177。 3．布置方法 在 ZPW2021A 系統(tǒng)中，補(bǔ)償電容容量、數(shù)量均按通道具體參數(shù)及軌道電路傳輸要求確定。為保證軌道電路電容調(diào)整、分路及機(jī)車(chē)信號(hào)同時(shí)滿足一定要求時(shí)，補(bǔ)償電容容量應(yīng)有一個(gè)優(yōu)選范圍。一般認(rèn)為補(bǔ)償電容容量與載頻頻率、道碴電阻低端數(shù)值、電容設(shè)置方式、設(shè)置密度、軌道電路傳輸作用要求等有關(guān)。為此，采取分段加補(bǔ)償電容的方法，減弱電感的影響。對(duì)于17002300Hz的移頻信號(hào)，鋼軌呈現(xiàn)較高的感 抗值。 15 補(bǔ)償電容 1．作用 （ 1）保證軌道電路傳輸距離； （ 2）保證接收端信號(hào)有效信干比； （ 3）實(shí)現(xiàn)了對(duì)斷軌狀態(tài)的檢查； （ 4）保證了鋼軌同側(cè)兩端接地條件下，軌道電路分路及斷軌檢查功能。 （ 3）鋼軌側(cè)電路中，串聯(lián)接入兩個(gè) 16V、 4700μ F電解電容（ C C2），該二電容按同極性串接，構(gòu)成無(wú)極性聯(lián)結(jié)，起到隔直及連交作用。 （ 2）考慮到 電解電容按同極性串接，形成無(wú)極性，在直流電力牽引中用于隔離直流（如地下鐵道）。 匹配變壓器 1. 作用 該匹配變壓器用于鋼軌 (軌道電路 )與 SPT鐵路數(shù)字信號(hào)電纜的匹配連接。由于空心線圈對(duì)牽引電流的平衡作用，減少了工頻諧波干擾對(duì)軌道電路的影響。 空心線圈設(shè)置在 29m長(zhǎng)調(diào)諧區(qū)的兩個(gè)調(diào)諧單元中間，由于它對(duì) 50Hz牽引電流呈現(xiàn)很小的交流阻抗（約 10mΩ），即可起到平衡牽引電流的作用。 2．電路原理簡(jiǎn)要說(shuō)明 該線圈用 19 ，其截面積為 35mm2，電感約為 33μ H，直流電阻。對(duì)于上、下行線路間的兩個(gè)空心線圈中心線可等電位連接，一方面平衡線路間牽引電流，一方面保證維修人員安全。 14 設(shè) I I2有 100A不平衡電流，可近似將空心線圈視為短路，則有 I3=I4=（ I1+I2）/2=450A。中間點(diǎn)引出線等電位連接用。 空心線圈 SVA 1．用途 逐段平衡兩鋼軌的牽引電流回流，實(shí)現(xiàn)上下行線路間的等電位連接，改善電氣絕緣節(jié)的 Q值，保證工作穩(wěn)定性。 模擬電纜網(wǎng)絡(luò)值基本按以下數(shù)值設(shè)置： R： /km； L： ； C： 29nF/km。 低轉(zhuǎn)移系數(shù)防雷變壓器 B用于對(duì)雷電沖擊信號(hào)的縱向防護(hù)，特別在目前鋼軌線路旁沒(méi)有設(shè)置貫通地線的條件下，該防雷變壓器 B對(duì)雷電防護(hù)有顯著作用。在站防雷上有室外電纜帶來(lái)的雷電沖擊信號(hào)，為保護(hù)模擬網(wǎng)絡(luò)及室內(nèi)發(fā)送 、 接收設(shè)備 ， 采用橫向與縱向雷電防護(hù) 。 1．用途 用作對(duì)通過(guò)傳輸電纜引入至室內(nèi)雷電沖擊的防護(hù)（橫向、縱向）。 GJ亮綠燈，表示軌道空閑； GJ亮紅燈，表示軌道占用； GJ滅燈，表示斷電。此外，為適應(yīng)微機(jī)檢測(cè)的需要，預(yù)留了報(bào)警條件接點(diǎn) FBJ＋ 、 FBJ－ 、JBJ+、 JBJ－，由機(jī)柜內(nèi)配線引至零層。 （ 3）移頻報(bào)警繼電器 YBJ 發(fā)送工作、接收工作指示燈分別將發(fā)送器、接收器報(bào)警條件接入 ，通過(guò)光電耦合器構(gòu)成報(bào)警接點(diǎn)條件（ BJ BJ BJ3）。正方向調(diào)整用 A11～ A23端子，反方向調(diào)整用 C11～ C23端子，負(fù)載阻抗為 。 （ 2）短小軌道電路輸入電路 根據(jù)方向電路變化，接收端將接至不同的兩端短小軌道電路。 變壓器 SB1其匝比為 116：（ 1~146）。 （ 5）在 N＋ 1冗余運(yùn)用中實(shí)現(xiàn)接收器故障轉(zhuǎn)換時(shí)主軌道繼電器和小軌道繼電器的落下延時(shí)。 （ 3）給出有關(guān)發(fā)送、接收用電源電壓，發(fā)送器功出電壓和軌道繼電器（含 GJ、 XGJ）電壓測(cè)試條件。 衰耗盤(pán) 1．用途 （ 1）用作對(duì)主軌道電路的接收端輸入電平調(diào)整。 實(shí)現(xiàn)對(duì)與受電端相連接調(diào)諧區(qū)短小軌道電路移頻信號(hào)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。 作用： 11 接收器接收端及輸出端 均按雙機(jī)并聯(lián)運(yùn)用設(shè)計(jì)，與另一臺(tái)接收器構(gòu)成相互熱機(jī)并聯(lián)運(yùn)用系統(tǒng) (或稱(chēng) +)，保證接收系統(tǒng)的高可靠運(yùn)用。電路中增加了安全與門(mén)的反饋檢查，如果處理器有動(dòng)態(tài)輸出，那么安全與門(mén)就應(yīng)該有直流輸出，否則就認(rèn)為安全與門(mén)故障，接收盒也報(bào)警。安全與門(mén)收到兩路方波后，就轉(zhuǎn)換成直流電壓帶動(dòng)繼電器。兩套處理器對(duì)外部四路信號(hào)進(jìn)行單獨(dú)的運(yùn)算，判決處理。 接收盒根據(jù)外部所確定載頻條件， 送至兩處理器，通過(guò)各自識(shí)別 ，比較確認(rèn) — 致，視為正常，不 — 致時(shí)，視為故障并報(bào)警。 安全與門(mén)：將兩路處理器輸出的動(dòng)態(tài)信號(hào)變成驅(qū)動(dòng)繼電器 (或執(zhí)行條件 )的直流輸出。 接 收器工作原理如圖 33 其中主軌道 A/D、小軌道 A/D 為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，并機(jī)輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能處理的數(shù)字信號(hào)。兩 CPU 對(duì) FSK 信號(hào)的低頻、載頻和幅度特征檢測(cè)符合要求后發(fā)送報(bào)警繼電器勵(lì)磁，并使經(jīng)過(guò)功放的 FSK 信號(hào)輸出。檢測(cè)結(jié)果符合規(guī)定后，即產(chǎn)生控制輸出信號(hào)，經(jīng)“控制與門(mén)”使“ FSK”信號(hào)送至濾波環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)方波 —— 正弦波變換。 工作原理示意圖（見(jiàn) ）： （說(shuō)明：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 10 器 CPU 中，其中 CPU1 產(chǎn)生包括低頻控制信號(hào) Fc 的移頻信號(hào)。 ZPW2021 A 型無(wú)絕緣軌道電路發(fā)送器在使用中產(chǎn)生 18 種低頻信號(hào) 8種載頻 (上下行各四種 ) 的高精度、高穩(wěn)定的移頻信號(hào)；供自動(dòng)閉塞、機(jī)車(chē)信號(hào)和超速防護(hù)使用。當(dāng)發(fā)送輸出端短路時(shí)，經(jīng)檢測(cè)使 “ 控制與門(mén) ” 有 10S的關(guān)閉 (裝死或休眠保護(hù) )。功放輸出的 FSK 信號(hào)送至兩 CPU 進(jìn)行功出電壓檢測(cè)。移頻鍵控信號(hào) FSK 分別送至 CPU CPU2 進(jìn)行頻率檢測(cè)。 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。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。 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”。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。 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。 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。 軌道電路 分路靈敏度為 ，分路殘壓小于等于 140mA(帶內(nèi) )。 直流電源電壓范圍 直流電源電壓范圍： ~。 輸出功率： 70W(400Ω 負(fù)載 )。 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。 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。 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。 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。 該系統(tǒng)自 1998年開(kāi)始研究。 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)。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。 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。 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。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。 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。 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