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ZPW2000A轨道电路的调整及维护研究
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理论09 PW-2000轨道电路
&&铁道信号――ZPW2000
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电子版《铁路区间信号》
轨道交通铁路信号铁路区间信号（校内试用本）北京交通大学海滨学院电子信息与控制工程系 2012 年前言本书是专门针对北京交通大学海滨学院的同学， 也即三本院校自动化专 业（轨道交通自动化和铁路信号）而编写的。在教学改革中其骨干专业课程 诸如铁路区间信号、 铁路车站信号、 轨道交通信号、 驼峰信号和调度集中等， 已定为三十二学时因此课程的内容要达到内容简洁干练涵盖面宽， 并且和在 校学习的基础课及计算机课程紧紧相连。 铁路区间信号可以追溯到一百年的历史， 因此它是从远古走来然而又奔 向未来， 所以在课程安排上要从入门知识开始讲解由继电器构成的区间半自 动闭塞，进而应用高等数学理论的积分变换、 ZPW ―2000A FSK 自动闭塞 国 际 先 进 闭 塞 技 术 、 计 算 机 冗 余 技 术 ， 以 至 于 发 展 很 快 的 CBTC （communication based train control）即以通信为基础的列车运行自动控制。 这样一来本书就变成了分环节的模块化内容的教材。 在教学过程中， 辅以轨道交通铁路信号实验其实验内容和本教材一一对 应， 同学们不但学习了理论知识而且强化了动手能力， 它的培养方向是同学 们毕业后直接进入工作角色，俗称“零距离接轨” 。 研究这样一个问题，同时也是一个责任心的问题，即：一三本的学生在 32 学时里，在“铁路区间信号”这门课程中必须学到哪些核心技术，才称 得起掌握了必要的专业知识；二面对信息技术、 计算机技术通信技术的飞速 发展的形势， 是否有充分可持续学习的基础； 三目前我国城市轨道交通的信 号系统大部分是引进国外技术和系统。 因此， 教材内容就要涉及国内、 外 （大 公司）的先进技术，也要介绍相关的刊物为学生择业打基础。2在本教材编撰的过程中得到 09 届全体同学的支持， 特别提出的有张远， 李真帅，薛誓颖，朱丹浩等；参加本教材的教师有郭彬，楮俊英，黄小寸， 庞国贤；负责技术指导和主审的是电子信息与控制工程系主任魏学业教授， 本书得到了北京交通大学海滨学院领导的重视和关怀。 由于有编者的水平有限，书中不免有错误、疏漏、不妥之处，恳请读者 批评指正，以不断提高本书水准。北京交通大学海滨学院电子信息与控制工程系 3目录绪论------------------------------------------------------------------------------------- 5 第一部分 区间信号入门知识----------------------------------------------------- 7 1.1 轨道电路-------------------------------------------------------------------- 8 1.2 区间闭塞的概念及分类------------------------------------------------ 10 1.3 三显示自动闭塞--------------------------------------------------------- 11 第二部分 64D 继电半自动闭塞------------------------------------------------- 14 2.1 操纵箱---------------------------------------------------------------------- 15 2.2 闭塞机---------------------------------------------------------------------- 18 2.3 轨道电路-------------------------------------------------------------------19 2.4 闭塞电源-------------------------------------------------------------------20 2.5 闭塞机外线----------------------------------------------------------------20 2.6 64D 型继电半自动闭塞电路状态分析-------------------------------20 第三部分 计轴设备----------------------------------------------------------------34 3.1 计轴设备的概述--------------------------------------------------------- 34 3.2 微机计轴设备的组成及其工作原理--------------------------------- 35 3.2.1 传感系统----------------------------------------------------------- 35 3.2.2 微机控制系统----------------------------------------------------- 38 3.2.3 站间传输系统----------------------------------------------------- 39 3.2.4 执行电路----------------------------------------------------------- 39 3.3 计轴自动站间闭塞主要技术条件------------------------------------ 39 第四部分 ZPW―2000A 移频自动闭塞---------------------------------------- 41 4.1 ZPW―2000A 的概述------------------------------------------------------41 4.2 系统的组成----------------------------------------------------------------43 4.2.1 室外设备构成----------------------------------------------------- 44 4.2.2 室内设备构成----------------------------------------------------- 45 4.3 电路细节-------------------------------------------------------------------4844.3.1 发送器-------------------------------------------------------------- 48 4.3.2 接收器-------------------------------------------------------------- 51 4.3.3 衰耗器-------------------------------------------------------------- 58 4.3.4 站防雷和电缆模拟网络 -----------------------------------------61 4.3.5 补偿电容----------------------------------------------------------- 63 第五部分 机车信号----------------------------------------------------------------63 5.1 机车信号的功能和作用------------------------------------------------ 63 5.2 机车信号信息典型使用范例------------------------------------------ 64 第六部分 站内电码化----------------------------------------------------------- 76 6.1 站内电码化概述--------------------------------------------------------- 76 6.1.1 站内电码化-------------------------------------------------------- 76 6.1.2 站内电码化范围---------------------------------------------------77 6.1.3 站内电码化发送的信息 -----------------------------------------78 6.1.4 站内电码化方式-------------------------------------------------- 78 6.2 叠加方式电码化--------------------------------------------------------- 78 6.2.1 叠加方式电码化设计原则------------------------------------- 79 6.2.2 叠加方式电码----------------------------------------------------- 81 6.3 闭环电码化----------------------------------------------------------------82 6.3.1 闭环电码化的主要功能 -----------------------------------------82 6.3.2 闭环电码化设备-------------------------------------------------- 82 6.3.3 闭环电码化的设计原则 -----------------------------------------87 6.3.4 正线闭环电码化电路-------------------------------------------- 90 参考文献---------------------------------------------------------------------------- 1025绪论铁路区间信号从远古走来，铁路信号的发展源远流长。学习这门课 和学习其他课程不一样， 如果简单地追溯可以从 1825 年开始做一次简单 的回忆。 1825 年世界上第一条铁路斯托克顿至达林顿在英国出现。 1846 年采用了臂板信号机， 很多业内人士认为虽然在这以前也出现 过灯光信号、手机信号、气球挂灯的方式，但真正的意义上的铁路信号 是从这里算起的。因为从哲学层面、策略层面和技术层面上实现了故障 倒向安全（Fail-Safe） 。这个理论一直延续到今天成为铁路信号的避错 技术，容错技术和纠错技术的有别于其他行业的理论基础。 我们不想再去讲路签、路牌，然而也不在线路上使用的器材，同时 我们也不想一步跨入自动闭塞。于是开篇的第一部分讲半自动闭塞。 对于专业知识从零点起步的同学，我们安排了入门知识，并辅以实 作，之后转入 64D 半自动闭塞，38 台安全继电器，两个端站之间的发、 接车的办理。把专业概念扎实地得以确立。两车站之间的接发车的六个 步骤，64D 继电半自动闭塞实验把铁路现场（如天津――蓟县的 20 几个 车站）和我们海滨学院的教学理论和实践的缩短距离。 教材没有停留在这里，随着城际铁路、客运专线、京沪高铁等国内 外先进技术和设备的发展内容转到 ZPW―2000A，又辅以实验手段。同学 们把在校学到的基础知识，与专业知识结合，FSK 移频，无绝缘轨道电 路，自动闭塞从理论到实验搞得很熟练。 我们知道移频信号的发送和接收是一发两收，机车和地面都接收信 息。那么对于机车信号，怎么设置课程，对于那些点式机车信号，移频 机车信号，交流计数机车信号不讲，或是一带而过，把主要精力放在国 内外最先进 JTT 型通用式机车信号，并辅以实验。6近年来，铁路出版业很活跃，能够买到的书籍也有较多。然而各有 侧重面，又由于新技术新和设备正在向定型化和标准化迈进，所以很难 找到一本书针对三本同学从头到尾学下来，因此举者博采众长，根据海 滨学院同学们的情况，编写了这本讲义，针对性很强的，在今后的 理论 教学及实践教学的实践过程中将不断地修改和完善。7第一部分 区间信号入门知识铁路信号是保证行车安全，提高区间和车站通过能力以及编组站编 解能力的自动控制及远程控制技术的总称， 其主要功能是保证行车安全， 提高运输效率。它具有网络化、综合化、数字化、智能化的技术特点。 铁路信号系统包括信号电路和信号设备、器材两个层次。信号系统 的分类包括车站连锁、区间信号、列车运行控制、行车调度指挥控制、 驼峰调车控制、道口信号、信号微机监测等系统。 把区间定义为两个车站之间的铁路线路，相邻两个车站之间的区间 称为站间区间。有的车站与车站之间设线路所，那么车站与线路所之间 的区间称为所间区间。 为了入门，首先得从轨道电路讲起。为了对轨道进行监督和传递信 息，要办三件事： （1） 把轨道分割成一段一段的， 如 1200 米的线路， 用机械绝缘节 （或 电器绝缘节）隔开称为一个闭塞； （2）供电，可供直流、交流、频率信号、编码信号等等； （3）要有接收端，常用的继电器为轨道继电器（GJ） 。 1.1 轨道电路 进一步理解区间（Block） ，先从轨道电路说起，设置轨道电路有两 个目的：一给列车设置制动距离以三显示为例，只要列车越过黄灯就开 始减速保证列车停车红灯的前面；二占用监督定位信息。首先介绍闭路 式轨道电路，直流供电（如图 1―1） 。 讨论： （1）当轨道上无车时，轨道继电器吸起 GJ↑； （2）当轨道上有车时，轨道继电器落下 GJ↓； （3）当钢轨断裂或是电路故障时，轨道继电器落下 GJ↓，由以上 三点可知闭路式轨道电路符合安全行车原则。8图 1―1 闭路式轨道电路其次，开路式轨道电路，直流供电（如图 1―2）图 1―2 开路式轨道电路讨论： （1）当轨道上无车时，轨道继电器落下 GJ↓； （2）当轨道上有车时，轨道继电器吸起 GJ↑； （3） 钢轨断裂或是电路故障时， 继电器吸起或落下的情况不确定， 由以上三点可知开路式轨道电路不符合行车安全原则。 最后， 工频交流连续式轨道电路属于闭路式轨道电路， 交流供电 （如 图 1―3） 。 讨论： （1）应用范围是有交流电源的区段； （2）继电器为整流式继电器，送交流能吸起； （3）在信号楼里就可以了解室外轨道电路的情况； （4）只适用于内燃牵引区段。9图 1―3 工频交流连续式轨道电路推论： （1）引出 FSK 和编码式轨道电路共 5 种，由低级向高级发展； （2）再引出 CBTC 和虚拟闭塞，并保留轨道电路的模式； （3）轨道电路不是线性负载，将在 ZPW―2000 时作详细概述。 1.2 区间闭塞的概念及分类 区间闭塞是保证区间行车安全、提高运输效率的系统。按闭塞方式 的不同，闭塞设备主要有半自动闭塞和自动闭塞两种。 半自动闭塞以出站信号机的允许信号显示作为发车凭证，发车站的 出站信号机（或线路所的通过信号机）必须经两站同意，办理闭塞手续 后才能开放，列车进入区间自动关闭。必须人工办理闭塞和到达复，因 此是半自动的，即信号的开放是人工的，而信号的关闭时自动的。 自动闭塞是在列车运行中自动完成闭塞作用的。它将一个区间划分 为若干闭塞分区，每个闭塞分区的起点装设通过信号机，列车运行时借 助车轮与轨道电路接触发生作用，自动控制信号机的显示。101.3 三显示自动闭塞图 1―4 铁路区间三显示自动闭塞基本原理图讨论： （1）当车在 5G 上时，由于轨道被分割成（例如 1.2 千米） 闭 塞分区，所以 5G 的轨道继电器落下，即 5GJ 落下，其他 GJ 处于吸起状 态； （2）三显示区间信号的信号灯自上向下一次是黄灯，绿灯，红灯； （3）1G 的信号显示列车从左向右开行，由于我国实行左侧行车制， 所以从左侧观看信号，电路导通公式如下：XJZ ? 1GJ 21? 22 ? 3GJ11?12 ?? XJF ，点亮绿灯；3G 的信号显示：XJZ ? 3GJ 21?22 ? 5GJ11?13 ?? XJF ，点亮黄灯；5G 的信号显示（防护 5 轨道的信号机的显示） ：XJZ ? 5GJ 21? 23 ?? XJF ，点亮红灯；（4）以防护 3G 的信号机为例，这架信号机点什么灯与 3GJ 和 5GJ 有关与 1GJ 无关。显然可以理解，信号显示是迎着列车运行方向显示而 与过去时无关。 从闭塞制式的角度来看， 装备列车运行控制的自动闭塞可分为三类： 固定闭塞、准移动闭塞（含虚拟闭塞）和移动闭塞。 a.固定闭塞 列车始终以前方信号机的显示为参点考， 称为目标距离，11采用固定闭塞方式时，其追踪目标点为前行列车所占用闭塞分区的始端， 后行列车从最高速开始制动的计算点为要求开始减速的闭塞分区的始端， 这两点都是固定的，空间间隔的长度也是固定的，所以称为固定闭塞。对 于固定闭塞采用的列控技术通常是如图 1―5 所示的分级速度控制方式。图 1―5 分级速度控制方式b.准移动闭塞准移动闭塞方式的列控系统采取目标距离控制模式（又称连续式一次速度控制） 。 准移动闭塞的追踪目标点是前行列车所占 用闭塞分区的始端。准移动闭塞示意图如图 1―6 所示。图 1―6 准移动闭塞示意图c.虚拟闭塞是准移动闭塞的一种特殊方式，是以计算机技术虚拟设定的，如图 1―7 所示。图 1―7 虚拟闭塞示意图d.移动闭塞我国青藏铁路的信号系统采用了美国 GE 公司的 ITCS系统， 它是基于无线通信 GSM―R 的列控系统。 列车与地面的通信是实时、 双向、连续的。移动闭塞的追踪目标点是前行列车的尾部，显然拖开了12闭塞分区的概念，目标距离控制模式，如图 1―8 所示。图 1―8 移动闭塞示意图提速后，列车的制动距离必须延长。 《技规》189 条规定，在任何线路 坡道上的紧急制动距离： “运行速度不超过 120km/h 的列车为 800m；运行速 度 120km/h 以上至 140km/h 的旅客列车为 1100m；运行速度 140km/h 以上至 160km/h 的旅客列车为 1400m；运行速度为 160km/h 以上至 200km/h 的旅客 列车为 2000m。 ”而速差制式四显示自动闭塞每个闭塞分区长度为 600m 到 1000m。13第二部分 64D 继电半自动闭塞据统计截止 2005 年， 全国铁路总里程为 75000 公里， 其中复线 25000 公里，其余为单线。因此，学习这一部分的内容的必要性是存在的。 为了确保列车在单线区段运行安全，必须保证在区间内只能运行一 列列车。为此，继电半自动比赛系统必须具备以下基本的技术要求： （1）发车站要向区间发车，在取得接车站同意并已取消了接车站向 该区间的发车权后，发车站才能开放出站信号机。 （2）当列车出站后，发车站的出站信号机必须自动地关闭，在未再 次办理手续之前出站信号机不得再次开放。 （3）列车到达接车站，由车站值班员检查列车完整到达后，即可办 理解除闭塞（到达复原）手续，使两站闭塞机恢复定位状态。 （4）闭塞系统必须符合“故障―安全”原则。 为了满足上述基本要求，单线继电半自动闭塞系统构成如图 2―1 所示。图 2―1 单线继电器半自动闭塞图中两站间各设一台半自动闭塞机 BB,用一对闭塞线（通道）把两 站的闭塞机联系起来。为了检测列车的出发与到达，在进站信号机内设 置了一段短小轨道电路 DG（一般采用闭路式短小轨道电路） 。 64D 型继电半自动闭塞设备包括操纵箱、继电器箱、轨道电路、闭14塞电源、闭塞外线等。并在下图中找到相应的设备，为了能很好的掌握 同学们尽量去实验楼 B402 要分角色进行实验， 一是车站值班员，二是信 号技术人员。 2.1 操纵箱 操纵箱是设置在没有电气集中操纵台的车站上，用做办理闭塞的操 纵和表示。操纵箱面板布置如图 2―2 所示。图 2―2 操纵箱面板1、按钮 为了办理两站间的闭塞和复原要设以下按钮。 闭塞按钮 BSA：二位自复式按钮，办理请求发车或同意接车时按下。 对色灯电锁器联锁的车站，BSA 为三位自复式按钮。办理请求发车或同 意接车时按下，办理到达复原或取消复原时拉出。 事故按钮 SGA：SGA 也为二位自复式按钮，平时加铅封。当闭塞机因 故不能正常复原时，破封按下，是闭塞机复原。对色灯电锁器联锁的车 站 SGA 为三位自复式按钮， 经常处于中间位置。 办理事故复原时拉出 SGA。 复原按钮 FUA：二位自复式按钮，办理到达复原或取消复原时按下。 另外还有两个按钮：一是发车手柄按钮 FSA，主要用于发车使用；二是15接车手柄按钮 JSA，主要用于同意接车按钮使用。 2、表示灯 车站的每一个接发车方向个设继电半自动闭塞表示灯两组。 发车表示灯 FBD：由黄、绿、红三个光点式表示灯组成。表示灯经 常熄灭，黄色表示灯点亮表示本站请求发车，绿色表示灯点亮表示对方 站同意接车，红色表示灯点亮表示发车闭塞。 接车表示灯 JBD：也由黄、绿、红三个光点式表示灯组成。表示灯 经常熄灭，黄色表示灯点亮表示发车站请求发车站请求发车，绿色表示 灯点亮表示本站同意接车，红色表示灯点亮表示接车闭塞。当发、接车 表示灯同时点亮红灯时， 表示列车到达。 图中箭头表示列车运行的方向。 3、电铃 电铃是闭塞机的音响信号，在闭塞电路中采用直流 24V 电铃，它装 在控制台或控制箱里。当对方站办理请求发车、同意接车或列车从对方 站出发时，本站电铃鸣响；当对方站办理取消复原或到达复原时，本站 电铃也鸣响。此外，如果接车站轨道电路发生故障时，当列车自发车站 出发后，接车站电铃一直鸣响（但此时因电路中串联一个电阻，音量较 小） ，以提醒接车站及时修复轨道电路准备接车。 4、计数器 JSQ 计数器用来记录车站值班员办理事故复原的次数。每按下一次 SGA， JSQ 自动准换一个数字。因为事故复原是在闭塞设备发生故障时的一种 特殊复原方法，当使用事故按钮使闭塞机复原时，行车安全由车站值班16员认为保证，因此必须严加控制。使用时要登记，用后要及时加封，而 且由计数器自动记录使用的次数。 2.2 闭塞机 把完成继电半自动闭塞系统功能的全部安全型继电器（AX 系列）及 阻容元件，根据不同的需要组装在继电器组合架上或装于继电器箱内。 装在继电器箱内的称为闭塞机。闭塞机是闭塞设备的核心。 64D 型继电半自动闭塞机每台有十三个继电器，它们构成继电电路， 完成闭塞作用。各继电器的名称和作用如下所示： 1. 正线路继电器 ZXJ，接受正极性的闭塞信号。 2. 负线路继电器 FXJ，接收负极性的闭塞信号。 3. 正电继电器 ZDJ，发送正极性的闭塞信号。 4. 负电继电器 FDJ，发送负极性的闭塞信号。 5. 闭塞继电器 BSJ，监督和表示闭塞机的状态。闭塞机在定位状态 时它吸起，表示区间空闲，当列车占用区间时它落下，表示区间闭塞。 6.选择继电器 XZJ，选择并区分自动回执信号和复原信号，同时在 办理发车时，监督出站信号机是否开放。 7. 准备开通继电器 ZKJ，记录对方站发来的自动回执信号。 8. 开通继电器 KTJ，记录接车站发来的同意接车信号，并控制出站 信号机。 9. 复原继电器 FUJ，接收复原信号，是闭塞机复原。 10. 回执到达继电器 HDJ，和 TJJ 一起构成自动回执电路发送回执 信号以及记录列车到达。 11. 同意接车继电器 TJJ，记录对方站发来的请求发车信号并使闭 塞机转入接车状态，以及与 HDJ 一起构成回执电路。 12. 通知出发继电器 TCJ，记录对方站发来的列车出发通知信号。1713. 轨道继电器 GDJ，是现场轨道继电器的复试继电器，监督列车 出发和到达。 另外还有六个大家熟悉的继电器如下： ①闭塞按钮继电器―BSAJ ②复原按钮继电器―FUAJ ③事故按钮继电器―SGAJ ④发车手柄按钮继电器―FSAJ ⑤机车手柄按钮继电器―JSAJ ⑥计数按钮继电器―JQAJ 2.3 轨道电路 64D 型继电半自动闭塞，在每个车站两端进站信号机的内方需装设 一段不小于 25m 的轨道电路。其作用，一是监督列车的出发，是发车站 闭塞机闭塞； 二是监督列车的到达。然后由接车站值班员办理到达复原。 由于这两个作用（特别是第一个作用）的重要性，即轨道电路的动作直 接影响行车安全，所以要求轨道电路不仅稳定可靠地工作，而且要能够 满足“故障―安全”的要求。 继电半自动闭塞的发车轨道电路应采取闭路式，因为当轨道电路发 生断线或瞬间断电等故障时，轨道继电器衔铁落下，是闭塞机处于闭塞 状态，而继电半自动的接车轨道电路应采用开路式，因为当发生断线或 瞬间断电故障时，轨道继电器不动作，不会是闭塞机构成虚假到达。单 线继电半自动闭塞区段由于接、发车轨道电路是共用的，故采用闭路式 为好。 当采用一段开路式轨道电路时只要一处断裂，列车出发时就会产生 闭塞机不闭塞的故障，可能造成重大行车事故。所以为保证行车安全， 不准只采用一段开路式轨道电路 由以上分析，单线继电半自动闭塞专用轨道电路最好采用两段：一 段开路式和一段闭路式。这样，既能满足接车轨道电路的要求，又能满18足发车轨道电路的要求。 2.4 闭塞电源 闭塞电源应连续不断的供电，且应保证继电器的端电压不低于工作 值的 12%，以保证闭塞机的可靠动作。64D 型继电半自动闭塞采用直流 24V 电源，可用交流电源整流供电，也可以用干电池等供电。 2.5 闭塞机外线 继电半自动闭塞的外线一般是与站间闭塞电话线共同使用的，但随 着干线电缆（光缆）的发展，最好将它们分开。 单线继电半自动闭塞应采用两根外线。虽然在一根外线和一根地线 的情况下闭塞机也能工作，但为了防护外界电源对闭塞机的干扰，提高 闭塞电话的通话质量，应采取用两根外线。 2.6 64D 型继电半自动闭塞电路状态分析 首先看图 2―1，上部分是两个车站的端站。端站指的甲站和乙站的 两端均设一套 64D 的设备，包括以上提到的五大部分。但这只是车站的 一端，车站的另一端还要设一套，比如乙站，它的右端还要设一套完整 的五大部分，以满足与丙站的左端的接发车办理手续。 我们接下来把甲站乙站的发车、 接车过程和涉及到的电路一起分析， 并形成一条主线： 第 0 步：上电，甲站和乙站的值班员通过电话，也叫站间闭塞电话 约定，双方电源上电设备接通电源，这时，所有的继电器都不吸起，均 处于落下状态。控制箱上有六个表示灯，其中三个是接车表示灯 JBD， 为红、黄、绿，另外三个为发车表示灯 FBD，为红、黄、绿，如图 2―3。 甲站和乙站只有发车表示灯点亮红灯 其导通公式为：? KF 。KZ ? TCJ 71?73 ? TJJ 71?73 ? BSJ 71?73 ? FBD再看轨道，轨道没有车，GDJ 应该吸起，但是它的励磁电路接有 ZKJ 和 TCJ 的上接点，所以无法励磁。不难看出上图中的 GDJ 不是真正意义19上的轨道继电器（由于它的现状是吸起）而是加了条件的 GDJ。图 2―3表示灯电路第 1 步：SGA 事故按钮 甲站或乙站只要有一方按压 SGA 电路就会发生变化，假设乙站按压了 SGA。乙站值班员按下 SGA（破铅封，自复式一松手自动弹回） ，这时要分别 分析甲站和乙站的情况： 由于乙站先按的 SGA，所以先分析乙站。乙站按了 SGA，则乙站的计数 器加 1,即 JSQ+1，与此同时乙站的负电继电器 FDJ 吸起，如图 2―4。图 2―4 信号发送器电路其接通公式为： KZ ? ZXJ 51?53 ? FXJ 53?51SGA11?12 ? FDJ1?4 ? KF 。 以上所有继电器均是乙站的，结果导致乙站的负电继电器 FDJ 吸起。 一个继20电器必须有两个系统，即励磁系统和接点系统， 由此我们找下它的接点如图 2―5。图 2―5 线路继电器电路乙站的FDJ ?? 甲站的FXJ ? ，其接通公式为：ZD（正电源） ? 乙站的FDJ 33―31 ? 外线X 2 ? 甲站的FXJ13― 24 ? 甲站的ZXJ 24―13 ? 甲站的FDJ 23― 21 ? 甲站的ZDJ 33―31 ? 外线X1 ? 乙站的ZDJ31―33乙站的FDJ 21― 22 ? FD结果导致甲站的负线路继电器 FXJ 吸起。 思考：为什么甲站的 ZXJ 没有吸起呢？ 答：ZXJ 和 FXJ 是具有方向性的，称为偏极继电器，是 AX 安全型继电 器的一种规格 JPXC―1000（J：继电器，P：偏极，X：信号，C：插入式， 1000：线圈电阻 500 ? 2 ? 1000 ） 。 甲站的 FXJ 吸起后，甲站的复原继电器 FUJ 要吸起，如图 2―6。21图 2―6 复原继电器电路其接通公式为： KZ ? FXJ 11?12 XZJ 61?63 ? TCJ 61?63 ? FUJ 1? 4 ? KF 。以上 所有继电器均是甲站的继电器，结果导致甲站的复原继电器 FUJ 吸起。 甲站的 FUJ 吸起→甲站的 BSJ 吸起，如图 2―7 所示。图 2―7 闭塞继电器电路其接通公式为： KZ ? 甲站的FUJ 41? 42 ? 甲站的BSJ 1? 4 ? KF ，结果使甲 站的 BSJ 吸起。 再看乙站（由于乙站按压了 SGA，使乙站的 FDJ 吸起） ，乙站的 FUJ 要 吸起， 如图 2―6， 其接通公式为： KZ ? 乙站的FDJ 61?62 ? SGA21? 22 ? FUJ 1? 4 ? KF ， 结果使乙站的 FUJ 吸起。 甲站和乙站的继电器没有讨论完， 还要继续讨论。 乙站的 FDJ 没有自保 电路，很显然当乙站的事故按钮松开后，它的励磁电路被切断了，但它维持 1.5s 的时间以便向下传递。结合延时电路中的电容 C1、固定电阻 R1，如图 2―4 所示， 当 FDJ 和 ZDJ 均落下时， 此电路给电容 C1 充电： 其接通公式为：KZ ? FDJ 13?11 ? ZDJ 13?11 ? C1 ? KF ，此时电容 C1 左端是负电平，右端是 正 电 平 ， 当 FDJ 吸 起 后 ， 事 故 按 钮 SGA 松 开 ， C1 放 电 电 路 为22C? ? R1 ? ZDJ11?13 ? FDJ 11?12 ? FDJ 1?4 ? C? 。 ZDJ 的缓放延时电路：根据 ? ? R ? C ，在 1.5s 之后乙站的 FDJ 落下， 由 于 FUJ 的吸起使用了 FDJ 的上接点，所以 FUJ 也随之落下了。 同理甲站的 FXJ 和 FUJ 也均均落下了。 至此两站继电器的情况讨论完了， 结果甲站和乙站只有各自的 BSJ 吸起， 以上过程叫做 64D 半自动闭塞的定位 状态。 讨论：为什么两站只有 BSJ 保持吸起呢？ 因为它有自己的自保电路， 在自保电路中有一个注意的事项就是按钮的 常闭常开接点。如图 2―7，其自保电路的接通公式为： KZ ? BSJ 11?12 ?BSA21? 23 ? KTJ 43? 41 ? BSJ1? 4 ? KF 。既然 BSJ 吸起并自保，那何时落下呢？这里有两个条件，一是开通继电器 KTJ 吸起，二是 BSA 按压。 接下来再看下控制箱上的标示灯， 此时此刻标示灯全灭。 电铃电路原理 图如图 2―8，当乙站按压 SGA，甲站的 FXJ 吸起随即并落下时，电铃鸣响 1.5s，其接通公式为： KZ ? 甲站的 FXJ 22 ?21 ? DL ? KF ，这 1.5s 是由乙 站的 FDJ 的 1.5s 延时引起的。图 2―8 接车接收器电路23第 2 步：甲站向乙站请求发车 甲站值班员按下 BSA，在图 2―4 中找到 ZDJ 的线圈，其接通公式为：KZ ? ZXJ 51?53 ? FXJ 53?51 ? BSJ 21? 23 ? ZKJ 21? 23 ? TJJ 33? 31 ? BSA11?12 ? HDJ 31?33? ZDJ 1? 4 ? KF ,以上继电器均是甲站的继电器，结果使甲站的正电继电器ZDJ 吸起，即将影响乙站的 ZXJ 吸起如图 2―5 所示，其接通公式为： 甲站的ZD ? 甲站的 ZDJ 32? 31 ? 外线X1 ? 乙站的 ZDJ 31? 33 ? 乙站的 FDJ 21? 23 ? 乙站的 ZXJ13-24 ? 乙站的FXJ 24?13 ? 乙站的ZDJ 23? 21 ? 乙站的FDJ 33?31 ? 外线X 2 ? 甲站的FDJ 31-33 ?甲站的ZDJ 21? 22 ? 甲站的FD ，结果甲站的 ZDJ 吸起使乙站的 ZXJ 吸起。如下图 2―9 所示，找到乙站的回执到达继电器 HDJ 的线圈，其接通公 式为：KZ ? BSJ 51?52 ? ZXJ 11?12 ? ZKJ 51?53 ? TCJ 53?51 ? HDJ 1? 4 ? KF ,以上继电 器均是乙站的继电器，结果使乙站的回执到达继电器 HDJ 吸起。图 2―9 接车接收器电路接下来分析乙站的同意接车继电器 TJJ 的吸起，首先分析图 2―10，因 为乙站的 ZXJ 是受控于甲站的 ZDJ，后者在 1.5s 后落下，所以乙站的 ZXJ 也随之落下，乙站的 HDJ 的吸起和乙站的 ZXJ 落下条件构成了乙站的 TJJ 的吸起并自保。如图 2―9 找到 TJJ 的线圈，其接通公式为：KZ ? BSJ 51?52 ?ZXJ11?13 ? HDJ 61? 63 ? FUJ 61? 63 ? TJJ1? 4 ? KF ,其自保电路的接通公式为： KZFUJ 51?53 ? GDJ11?13 ? TJJ11?12 ? TJJ1?4 KF ,以上继电器均是乙站的继电器结果24使乙站的同意接车继电器 TJJ 吸起并自保。图 2―10 甲站向乙站请求发车的电路动作过程这一步甲站的比较简单，由于甲站的 ZDJ 吸起使甲站的选择继电器 XZJ 吸起并自保，根据电路原理图 2―11，其接通公式如下。图 2―11 发车接收器电路KZ ? FDJ 61? 63? FUJ 31?33 ? BSJ 31? 32 ? KTJ 23? 21 ? ZDJ 42? 41 ? XZJ 1? 4 ? KF , 其自保电路的接通公式为： KZ ? FDJ 61?63 ? FUJ 31?33 ? BSJ 31?32 ? KTJ 23? 21 ?XZJ 11?12 ? XZJ 1? 4 ? KF ,以上继电器均是甲站的继电器，结果使甲站的选择继电器 XZJ 吸起并自保。25接下来看下表示灯电路： 甲站的接车表示灯 JBD 和发车表示灯 FBD 均灭 灯。乙站的接车表示灯 JBD 亮黄灯，根据表示灯电路图 2―3 写出其接通公 式为： KZ ? TCJ 71?73 ? TJJ 71?72 ? BSJ 61?62 ? FDJ 51?53 ? HDJ 53?51 ?? KF 。电铃 DL，由于乙站的 ZXJ 在这一步曾吸起过 1.5s，因此电铃响 1.5s， 接通公式为： KZ ? ZXJ 21? 22 ? FXJ 21? 23 ? DL ? KF 。 第 3 步：乙站向甲站自动回执 由于上一步乙站的 TJJ 吸起产生了两个效应， 一是乙站的 JBD 点亮了黄 灯， 另一作用是使乙站的 FDJ 吸起根据电路原理图 2―4 可写出接通公式为：KZ ? ZXJ 51?53 ? FXJ 53?51 ? BSJ 21? 22 ? TJJ 22? 21 ? HDJ 21? 22 ? TCJ 21? 23 ? FDJ 1? 4? KF 。以上继电器均是乙站的继电器，结果使乙站的 FDJ 吸起，即将通过外线使甲站的 FXJ 吸起，这一过程前面以陈述，此处不再重复。因为甲乙两 站任一方的 ZDJ 吸起或是 FDJ 吸起都会通过外线使对方的 ZXJ 吸起或是 FXJ 吸起并坚持 1.5s。 甲站的 FXJ 吸起和上一步的 XZJ 吸起构成了甲站的准备开通继电器 ZKJ 吸起并自保根据电路原理图 2―11 写出其接通公式为： KZ ? FDJ 61?63 ?FUJ 31?33 ? BSJ 31?32 ? FXJ 31?32 ? XZJ 31?32 ? ZKJ1?4 ? KF ,根据图 2―11 很容易写出其自保电路， 此处略去。 结果甲站的 ZKJ 吸起并自保导致甲站的 GDJ 吸起， 如图 2―12 所示。26图 2―12 轨道复示继电器电路由于对电铃电路的分析，可以得出很简单的结论，无论甲站或是乙站， 只要 ZXJ 吸起或是 FXJ 吸起，电铃都要鸣响，这一步中甲站的 FXJ 吸起， 因 此甲站的电铃在自动回执信号到达后，电铃鸣响 1.5s。 再看表示灯电路， 甲站的控制箱中的表示灯电路点亮黄灯根据电路原理 图 2―3 写出其导通公式为： KZ ? TCJ 71?73 ? TJJ 71?73 ? BSJ 71?72 ? KTJ 71?73 ?GDJ 71?72 ? FBD的? KF 。至此甲站的发车表示灯亮黄灯，乙站的接车表示灯亮黄灯。 第 4 步：乙站向甲站人工回执 乙站值班员看到了控制箱上的接车表示灯亮了黄灯并听到电铃鸣响， 于 是按压了乙站的 BSA 之后， 乙站的 BSJ 将要落下。在 BSJ 的励磁及自保电路 中，最多是四条并联线路来保证和切换， ?HDJ、?FDJ、?TJJ 均是其第 4 组接点，④BSA 的常闭接点，时下， ??条件尚不存在，因为 HDJ 和 FDJ 都 在落下状态，第?条道路也断了，又由于上一步乙站的 TJJ 吸起，所以只要 乙站值班员按压了 SGA 后常闭接点断开，BSJ 也落下了，可见它的吸起表示 定位状态，落下表示要发生故障。 请记住， 接车站的 BSJ 是本站的值班员在 TJJ 吸起后按压的 BSA 而落下 的。发车站的 BSJ 是如何落下的？请往下看。27乙 站 的 ZDJ 要 吸 起 根 据 原 理 图 2 ― 4 写 出 其 接 通 公 式 为 ：KZ ? ZXJ 51?53 ? FXJ 53?51 ? BSJ 21? 23 ? TJJ 32 ?31 ? BSA11?12 ? HDJ 31?33 ? ZDJ1? 4 ? KF 。乙站的 ZDJ 吸起，并通过外线使甲站的 ZXJ 吸起，紧接着就是电铃鸣响。 甲站的开通继电器 KTJ 将要吸起根据原理图 2―11 写出其接通公式为：KZ ? ZKJ 41? 42 ? ZXJ 41? 42 ? GDJ 31?32 ? KTJ 1? 4 ? KF ，其自保电路由图很容易写出，此处略去。结果使甲站的开通继电器 KTJ 吸起并自保。 表示灯电路由控制箱上可以看到， 甲站的发车表示灯点亮绿灯， 根据图 2―3 写出接通公式为： KZ ? TCJ 71?73 ? TJJ 71?73 ? BSJ 71?72 ? KTJ 71?72 ?? KF 。乙站的接车表示灯也点亮绿灯，根据图 2―3 写出接通公式为：KZ ? TCJ 71? 72 ? TJJ 71?72 ? BSJ 61?63 ?? KF 。第 5 步：甲站向乙站发车 第五步实质上要分两小步进行讨论： ①列车压在甲站出站的短小轨道电 路，②列车压在乙站进站的短小轨道电路。 首先对图 2―13 进行分析加以研究， 当甲站的值班员按压发车手柄按钮 FSA 后，由于 GJ 吸起，使 FSAJ 吸起致使出站信号机点亮绿灯。当列车从甲 站出发，车轮压倒了出站的短小轨道电路 DG，根据短小轨道电路的组成使 GJ 落下出站信号机由开始点亮的绿灯变为点亮红灯（信号关闭） ，这种方式 叫作人工开放（信号） ，列车经过自动关闭。28图 2―13 发车站短小轨道电路构成原理图第①步： 甲站值班员按压发车手柄按钮 FSA 使发车站的发车手柄按钮继 电器 FSAJ 吸起，出站信号机点亮绿灯，列车出发了。车一出站引起一系列 的改变，甲站开放出站信号机，同时使甲站的选择继电器 XZJ 落下。 在图 2―11 中找到⑤⑥接点并与图 2―14 中的⑤⑥端子相结合，图 2― 14 中的⑤⑥对应到图 2―11 中的 XZJ 的励磁电路，当按压 FSA 之前 XZJ 是 吸起的，当按压 FSA 之后⑤⑥接点断开，于是甲站的 XZJ 落下。甲乙 图 2―14 接车定位条件电路图丙列车驶入出站信号机的内方， 出站信号机自动关闭。当列车驶入进站信 号机内方的轨道区段时，轨道继电器 GDJ 落下，一起了一系列的变化。根据 图 2―7 所示，当 GDJ 落下后，BSJ 也随之落下，之后 ZKJ、KTJ 也统统落下。 甲站的表示灯电路点亮了发车表示灯的红灯，根据电路原理图 2―3 写出其 接通公式为： KZ ? TCJ 71? 73 ? TJJ 71?73 ? BSJ 71? 73 ?? KF 。29第②步：在乙站 ，收到出发通知信号后，使 ZXJ 吸起并接通 TCJ 的励 磁电路，使 TCJ 吸起并自保。TCJ 吸起后又使 GDJ 吸起，准备接车。GDJ 吸 起后断开了 TJJ 的自保电路，使 TJJ 落下，JBD 点亮了红灯（此处接通公式 请同学自己练习写出来，下同） 。 至此， 甲站的全部继电器都落下， FBD 点亮了红灯； 乙站只有 TCJ 和 GDJ 吸起，JBD 点亮了红灯。表示两站闭塞机转入“区间闭塞”状态，甲站到乙 站方向的区间闭塞，并有一列列车占用。 第 6 步：乙站向甲站送一个复原信号 乙站值班员看到接车表示灯由绿灯亮为红灯，电铃鸣响后，表明列车已 由甲站开出，应及时建立接车进路，开放进站信号机，准备接车。当列车到 达乙站，进入乙站进站信号机内方轨道区段时，由于 GDJ 落下，使 HDJ 吸起 并自保，发车表示灯 FBD 亮红灯。此时，乙站进站信号机自动关闭，列车出 清轨道区段,GDJ 重新吸起。 至此，乙站只有 TCJ、GDJ、HDJ 吸起，JBD 和 FBD 均亮红灯，表示列车 到达。甲站闭塞机状态无变化，FBD 仍为红灯。 列车全部进入乙站股道后， 接车进路解锁。 乙站值班员再确认列车完整 到达后，按下 FUA，办理到达复原。此时乙站的 FDJ 吸起。FDJ 吸起后，一 方面接同本站的 FUJ 电路， 另一方面通过外线向甲站发送一个负极性脉冲的 到达复原信号。 在乙站，由于 FUJ 吸起，是 BSJ 吸起并自保。BSJ 吸起后，是 TCJ、GDJ 和 HDJ 相继落下，JBD 和 FBD 的红灯熄灭。30在甲站，当收到到达复原信号时，FXJ 吸起，他一方面接通电铃电路使 之鸣响，另一方面是 FUJ 吸起，FUJ 吸起后又使 BSJ 吸起并自保，FBD 红灯 熄灭。 至此甲乙两站闭塞机中只有 BSJ 吸起，两站的接、发车表示灯均熄灭， 两站闭塞机恢复了定位，表示空间空闲。 以上所有步骤暨是 64D 半自动闭塞电路演义的全过程， 其每一步继电器 吸起落下情况总结如表 2―1 所示。表 2―1 64D 过程继电器情况总结表31第三部分 计轴设备3.1 计轴设备的概述 从逻辑关系上看，64D 继电器半自动闭塞已经相当的严密。它本身又是 继电器构成的电路， 很适合铁路单线区段。在安全效率方便发挥了显著地作 用；但是它还有一个缺点需要克服，那就是不能检查区间的占用状态，通俗 的讲，一列车没有完整的到达而丢在区间一节或几节，靠值班员确认，尚未 认为完善。 从上个 世纪的七十年代（还可以再早）我国从德国逐渐引进了三种计 轴设备，它们是：AZL90-3 型、ZP30ZA 型、AZS(M)350 型，之后又有国产化 的，计轴设备其型号为 JZ-H。 目前，在国内能见到以上四种产品。 计轴设备的原始设计思想是从德国劳伦茨公司开始的， 拟在钢轨的两侧 加装发送磁头和接收磁头，当没有列车经过时，磁力线是一种状态，当车轮 经过时磁力线发生变化， 根据这个基本原理， 使用计轴设备可以完成至少两 个功能。 ① 数轴数，一个分区进入多少轴做加法列车（车列）离开这个分区也 应该是多少轴数做减法，减到零，说明区间没有丢车。 ② 可以确定列车的运行方向， （见图）从计轴的缩写字母 Az(德文)也 可以知道初衷是计轴器(英文写成 ACHSEZAEHLER)。323.2 微机计轴设备的组成及其工作原理 微机计轴设备由传感系统、 微机控制系统、 站间传输系统及执行单元等 组成。微机计轴设备系统框图如图 3―1 所示。图 3―1 微机计轴系统框图3.2.1 传感系统 传感系统由传感器、发送电路和接收电路三部分组成。 （1）传感器 传感器为电磁式的有源传感器， 其作用是将列车轮对通过传感磁头的次 数转换成脉冲信号（即采集轴信息）及辨别列车运行方向。它由两组发送和 接受磁头组成。发送磁头安装在钢轨的外侧，接受磁头安装在钢轨的内侧， 两磁头相互对应。 两组磁头均设于进站信号机内方无岔区段（距进站信号机 3―5m）的同一条钢轨上，两者相距 180―200mm。发送及接收磁头均由绕在 磁棒上的电感线圈及谐振电容组成，磁头采用玻璃钢外密封。33当列车车轮距发送磁头（CF）/接收磁头（CJ）中心线 200m 以外时（即 无列车车轮通过时） ，磁力线与接收线圈的截面相交为+α角[图 3―2（a）]， 其感应电动势最大，且相位与发送电压相同。图 3―2 列车车轮通过磁头时磁力线的分布 （a）无车轮通过时的磁力线分布； （b）车轮进入传感器作用区时的磁力线分布 （c）车轮压在传感器中心线上时的磁力线分布当列车车轮进入距 CF/CJ 中心线 200mm 范围以内时，则发送线圈的磁 力线与接收线圈的截面垂直。其夹角α=0[图 3―2（b）]，故接收线圈中的 感应电动势为零，其波形见图 3―3（a）中“＊” 。 当列车车轮压在磁头的中心线上时， 发送线圈的磁力线由于车轮的屏蔽作用 而与接收线圈的截面相交为－α角[图 3―2（c）]，接收线圈中的感应电势 达到负的最大值，其相位与发送电压相反（相位差 180°） ，其波形见图 3―3 （a）中“? ” 。34图 3―3 列车车轮通过磁头时的电压波形 （a）、 （b）A、B 接收磁头输出电压波形 （c） 、 （d）鉴相器输出电压波形 （e ） 、 （f）轮轴脉冲信号（2）发送电路 它的作用是向发送磁头发送载频信号，它由振荡器、分频器、选频放大 器及功率放大器等电路组成，其电路框图如图 3―3 所示。 接受电路：接受电路的作用是采集轮轴信息，已形成轮轴计数脉冲。它由隔 离变压器、选频放大器、鉴相器、触发器、光电耦合器及静态检测等电路组 成，其框图如图 3―4 所示。图 3―4 发送、接收电路原理框图35（3）接收电路 接收电路的作用是采集轮轴信息，以形成轮轴技术脉冲。它由隔离变压器、 选频放大器、鉴相器、触发器、光电耦合器及静态检测等电路组成，其电路 框图如图 3―4 所示。 接受电路具有静态检测功能， 对传感器磁头发生短路、 断路等故障时均 能及时得到检测并输出报警信号。 3.2.2 微机控制系统 微机计轴设备的微机控制系统是由两套以 8031 单片机为核心，配以一 低昂外围芯片构成的专用微机组成双击冗余，其框图如图 3―5 所示。图 3―5 微机控制系统框图微机控制系统是采用硬件结构相同， 软件功能相同但处理方式相异的两 套微机构成的双机控制系统。两套微机并行独立工作， 一方面经站间传输系 统送往对方站并与对方送回答的应答轮轴脉冲进行校核；另一方面， 根据所 监督区间的占用或空闲状态，同时两套微机还进行自检，如果发生故障， 则 计轴设备正常继电器 JZCJ 落下，并使 QGJ 也落下，发出报警信号。 站间传输系统。363.2.3 站间传输系统 站间传输系统是由调制调解器、放大器、整形器、二/四线转换器、滤 波器及收发控制器等电路组成，其原理框图如图 3―6 所示。图 3―6 站间传输系统原理框图调制解调器是由 8031 单片机配以一定的外围器件而构成。其作用是将 微机输出的二进制数字信号转换为合适在外线上传输的音频信号（调制 ） ， 同时将对方战送出来的音频信号转成二进制数字信号输送给微机（解调 ） 。 其信号的调制及解调均由软件完成。 信号传输的制式采用移频键控， 其优点： 抗干扰能力强。 3.2.4 执行电路 执行电路是由故障安全电子电路构成的驱动电路及区间轨道继电 器 QGJ 和计轴设备正常继电器 JZCJ 组成。QGJ 平时处于吸起状态，表示区间空 闲，落下时表示区间占用，该继电器受 1 2 号微机共同控制。当 1 号微机 具备自检测及检测正常，数据检验正确、区间没有轴数，2 号微机表示空闲 的条件时，则 1 号微机输出 1，使控制 QGJ。 3.3 计轴自动站间闭塞主要技术条件 （1）列车进入计轴自动站间闭塞区间的凭证式出站信号机开放。 （2）发车站办理发车进路时，区间应自动构成闭塞状态。37（3）出站信号机开放，必须连续检查闭塞正确及区间空闲。 （4）列车出发后，闭塞解除前，两站防护该区间的出站信号机均不能再 次重复开放。 （5）列车到达接车站，经检查区间空闲后，闭塞应自动解除。 （6）区间闭塞后，发车进路解锁前，不能解除闭塞；取消发车进路， 发 车进路解锁后，闭塞应随之自动解锁。 （7）计轴设备工作正常，区间空闲且未办理闭塞时，破铅封操纵闭塞方 式装换按钮，计轴自动站间闭塞方式与半自动闭塞方式可直接互相转换， 同 一区间的闭塞方式应一致。 （8）计轴设备应连接对主机自身状态与执行环节状态是否一致进行检 测。当出现不一致时，应处于“区间占用”状态。 （9）计轴设备故障后，可按照规定的作业程序办理，停用计轴设备， 改 按原半自动闭塞方式行车。 （10）计轴系统发生任何故障，作为检查区间空闲与占用状态的区间轨 道继电器应可靠落下，并持续显示占用状态。排除故障后，必须办理预复零 （即断通电一次） ，并采用其他闭塞方式经过走行一趟列车，计轴器计入与 计出的轴数相同，确保区间空闲后，计轴设备方可自动复零。 （11）计轴设备正常工作时，控制台上应给出区间空闲或占用表示；设 备故障后，应给出计轴故障和区间占用表示以及音响报警。 （12）计轴设备应有可靠电源供电，交流停电后，应能连续供电 30min 以上，且控制台上仍能给出区间空闲与占用表示。38（13）计轴设备检修或停电后复原，应由双方车站值班人员确认区间空 闲后，同时办理预复零，方能使设备复原。 （14）计轴信息的传输通道应采用专用通道，且应满足数据传输通道的 要求。 （15）计轴设备应连续监测站间通道是否良好，当通道发生故障后，两 站设备均应处于“区间占用”状态。 （16）计轴自动站间闭塞系统应具有良好的电磁兼容性和防雷设施。 （17） 计轴自动站间闭塞系统与结合电路设计必须符合故障--安全要求。39第四部分 ZPW―2000A 移频自动闭塞4.1 ZPW―2000A 的概述 直接讲 ZPW―2000A 作为区间自动闭塞和机车信号主制式的原因在于： 1 移频自动闭塞 ZPW―2000A 是铁路自动闭塞制式发展的阶段性成果。 为统一自动闭塞制式奠定了基础，它主要解决了一下几个问题： a.成熟的无绝缘轨道电路的方案，参数匹配； b.为提速提供了较多的信息量； c.借鉴了国内外的先进技术，符合国情； d.能在电气区段应用，当然也能在非电气化区段应用。 2 之前应用过的一些制式曾经为铁路做过贡献， 在不断优化的过程中被 移频键控统一了。如交流计数式，极频式，还有直接引进的 UM71 都逐渐向 本制式靠拢。 3 从理论研究的高度去分析。 在大多数的数字通信系统中， 通常选择正弦波信号为载波，这一点与模 拟调制没有什么本质的差异，它们均属于正弦波调制。 然而数字调制与模拟 调制又有不同点， 其不同点在于模拟调制需要对载波信号的参量进行连续调 制， 在接收需要对载波信号的已调参量连续进行估值； 而在数字调制中则可 用载波信号参量的某些离散状态来表征所传输的信息， 在接收端也只需对载 波信号的调制参量有限个离散值进行判决，以便恢复出原始信号。 数字调制技术可分为两种类型：利用模拟方法去实现数字调制； 利用数 字信号的离散取值特点及相位进行键控，便可获得振幅键控（ASK） 、移频键 控（FSK）及相移键控（PSK）的调制方式。 铁路信号采用的移频键控信号，假设移频键控方波信号 f (t ) ，频率为 f1 ， 周期为 T ? 1/ f1 。其时间表达式为40T ? A , 0 ? t ? ? 2 f (t )? T ?? A, ? t ? T ? 2式中， A 为方波信号的振幅， 若载频的中心频率为 f 0 ， 频率偏移量为 ?f ， 经方波信号 f (t ) 调制后，载频频率为T ? f ? ? f ? f , 0 ? t ? h ? ? 0 2 f c (t ) ? ? ? f ? ?f ? f , T ? t ? T 0 l ? ? 2可以认为这种制式具有很高的抗干扰能力， 抗电化区段牵引电流各次谐 波的干扰，抗邻线干扰、抗迷流的干扰技术。 4 ZPW―2000A 具有信息的编码可以为铁路提速提供较多的信息，然而 需要作为列车运行自动控制显得不那样厚实， 它的信息流是一发两收。机车 接收到的信息可以作为列车超速防护的依据，但是是单Ⅰ的，是开环的。 车 上的信息尚不能传到地面，不仅是单方面而且是开环的。因此，要正真解决 列控，至少要完成两个环节的事情。 a.地、车双向信息交换要应用编码技术。 b.系统的闭环控制与监督。 “十五”期间，区间闭塞系统取得较快的发展，特别是 ZPW―2000A 系列 无绝缘移频自动闭塞系统研制成功，发送环节采用“n+1” ，接收环节采用 “1+1”双机并用冗余方式。 电务试验车地面信号设备动态监测评估系统的开发、研究、运用，为指 导相关信号设备的维修、维护提供了科学决策依据。 其他区间闭塞设备，如研制的备用继电半自动闭塞的计轴自动闭塞设 备、继电半自动闭塞信息光缆传输设备。414.2 系统的组成 ZPW―2000A 主要由室内设备和室外设备组成，如图 4―1 所示。图 4―1 ZPW―2000A 系统构成4.2.1 室外设备构成 1 调谐区 调谐区设备包括调谐单元及空心线圈，其参数保持原“UM71”参数， 功 能是实现两相邻轨道电路电气隔离。 2 机械绝缘节 由“机械绝缘节空心线圈” （按频率分为 、Hz 四种）与调谐单元并接而成，其机械绝缘节特性与电气绝缘节相同。 3 匹配变压器 一般条件下，按 0.25―1.0Ω?km 道碴电阻设计，实现轨道电路与 SPT 传输电缆的匹配连接。424 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。 5 传输电缆 采用 SPT 型铁路信号数字电缆，线径为Φ1.0mm。 6 调谐区设备与钢轨引接线 采用 3700mm、2000mm 钢包铜引线各两根构成。用于调谐单元、空心线 圈、机械绝缘节空心线圈等设备与钢轨间的连接。 4.2.2 室内设备构成 1 发送器 用于产生高精度、高稳定移频信号。系统采用发送 N+1 冗余方式。故障 时，通过 FBJ 接点转至“+1FS” 。 发送器频率参数 （1）低频频率10.3 ? n ? 1.1Hz , (n ? 0,1, 2,3 ? ?? 17)10.3Hz、11.4 Hz、12.5 Hz、13.6 Hz、14.7 Hz、15.8 Hz、16.9 Hz、 18.0 Hz、19.1 Hz、20.2 Hz、21.3 Hz、22.4 Hz、23.5 Hz、24.6 Hz、 25.7 Hz、26.8 Hz、27.9 Hz、29.0 Hz。 （2）载频频率载频（Hz） 00 2600 （3）频偏： ?11Hz 。-1（Hz） 1.4 1.4-2（Hz） 8.7 8.7（4）输出功率：70W（400Ω负载） 。432 接收器 接收器用于接收主轨道电路信号， 并在检查所属调谐区短小轨道电路状 态（XG、XGH）条件下，动作本轨道电路的轨道继电器（GJ） 。另外，接收器 还同时接收邻段所属调谐区短小轨道电路信号， 向相邻区段提供短小轨道电 路状态（XGJ、XGJH）条件：系统采用接收器成对双机并联冗余方式。 轨道电路调整状态下：主轨道接收电压不小于 240mV；主轨道继电器电 压不小于 20V（1700Ω负载，无并机接入状态下） ；短小轨道接收电压不小 于 42mV；短小轨道继电器或执行条件电压不小于 20V（1700Ω负载，无并机 接入状态下） 。 3 衰耗器 用于实现主轨道电路、短小轨道电路的调整。给出发送和接收器故障、 轨道占用表示及其它有关发送、接收用+24V 电源电压、发送功出电压、接 收 GJ、XGJ 测试条件等。 4 模拟网络 模拟网络设在室内，按 0.5、0.5、1、2、2、2*2km 六节设计，用于对 SPT 电缆长度的补偿，最多可模拟 10km 的 SPT 电缆。 5 系统防雷 系统防雷由两部分构成：1.室内防雷设在电缆模拟网络盘内， 纵向为低 转移系数的防雷变压器， 横向为带劣化显示的压敏电阻。2.室外横向防雷设 在匹配变压器内，为压敏电阻。纵向防雷设在空心线圈外，通过中心抽头接 地。压敏电阻的特点：具有模块化、阻燃、有劣化指示、可带电插拔、可靠 性较高、击穿后可自动恢复。 直流电源电压范围 1、直流电源电压范围：23.5V―24.5V； 2、设备耗电情况：发送器在正常工作时负载为 400Ω，功出为 1 电平 的情况下，耗电为 5.55A；当攻出短路时耗电小于 10.5A；接收器正常工作 时耗电小于 500mA。446 轨道电路 1、分路灵敏度为 0.15Ω，分路残压小于等于 140mV（带内） 。 2、传输长度见表传 输 长 载 频道 碴 电 度 阻 m1.0 Ω?km 00 14600.6 Ω?km 824 824 824 7740.5 Ω?km 674 674 624 6240.4 Ω?km 574 574 524 5240.3 Ω?km 424 424 424 4241700Hz 2000Hz 2300Hz 2600Hz注：轨道电路有三种情况，规定如下： 电气绝缘节―电气绝缘节：由空心线圈―空心线圈组成； 电气绝缘节―机械绝缘节：由空心线圈―机械绝缘节空心线圈组成； 机械绝缘节―机械绝缘节： 由机械绝缘节空心线圈―机械绝缘节空心线 圈组成。 这三种轨道电路的传输长度是一致的。 3、主轨道无分路死区；调谐区分路死区不大于 5m。 主题化机车信号除预告前方地面信号机显示外， 还指示列车运行前方空 闲闭塞分区数目， 并预告列车直向还是侧向进站及侧线进站通过的道岔号大 小的功能。按照 TB/T
机车信号信息的定义标准，ZPW―2000A 系列轨道电路低频信息分配及机车信号显示与地面信号显示如表 4―1 所 示。表 4―1ZPW―2000A 系列轨道电路低频信息分配及机车信号与地面信号显示序号 1信息名称 地频频率 （Hz） L3 码 10.3机车信号 显示 L绿前方地面 信号显示 L速度等级 输出 110452 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17L2 码 L码 LU 码 LU2 码 U码 U2S 码 U2 码 U3 码 UUS 码 UU 码 HB 码 HU 码 H码 载频切换12.5 11.4 13.6 15.8 16.9 20.2 14.7 22.4 19.1 18 24.6 26.8 29 25.7 无码 无码L绿 L绿 LU 绿黄 U黄 U黄 U2S 黄 2 闪 U2 黄 2 U黄 UUS 双黄闪 UU 双黄 HUS 红黄闪 HU 红黄 H红L L LU U U U U U UUS UU HB H101 001 001 101 010 101 001 001 101 001 101 001 100H红 B白100 0014.3 电路细节 4.3.1 发送器 发送器采用载频通用型， “n+1”冗余方式，故障时，通过 FBJ 接点转至 “+1FS”设备。 其结构基本同国产 18 信息移频自动闭塞（ZP?Y1―18 型）发送盘。仅 对激励放大器作变动， 将原分立元件组成的射极输出器改为运算放大器组成 的射极输出器，从而解决了射极负载为变压器时直流工作点难以调整、在温 度变化时易影响工作稳定性的问题。 （1）发送器的作用46①用来产生高精度、 高稳定的移频信号。 有 18 种低频， 低频频率同 UM71 自动闭塞，载频频率有 8 种。 ②产生足够功率的输出信号； ③调整轨道电路； ④对移频信号进行自检测，故障时给出报警及“n+1”冗余运用的转换 条件。 （2）原理框图及电原理说明 原理框图如图 4―2 所示。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 CPU1、 CPU2 中， 其中 CPU1 控制 “移频发生器” 产生低频控制信号为 f c 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。两 CPU 对 FSK 信号的低频、载频和幅 度特征检测符合要求后，使发送报警继电器 FBJ 励磁，并使经过功放的 FSK 信号输出至轨道。当发送输出端短路时，经检测使“控制与门”有 10s 的关 闭（装死或称休眠保护） 。图 4―2 通用型发送器原理框47（3）发送器的主要环节 ①微处理器和可编程逻辑器件 a.低频和载频编码条件的读取 低频和载频编码条件读取电路如图 4―3 所示。 对于 18 种低频， 分别设 置读取电路，共 18 个；对于载频，则按 4 种频率和 1、2 型设置，共 6 个。 由“编码继电器接点”接入“编码条件电源” （+24V） 。 低频和载频编码条件读取时， 为消除配线干扰， 采用+24V 电源及电阻 R 构成“功率型”电路。图 4―3 低频和载频编码条件读取电路考虑故障―安全，将 24V 直流电源变换成交流，成动态检测方式，并将 外部编码控制电路与 CPU 等数字电路有效隔离，电路中设置了读取光耦、 控 制光耦。由 B 点送入方波信号，当+24V 编码条件电源构成时，即可从“读 取光耦”受光器 A 点获得与 B 点相位相同的方波信号，送至 CPU，实现编码 条件的读取。 “控制光耦”与“读取光耦”的设置，实现了对电路元件故障的动态检 查。任一光耦的发光源、受光器发生短路或击穿等故障时， “读取光耦”A 点都得不到动态的交流信号，以此实现故障―安全。另外，采用光电耦合器 也实现了外部编码控制电路与 CPU 数字电路的隔离。48b.移频信号的产生 低频、 载频编码条件通过并行 I/O 接口分别送到两个 CPU 后， 首先判断 该条件是否有且仅有一路，满足条件后，CPU1 通过查表得到该编码条件所 对应的上、下边频数值，控制移频发生器，产生相应 FSK 信号。并由 CPU1 进行自检，由 CPU2 进行互检，条件不满足，将由两个 CPU 构成故障报警。 为保证故障―安全，CPU1、CPU2 及用于“移频发生器”的可编程逻辑 器件分别采用各自独立的时钟源。经检测后，两 CPU 各产生一个控制信号， 经过“控制与门” ，将 FSK 信号送至方波―正弦波变换器。 ②方波―正弦波变换器 该变换器是由可编程低通滤波器 260 集成芯片构成， 适当选取其截止频 率，对 1700Hz、2600Hz 三次及以上谐波的有效衰减，获得良好的正弦波波 形，这样移频信号的失真度小，幅度差小，以充分利用信号能量，达到最佳 的信号传输效果。 ③励磁放大器 为满足故障―安全要求， 激励放大器采用射极输出器； 为提高输入阻抗， 提高射极输出器信号的直线性， 减少波形失真， 免除静态工作点的调整以及 电源电压对放大器工作状态的影响，激励放大器采用运算放大器。 ④功率放大器 从故障―安全及提高功出电压稳定性考虑，功率放大器采用射极输出 器，为共极乙类推免器。 4.3.2 接收器 接收器为无选频方式， 接收到对应本闭塞分区的载频的移频信号，不论 何种低频信号调制，都使轨道继电器吸起，相当于一个电子继电器。接收器 双机并联运用设计。与另一台接收器构成相互热机并联运用系统（或 称 0.5+0.5） ，以保证接收器的高可靠运用。 （1）接收器的作用 接收器用来接收主轨道电路和相邻区段发送器在调谐区构成的信号。49① 用于对主轨道电路移频信号的调解，并配合与送电端相连接短小轨 道电路的检查条件，动作轨道继电器。 ②实现对与受电端相连接短小轨道电路移频信号的调解， 给出短小轨道 电路执行条件，送至相邻轨道电路接收器。 ③检查轨道电路完好，减少分路死区长度，还用接收门限控制实现 对 BA 断线的检查。 （2）接收器的成对双机并联运用 接收器由本接收“主机”及另一接收“并机”两部分组成，构成成对双 机并联运用，如图 4―4 所示。图 4―4 双机并联运用原理框图A 主机输入接至 A 主机，且并联接至 B 并机。 B 主机输入接至 B 主机，且并联接至 A 并机。 A 主机输出与 B 并机输出并联，动作 A 主机相应执行对象（A GJ） 。 B 主机输出与 A 并机输出并联，动作 B 主机相应执行对象（B GJ） 。 (3)接收器的基本原理 接收器采用 DSP 进行解调。增加了短小轨道电路的输入、调整、采集、 执行环节，如图 4―5 所示。 主轨道电路 A/D、短小轨道电路 A/D 为模数转换器，将主机、并机出入50的模拟信号转换成计算机能处理的数字信号。CPU1、CPU2 完成主机、并机 载频判定、信号采样、信息判决和输出驱动等功能。图 4―5 接收器原理框图接收器根据外部所确定载频条件， 送至两 CPU， 通过各自识别， 并通信、 比较确认一致，视为正常，不一致时视为故障报警。外部送进来的信号， 分 别经过主机、 并机两路模数转换器转换成数字信号。 两套 CPU 对外部四路信 号进行单独的运算， 判决处理。 表明接收信号符合幅度、 载频、 低频要求时， 就输出 3kHz 的方波，驱动安全与门。安全与门收到两路方波后，就转换成 直流电压驱动继电器。如果双 CPU 的结果不一致，安全与门输出不能构成， 且同时报警。电路中增加了安全与门的反馈检查，如果 CPU 有动态输出， 那 么安全与门就应该有直流输出，否则就认为安全与门故障，接收器也报警。 如果接收器收到的信号电压过低，就认为是列车分路。 （4）接收器的主要环节 ①载频读取电路51接收载频读取电路如图 4―6 所示， 它与发送低频、 载频读取电路类似， 载频通过外部编码条件接通 24V 电源来确定， 通过光电耦合器将静态的直流 信号转换成动态的交流信号，由双 CPU 进行识别和处理，并实现外界电路与 数字电路的隔离。图 4―6 载频选择电路②微处理器电路 微处理器电路如图 4―7 所示，微处理器电路采用双 CPU、双软件。两 套软件硬件对信号单独处理，把结果相互校核，实现故障―安全。图 4―7 微处理器电路52a.CPU 完成信号的采样、运算判决和控制功能。 b.数据存储器（RAM）用于存放采集的数据和运算结果。 c.程序存储器（EPROM）是程序的载体，CPU 执行的指令和运算需要的 常数存储在其中。 d.译码器完成 CPU 与 EPROM、RAM、A/D 及输入输出接口（I/O）等之间 的逻辑关系。 e.输出电路根据 CPU 对输入信号分析的结果经过通信相互校核后， 输出 动作相应的继电器。 f.报警电路如图 4―8 所示，CPU 定时对 RAM、EPROM 和 CPU 中的存储器 进行检查，并对载频电路和安全与门电路进行检查，根据检查的结果和 双 CPU 进行通信相互校核的结果，给出相应告警条件。来自两个 CPU 的信号， 经过一个与非门后，控制报警电路。如果正常，CPU 就输出一个高电平，与 非门输出一个低电平，这时衰耗器接收工作表示灯点亮，光耦导通。给外部 提供一个导通条件，构成总移频报警电路。如果发现故障，CPU 就输出低电 平，与非门输出高电平，工作表示灯灭，光耦断开，构成报警电路。图 4―8 报警电路53g.辅助电路。 辅助电路主要有时钟电路、通信时钟电路等。时钟是 CPU 工作的动力， 其大小也反应了 CPU 的工作速度， 现在 CPU 时钟电路采用的是 40MHz 的晶振。 通信时钟电路是双 CPU 通信时的外部时钟， 该时钟通过对 CPU 的输出功率分 频后，再提供给 CPU 通信用。通信时钟约为 200kHz。 h.上电复位及“看门狗”电路。主要由微处理器监督定时器 KAX750 和 与非门组成。刚开机时，CPU 需要一个约几百毫秒的低电位使 CPU 能进行复 位。正常工作后，为了保护程序按照设计的流程循环运行，在程序运行过程 中，定时给 MAX705 一个信号，使其保持高电平输出。如果程序的运行出现 了问题或接收器出现了“死机” ，MAX705 没有收到 CPU 的定时信号，就输出 一个低电平，使 CPU 重新复位，使其重新开始执行。 ③安全与门电路 安全与门电路有四个， 分别带动主机轨道继电器， 并机轨道继电器以及 提供主机短小轨道继电器、 并机短小轨道继电器的执行条件。 其电路原理与 发送器安全与门电路类似，如图 4―9 所示。图 4―9 安全与门电路光耦 5 用于对安全与门电路故障的检测。当“方波 1” 、 “方波 2”存在， 安全与门没有输出时，通过 C 点电位回送至 CPU 电路，构成报警。 ④表示灯电路54表示灯也包括工作表示灯和故障表示灯。 工作表示灯接在接收器报警电 路中，安装在衰耗器上。接收器工作正常时，工作表示灯点亮；故障时工作 表示灯熄灭。 为了便于检修所对复杂数字电路的维修， 盒内针对每一套 CPU 设置了一 个指导维修人员查找设备故障的“故障表示灯” 。用其闪动状况表示它可能 出现的故障的点具体情况如表 4―2。表 4―2 故障表示灯含义G 闪动次数（N） 1 CPU 故障含义可能的故障点 RAM 故障 CPU 内部 RAM 故障 载频输入条件没有或有两个及以上； 相应的光耦被击穿 载频输入条件没有或有两个及以上； 相应的光耦被击穿 CPLD 故障或另一 CPU 故障 安全与门 1 输出电路故障 安全与门 2 输出电路故障 安全与门 3 输出电路故障 安全与门 4 输出电路故障2主机载频故障3备机载频故障4 5 6 7 8 9通信故障 安全与门 1 故障 安全与门 2 故障 安全与门 3 故障 安全与门 4 故障 EPROM 故障4.3.3 衰耗器 衰耗器在使用中有两种类型，ZPW?PS 型与 ZPW?PS1 型。无论是 ZPW?PS 型还是 ZPW?PS1 型，其作用原理都基本一样。 （1）衰耗器的作用 ①用作对主轨道电路的接收端输入电平调整； ②对短小轨道电路的调整（含正、反方向） ；55③给出有关发送、接收用电源电压、发送功出电压； ④给出发送、接收故障报警和轨道占用指示灯等； ⑤提供检测条件。 （2）衰耗器的电路原理 衰耗器的电路包括轨道输入电路、短小轨道电路输入电路和表示灯电 路，ZPW?PS 型衰耗器电路如图 4―10 所示。图 4―10 ZPW?PS 型衰耗器电路图①轨道输入电路 主轨道信号自 C1、 C2 输入变压器 B1。 B1 变压器阻抗约为 36―35Ω （1700 ―2600Hz） 。以稳定接收器输入阻抗，该阻抗选择较低，以利于抗干扰 。变 压器 B1 匝比为 116： （1―146） 。次级通过变压器抽头连接，可构成 1―14656共 146 级变化，按调整表调整接收电平。 ②短小轨道电路输入电路 根据方向电路变化， 接收端将接至不同的两端短小轨道电路。 故短小轨 道电路的调整按正、反两方向进行。正方向调整用 调整用 C11 ~ C23 端子，负载阻抗为 3.3kΩ。 ③移频总报警继电器 ZPW―2000A 系统的设备故障报警分三级。 第一级： 对车站值班员。 通过总移频报警继电器失磁表示站内移频发送、 接收设备有故障存在，在控制台通过声光方式给以报警。控制台上设有总移 频报警灯，当移频总报警继电器（YBJ）失磁时，点亮红灯，并通过故障电 铃鸣响，以提醒车站值班员注意。 第二级：对车站工区维修人员。通过每段轨道电路所属衰耗器的“发送 工作” 、 “接收工作”指示灯表示发送、接收盘是否故障。 第三级：对检修所维修人员。通过发送器、接收器内部故障定位指示灯 闪动次数向检修所维修人员提示设备故障范围。 （3）衰耗器面板布置 ZPW?PS 型衰耗器面板布置图如图 4―11 所示。衰耗器面板上有表示灯 和测试塞孔。A11 ~ A23 端子，反方向图 4―11 衰耗盘面板布置图57表示灯有发送工作灯 （绿色） 、 接收工作灯 （绿色） 、 轨道占用灯 （红色） 。 测试塞孔有： SK1 SK2 SK3 SK4 SK5 “发送电源” ，测 FS+24V、024V 电压。 “发送功出” ，测发送器功出电压。 “接收电源” ，测 JS+24V、024V 电压。 “接受输入” ，测输入端子上的电压。 “主轨道输出” ，测经 B1 变压器电平调整后输出至主轨道主机、并机的电压。 SK6 “短小轨道输出” ，测经调整电阻调整后，通过 B2 变压器送至短小轨道主机、并机的电压。 SK7 SK8 “GJ” ，测主轨道 GJ 电压。 “XG” ，测短小轨道执行条件电压。4.3.4 站防雷和电缆模拟网络 雷电的横向电压是指两导线间的电位差， 由于每条导线感应过的电压不 平衡， 线路阻抗不一致， 防雷元件冲击点火电压的离散性被防护设备的阻抗 及接地电阻的影响都造成横向电压，如图 4―12 所示为横向感应雷。图 4―12 横向感应雷图 4―13 纵向感应雷纵向电压指导线或设备对地电压， 每条导线上的折射电压或反射电压均 为纵向电压，如图 4―13 所示为纵向感应雷。 用做对通过传输电缆引入室内雷电冲击的防护， 其包括横向雷电防护和 纵向雷电防护。58（1）横向雷电防护 采用 280V 左右防护等级压敏电阻。从维修上考虑，压敏电阻应具有模 块化、阻燃、有劣化指标、可带电插拔、可靠性较高和击穿后自动回复的特 点。 （2）纵向雷电防护 对于线对地间的纵向雷电信号可采用以下方式： ①加低转移系数防雷变 压器防护，②室外加站间贯通地线防护。 4.3.5 补偿电容 （1）保证轨道电路传输距离 由于 60kg 重 1435mm 轨距的钢轨电感为 1.3uH/m。 同时每 m 约有几个 pf 电容。对于 Hz 的移频信号，钢轨呈现较高的感抗值。该值大大高 于道床电阻时，对轨道电路信号的传输产生较大的影响。为此，采取分段加 补偿电容的方法减弱电感的影响。 一般载频频率低，补偿电容容量与载频频率、道床电阻低端数值；轨道 电路只考虑加大机车信号入口电流，不考虑列车分路状态时，电容容量大。 补偿电容设置密度加大， 有利于改善列车分路， 减少轨道电路中列车分路电 流的波动范围，有利于延长轨道电路传输长度，过密设置又增加了成本， 带 来维修的不便，要适当考虑。 （2）保证接收端信号有效信干比 由于轨道电路加补偿电容后趋于阻性，改善了轨道电路信号传输，加 大了轨道入口段短路电流， 减小了送电端钢轨电流比， 从而保证了轨道电路 入口端信号、干扰比，改善了接收器和机车信号的工作。 由以上分析可以看出， 加装补偿电容是保证轨道电路有较高技术性能的 有效和必要措施。59第五部分 机车信号5.1 机车信号的功能和作用 （1） 机车信号是一种能够自动复示列车运行前方地面信号机显示的机车 车载系统， 它可以反映列车的运行条件， 通过对接收到的地面信号进行处理， 得到列车运行前方信号机的显示信息， 并将该信息通过相应的显示机构显示 出来。 （2）机车信号还可以为其他的列车运行监控设备（如自动停车、列车超 速防护等） 提供所需的一些必要信息， 例如可以为自动停车装置提供相应的 信号点灯等。 （3）随着机车信号可靠性的不断提高，机车信号已具备了从辅助信号转 为主体信号的要求， 并且随着列车速度的不断提高也要求机车信号作为主体 信号。 5.2 机车信号信息典型使用范例 （1）半自动闭塞区段机车信号信息典型使用 半自动闭塞区段机车信号信息典型使用示意图见图 5―1 至图 5―9。图 5―1 机外停车60图 5―2 正线停车图 5―3 侧线停车（18 号及以上道岔）图 5―4 侧线接车图 5―5 引导接车61图 5―6 进站越场接车图 5―7 正线发车图 5―8 侧线发车（18 号及以上道岔）图 5―9 侧线发车62（2）三显示自动闭塞区段机车信号信息典型使用 三显示自动闭塞区段机车信号信息典型使用示意图见图 5―10 至图 5― 17。图 5―10 机外停车区间停车与机外停车相同， 只是显示红灯的不是进站信号机， 而是通过 信号机。图 5―11 正线接车图 5―12 侧线接车（18 号及以上道岔）图 5―13 侧线接车63图 5―14 引导接车图 5―15 进站越场接车图 5―16 侧线发车（18 号及以上道岔）图 5―17 侧线发车（3）四显示自动闭塞区段机车信号信息典型使用 四显示自动闭塞区段机车信号信息典型使用示意图见图 5―18 至 5― 24。64图 5―18 机外停车区间停车与机外停车相同， 只是显示红灯的不是进站信号机， 而是通过 信号机。图 5―19 正线接车图 5―20 侧线接车（18 号及以上道岔）图 5―21 侧线接车65图 5―22 引导接车图 5―23 侧线发车（18 号及以上道岔）图 5―24 侧线发车（4） 列车运行速度小于或等于 160km/h 的半自动闭塞特殊区段机车信号 信息典型使用 列车运行速度小于或等于 160km/h 的半自动闭塞特殊区段机车信号信 息典型使用示意图见图 5―25 至图 5―30，发车同一般半自动闭塞区段。图 5―25 机外停车66图 5―26 正线接车图 5―27 侧线接车（18 号及以上道岔）图 5―28 侧线接车图 5―29 引导接车图 5―30 进站越城接车（5） 列车运行速度小于或等于 200km/h 的自动闭塞特殊区段机车信号信 息典型使用 列车运行速度小于或等于 200km/h 的自动闭塞特殊区段机车信号信息 典型使用示意图见图 5―31 至图 5―35。67图 5―31 机外停车区间停车与机外停车相同， 只是显示红灯的不是进站信号机， 而是通过 信号机。图 5―32 正线接车图 5―33 侧线接车（18 号及以上道岔）图 5―34 侧线接车图 5―35 引导接车特殊区段的侧线发车比照非特殊区段，下同。68（6） 列车制动到停车需要三个闭塞分区的自动闭塞特殊区段机车信号信 息典型使用 用列车制动到停车需要三个闭塞分区的自动闭塞特殊区段机车信号信 息典型使用示意图见图 5―36 至图 5―40。图 5―36 机外停车区间停车与机外停车相同， 知识显示红灯的不是进站信号机， 而是通过 信号机。图 5―37 正线接车图 5―38 侧线接车（18 号及以上道岔）图 5―39 侧线接车69图 5―40 引导接车（7）采用双红灯防护的自动闭塞特殊区段机车信号信息典型使用 采用双红灯防护的自动闭塞特殊区段机车信号信息典型使用示意图见 图 5―41 至图 5―46。图 5―41 机外停车区间停车与机外停车相同， 只是显示红灯的不是进站信号机， 而是通过 信号机。图 5―42 正线接车图 5―43 侧线接车（18 号及以上道岔）70图 5―44 侧线接车图 5―45 引导接车图 5―46 区间停车机车信号的内容会在《机车信号车载系统和站内电码化》 教材中详细讲 述，此处只是简单地介绍就不再做更多赘述。71第六部分 站内电码化为了保证行车安全和提高运输效率， 使机车信号车载设备在站内能连续 不断地接收到地面信息而不间断显示， 需在站内原轨道电路的基础上进行电 码化。 站内电码化是机车信号系统及列控车载设备不可或缺的地面发送设备 （当有区间、车站一体化设备时除外） 。 6.1 站内电码化概述 6.1.1 站内电码化 所谓站内电码化， 指的是由轨道电路转发或叠加机车信号信息技术的总 称。之所以要实施电码化，是因为我国铁路站内轨道电路通常采用 25Hz 相 敏轨道电路或交流连续式轨道电路（480 轨道电路） ，它们只有列车占用的 检查功能， 即只能检查本区段是否有车占用或空闲， 不能向机车信号车载设 备传递任何信息。 如果站内轨道电路不进行电码化， 列车在站内运行时机车 信号将因信息中断而无法工作，也就无法保证行车安全。因此，对这类轨道 电路在采取一定的技术措施后能使其根据运行前方信号机的显示给机车信 号车载设备发送各种信息，这就是电码化。 6.1.2 站内电码化范围 站内电码化范围是列车进路， 但由于技术方面的原因， 还不能覆盖全部 列车进路。 1. 自动闭塞区段 （1）正线72正线正方向，电码化范围包括接车进路和发车进路。 正线反方向，一般均采用自动站间闭塞，电码化范围只包括接车进路； 若亦采用自动闭塞，则包括接车进路和发车进路。 （2）侧线 侧线电码化范围仅仅是股道。 这是因为正线电码化要就咽喉区道岔绝缘设在弯股， 侧线轨道电路电码 化通路被切断，无法实现。 2. 半自动闭塞区段 站内电码化范围只包括正线接车进路和侧线股道， 以及进站信号机外方 的接近区段， 在提速半自动闭塞区段为进站信号机外方的第一接近区段和第 二接近区段。 6.1.3 站内电码化发送的信息 对于接车进路和侧线股道， 站内电码化发送的是和本股道同方向出站信 号机显示相联系的信息。 对于发车进路， 站内电码化发送的是和同方向防护 二离去区段的通过信号机显示相联系的信息。 对于半自动闭塞区段进站信号 机外方的接近区段，站内电码化发送的是和该进站信号机显示相联系的信 息。 6.1.4 站内电码化方式 站内电码化有切换方式和叠加方式两种。切换方式电码化是在 25Hz 轨 道电路或 480 型轨道电路被占用时转为发送电码化信息（移频信息） ，列车 占用下一相邻轨道电路区段后恢复原轨道电路， 即原轨道电路和电码化电路73切换适用，切换方式主要包括固定切换方式电码化、脉动切换方式电码化。 叠加方式是在 25Hz 轨道电路或是 480 型轨道电路被占用时原轨道电路和电 码化电路同时起作用，列车占用下一相邻轨道电路区段后恢复原轨道电路， 即原轨道电路和电码化电路叠加起来使用。 叠加方式主要包括叠加移频电码 化、 预叠加移频电码化， 预叠加方式是提前在列车占用前一相邻轨道电路区 段时就将电码化电路叠加使用。 站内电码化还包括车站接、 发车进路电码化。 6.2 叠加方式电码化 叠加方式电码化是将移频信息叠加在原轨道电路上。 移频信息发送电路 和原轨道电路用隔离器隔离开，使得本区段的两种类型电路互不影响。 对于正线接车、 发车进路采用逐段预发码技术， 将 “占用发码” 改为 “预 先发码” ，这样可提前一个区段发码，即列车占用前一区段时，本区段就发 码，以保证机车信号接收信息的连续性，而没有任何瞬间中断，克服了脉动 切换方式在传输继电器落下期间造成中断发码的缺点。 到发线股道则采用叠 加方式，仍为“占用发码” 。 6.2.1 叠加方式电码化设计原则 1. 正线区段（包括无岔和道岔区段）为“逐段预先发码” ，保证列车在 正线区段行驶的全过程， 地面电码化能不间断地发送机车信号信息。 侧线区 段为占用叠加发码。 2. 正线接、发车进路的发码设备应采用 n+1 冗余系统，侧线股道采用 单套设备的占用叠加电码化。 3. 半自动闭塞区段的接近区段可采用与电码化相应的轨道电路。744. 电码化发送设备载频设置，国产移频发送设备一般在下行方向 为 750Hz，上行方向为 650Hz； UM71、WG―21A、ZPW―2000 发送设备载 频设置，一般下行方向为 1700Hz，上行方向为 2000Hz。 5. 为满足主体化机车信号和列车超速防护的需要，在非电气化区段， 入口电流也接电气化区段统一标准， 即 1700Hz、 2000Hz、 2300Hz 为 500mA ， 2600Hz 为 450mA 。 6. 在 25Hz 相敏轨道电路既有器材不变的前提下，考虑了受电端 ZPW ―2000 系列（或 UM71 系列）信号最大串入量后，电码化轨道电路在道床 电阻为 1.0Ω?km，并安装补偿电容时，极限长度可达 1.2km，入口电流能 够满足机车信号接收灵敏度的需求。 7. 改进 480 轨道电路送、受电端变压器，电码化轨道电路在道床电阻 为 1.0Ω?km，并安装补偿电容时，极限长度可达 1.2km。入口电流能满足 机车信号接收灵敏度的要求。 8. 当同时发送 25Hz（或 50Hz）轨道电路信息、ZPW―2000 系（或 UM71 系列）信息时，电缆内的合成电压不超过电缆允许的最高耐压 500V。 9. 逐段预叠加发码时，任一瞬间每一路发送只接向一段电码化轨道电 路， 从而确保了入口电流值及发送不超负荷。 各轨道电路虽采用并联接入的 叠加发码方式，仍能确保彼此互不相混。 10. 25Hz 轨道电路电码化室外送、受电端 BG2 ― 130/25 （或 BG3 ― 130/25）轨道变压器端子固定，只需送电端室内调整。不能采用 R 型铁芯的 轨道变压器。7511. 50Hz 交流连续式轨道电路电码化室外送电端 BG1―80 轨道电源变 压器和受电端 BG4 ―U 轨道中继变压器端子固定，只需送电端室内调整。 不能采用 R 型铁芯的轨道变压器。 12. 为了实现叠加发码而采用的隔离设备，当出现铁路信号技术中规定 的任何故障时，能确保 ZPW―2000 系列（或 UM71 系列）机车信号信息串 入轨道继电器（包括 JRJC1―70/240 二元继电器和 JZXC―480 继电器）两 端电压，不使继电器错误励磁，故隔离设备具有故障―安全性能。 13. 电码化轨道电路不降低原轨道电路的基本性能及自动化技术水平。 6.2.2 叠加方式电码 二线制电码化电路和四线制电码化电路 站内电码化主要包括：非电气化牵引区段交流连续式轨道电路（480 轨 道电路） 、25Hz 相敏轨道电路叠加 ZPW―2000 系列（或 UM71 系列）电码 化，电气化牵引区段 25Hz 相敏轨道电路叠加 ZPW― 2000 系列（或 UM71 系列）电码化。它们各有二进制和四进制电码化电路。 二进制电码化电路指的是电码化信息利用原轨道电路（ 25Hz 相敏轨道 电路或 480 轨道电路）的送电或受电的两根电缆芯线送往轨道，如图 6―1 （a）所示。四线制电码化电路指的是另外增加两根电缆芯线将电码化信息 送往轨道， 加上原轨道电路的送电或受电的两根电缆芯线， 每端一共有四根 电缆芯线，如图 6―1（b）所示。 四线制电码化电路在相应的发送外增设了一条发码所需的通道 （即另设 一对电缆芯线） 。但采用“叠加”发码方式的电码化应在原有电缆的基础上76实现， 每个发码区段不需为此另加一对发码芯线。如果双方向均实施电码化 则每个轨道电路区段需增加四芯电缆。图 6―1 二线制电码化电路和四线制电码化电路6.3 闭环电码化 6.3.1 闭环电码化的主要功能 1. 在既有叠加发码电码化技术的基础上，保留叠加发码和叠加预发码 的隔离设备，通过设置 27.9Hz 检测信息及闭环检测设备，解决站内电码化 与原轨道电路电路“两层皮”问题。 2. 通过地面轨道电路设置 25.7Hz 载频自动切换码， 解决站内股道和三、 四自动选频、锁频问题，并由此而打破了行车组织中上、下行对信号载频运 用的限制。776.3.2 闭环电码化设备 （1）功能 闭环电码化设备根据车站连锁条件及店面信号显示发送机车信号信息， 并通过钢轨传输机车信号信息。 （2）构成 闭环电码化系统由闭环电码化和载频自动切换锁定设备构成。 （3 ）ZPW ―2000 系列闭环电码化发送和检测设备：载频为 1700Hz 、 2000 Hz、 2300 Hz、 2600 Hz， 载频偏移范围小于 1.5 Hz。 对于 1700-1、 2000-1、 00-1 载频偏移应在+1.4Hz±0.1Hz 范围内，对于 00-2、 00-2 载频偏移，应在―1.3Hz±0.1Hz 范围内。 （4 ） ZPW―2000 系列闭环电码化调制频率为 10.3Hz、 11.4 Hz、 12.5 Hz、 13.6 Hz 、14.7 Hz 、15.8 Hz、 16.9 Hz、 18 Hz 、19.1 Hz、 20.2 Hz、 21.3 Hz、 22.4 Hz、23.5 Hz、24.6 Hz、25.7 Hz、26.8 Hz、27.9 Hz、29 Hz 低频频率的 频率偏移应小于 0.1 Hz。 （5）机车信号信息的定义应符合 TB/T
标准。 （6）ZPW―2000 系列闭环电码化低频信息分配及机车信号显示见表 6 ― 1。表 6―1 机车信号低频信息分配代码 移频低 频（Hz） UM71 低频 （Hz） 12.5 10.3 11.4 15.8 13.6 16.9 14.7 20.2 22.4 18 19.1 29 24.6 26.8 8.5 9.5 11 12.5 13.5 15 16.5 17.5 18.5 20 21.5 23.5 24.5 26 L2 SL3 L LU2 LU U U2 U2S U3 UU UUS H HB HU78机车信 号显示 SD1 SD2 SD3绿 1 0 1绿 1 1 0绿 0 0 1黄 1 0 1绿黄 0 0 1黄 0 1 0黄2 0 0 1黄2 闪 1 0 1黄 0 0 1黄 黄 0 0 1黄黄 闪 1 0 1红 1 0 0红黄 闪 1 0 1红 黄 0 0 1（ 7） 列车信号开放后， 闭环电码化设备应在列车进路中 （道岔侧向的接、 发车进路的道岔区段除外）提供连续的机车信号信息。 ①站内正线接发车进路、 到发线股道应采用与区间同制式的电码化发送 设备实现闭环电码化，向机车提供连续的机车信号信息。 ②经道岔侧向的接、发车进路，道岔区段可不提供机车信号信息。 （8）相邻股道应采用不同载频交错设置。 （9）闭环电码化设备应和车站连锁设备结合，闭环电码化故障时应给出 表示。 （10）为了车载设备实现接收载频锁定或载频自动切换功能，电码化设 备应发送正确的载频切换信息码。 ①机车接收到 UU/UUS 码后，如果接收不到信息，在点白灯前，只接收 HU/HUS 码；在点白灯后，只接收载频切换信息码。 ②车站开放侧向接车进路时， 在车载设备接收股道信息前电码化设备应 发动载频切换信息码。 ③车站开放侧向发车进路时， 在列车到达区间前电码化设备应发送载频 切换信息码。 ④其他进路需要实现车载设备载频自动切换时， 电码化设备应发送载频 切换信息码。79⑤发送载频切换信息码的时间应不小于 2.0s，载频切换信息码得频率、 功能应符合表 6―2 的要求。表 6―2 载频切换信息码使用载频及低频 .7Hz .7Hz .7Hz .7Hz .7Hz .7Hz .7Hz .7Hz功能 车载设备锁定接收 1700Hz 车载设备锁定接收 2000Hz 车载设备锁定接收 2300Hz 车载设备锁定接收 2600Hz 车载设备切换到接收 Hz 车载设备切换到接收 Hz 车载设备切换到接收 Hz 车载设备切换到接收 Hz（11）ZPW―2000 系列闭环电码化，在最不利条件下，入口电流值应满 足表 6―3 的规定。表 6―3 ZPW―2000 系列电码化入口电流载频频率（Hz） 入口电流（mA）（12）ZPW―2000 系列闭环电码化，在最不利条件下，出口电流值不大 于 6A。 （13）闭环电码化轨道电路机械绝缘节处信号发送}