毕业设计精品ZPWA无绝缘移频自动闭塞系统 毕业设计.docx

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毕业设计精品ZPWA无绝缘移频自动闭塞系统毕业设计

[毕业设计精品]ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞系统毕业设计

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摘要

ZPW-2000型自动闭塞是一种具有国际先进水平的新型自动闭塞，它对于保证区间行车安全，

提高区段通过能力，起着非常显著的作用。

ZPW-2000移频自动闭塞有着诸多优点，它克服了UM71系统在传输安全性和传输长度上存在的问

题，解决了轨道电路全程断轨检查，调谐区死区长度，调谐单元断线检查，拍频干扰防护等技术

难题。

延长了轨道电路长度。

采用单片机和数字信号处理技术，提高了抗干扰能力。

本设计对ZPW-2000型无绝缘轨道电路的系统结构组成，系统的电路原理，系统测试和轨道电路

的调整以及自动闭塞系统在站间站内的应用都做出了详细的说明，重点设计了ZPW-2000系统的

的内部电路结构，包括电气绝缘节，发送器，接收器，衰耗盘，防雷模拟网络盘，匹配变压器，

补偿电容等，文章主要分别设计了他们的内部各个模块的电路结构，阐述了其作用和构成原理.

关键词ZPW-2000;移频;自动闭塞;

Abstract

ZPWtype-2000automaticblockisaninternationallyadvancedlevelofnewautomaticblock,itistoensuresafety,improvetheinterval,thecarryingcapacityplaysaverysignificantrole.

ZPW-2000frequencyshiftautomaticblockhasmanyadvantages,itovercomestheUM71systemintransmissionsafetyandtransmissionlength,solvetheproblemsexistinginthewholecourseoftrackcircuitfaultzone,tuning,deadzonelengthtuningunitbreakcheck,frequencyinterferenceprotection,etc.Extendthelengthoftrackcircuit.TheMCUanddigitalsignalprocessingtechnology,improvetheanti-interferenceability.ThedesignofZPWtype-2000withoutinsulationtrackcircuitsystemstructure,systemofthecircuitprinciple,systemtesttrackcircuitandtheadjustmentandautomaticblocksysteminstandingbetweentheapplicationwithinthestationhasmadeadetaileddescriptionofthekeydesign,ZPW-2000thesystemofinternalcircuitstructure,includingelectricalinsulation,transmitterandreceiver,theattenuation,lightning,matchingsimulatingnetworktransformer,compensationcapacitor,etc,thispaperrespectivelytheirinteriordesignofeachmodulecircuitstructure,expoundsitsfunctionandprinciple.

KeywordsZPWtype-2000;frequencyshift;automaticblock;

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第1章绪论...................................................................................................错误～未定义书签。

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第2章ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞系统的概况

2.1ZPW-2000A型无绝缘轨道电路的特点................................................错误～未定义书签。

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2.2ZPW-2000A型无绝缘轨道电路系统构成..................错误～未定义书签。

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2.2.1室外部分.........................................错误～未定义书签。

4

2.2.2室内部分.........................................错误～未定义书签。

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2.3ZPW-2000A型无绝缘轨道电路系统主要技术条件

2.3.1发送器...............................................................................................错误～未定义书签。

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2.3.2接收器...........................................错误～未定义书签。

6

2.3.4轨道电路.........................................错误～未定义书签。

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第3章系统组成及原理....................................................................................错误～未定义书签。

83.1发送器..................................................................................................错误～未定义书签。

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3.1.1发送器的作用.................................错误～未定义书签。

8

3.1.2发送器的原理框图及电路原理简要说明...........错误～未定义书签。

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3.1.3微处理器、可编程逻辑器件及作用...............错误～未定义书签。

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3.1.4低频和载频编码条件的读取.....................错误～未定义书签。

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3.1.5移频信号产生........................................................................错误～未定义书签。

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3.2接收器........................................................................................错误～未定义书签。

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3.2.1接收器作用..............................................................................................................10

3.2.2接收器工作原理...................................................................错误～未定义书签。

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3.2.3载频读取...............................................................................错误～未定义书签。

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3.2.4微处理器电路.......................................................................错误～未定义书签。

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3.3衰耗盘........................................................................................错误～未定义书签。

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3.3.1衰耗盘作用...........................................................................错误～未定义书签。

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3.3.2衰耗盘电路原理说明...........................................................错误～未定义书签。

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3.4站防雷和电缆模拟网络盘.........................................................错误～未定义书签。

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第4章复线区间自动闭塞系统的设计及说明.............................................错误～未定义书签。

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4.1区间信号设备平面布置图设计..................................................错误～未定义书签。

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4.1.1区间信号平面图...................................................................错误～未定义书签。

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4.2室内闭塞设备布置......................................................................错误～未定义书签。

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4.2.1区间移频柜设备布置...........................................................错误～未定义书签。

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4.2.2区间综合柜设备布置...........................................................错误～未定义书签。

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4.2.3区间组合排列布置...............................................................错误～未定义书签。

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4.3电路图设计..................................................................................错误～未定义书签。

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4.3.1闭塞分区电路图...................................................................错误～未定义书签。

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4.3.2低频信息码传输列表的设计...............................................错误～未定义书签。

114.4配线图表设计

4.4.1区间移频柜、组合柜、综合柜零层端子配线表...............错误～未定义书签。

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4.4.2区间电源屏及室内电源配线图..........................................错误～未定义书签。

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第5章结论与展望.........................................................................................错误～未定义书签。

11致谢...................................................................................................................................................3

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参考文献错误～未定义书签。

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第1章绪论

目前为了保证行车安全，加强信号设备管理.检测信号设备的运用质量和更好的进行科学的故障分析，所以大量的新技术、新设备在铁路信号系统尤其是区间信号系统中得到广泛的应用，使铁路信号设备的技术水平得到了很大的提高[1]。

UM71无绝缘轨道电路是从法国引进的轨道电路制式，UM71的U为通用，M为调制，71为1971年研制成功。

以UM71轨道电路构成的自动闭塞称为UM71自动闭塞。

UM71自动闭塞设备与TVM300机车信号及超速防护设备组成的多信息区间列车间隔自动调整系统简称为U—T系统。

U—T系统可以在交流电气化区段或非电气化区段使用。

在我国铁路郑武线、京郑线、广深线、沈山线等线路上使用着U—T系统（机车信号有采用TVM300的，也有采用其他机车信号和自动停车装置的。

ZPW-2000A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，进行提高系统安全性、系统传输性能及系统可靠性的技术再开发。

ZPW-2000A无绝缘移频轨道电路充分肯定、保持了UM71无绝缘轨道电路整体结构上的优势，并在传输安全性、传输长度、系统可靠性以及结合国情提高技术性能价格比、降低工程造价上，都有了提高，一般表示为ZPW2000A（UM）。

ZPW-2000A（UM）移频自动闭塞是以移频轨道电路为基础的自动闭塞，它选用频率参数作为控制信息，采用频率调制的方法，把低频信息（F0）调制到较高频率（载频f0）上[2]，以形成振幅不变、频率随低频信息的幅度作周期性变化的调制信号。

将此信号用两根钢轨作为传输通道来控制通过信号机的显示，达到自动指挥列车运行的目的。

本次设计完成对中继站闭塞分区的工程设计的部分图纸。

分别有:

（1）区间信号平面图

（2）区间电缆径路图（3）区间移频柜、综合柜设备布置图（4）区间组合柜设备布置图（5）闭塞分区电路图（6）闭塞分区原理图（7）低频信息码传输序列表（8）移频柜.组合柜零层端子配线表（9）区间综合柜零层端子配线图（10）电源屏间及室内电源电缆配线图，设备主要采用ZPW-2000A，主要介绍了ZPW-2000A的工作原理、设备构成及相关图纸的设计方法[3]。

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第2章ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞系统的概况1.12.1ZPW-2000A型无绝缘轨道电路的特点

ZPW-2000A型无绝缘轨道电路系统,采用1700Hz-2600Hz载频段、FSK制式轨道电路传输特性、主要参数及计算机技术,满足机车信号为主体信号的自动闭塞及列车超速防护系统要求。

其主要技术特点是:

充分肯定、保持UM71无绝缘轨道电路的技术特点和优势;

解决了调谐区断轨检查,实现轨道电路全程电气折断检查;

减少了调谐区分路死区;

实现对调谐单元断线故障的检查;实现对拍频干扰的防护;

通过系统参数优化,提高了轨道电路传输长度;

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传输;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提高了一般轨道电路系统工作稳定性;

采用国产信号数字电缆代替法国ZC03电缆,减小铜芯线经,减少备用芯组,加大传输距离,提高轨道电路系统技术性能价格比;

采用长钢包铜引接线取代70mm2,铜引接线,利于防护和维修[2];

发送、接收设备四种载频频率通用,减少电码化器材种类,减少运转备用数量,既有利于维护,又可降低工程造价;

发送、接收设备均有比较完善的检测功能,发送器可以实现“N+1”冗余,接收器可以实现双机互为冗余。

1.22.2ZPW-2000A型无绝缘轨道电路系统构成

ZPW-2000A型无绝缘轨道电路系统,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,电气绝缘节由空芯线圈、29m长轨和调谐单元构成。

调谐区对于本区段频率信号显示呈现零阻抗,可靠地短路相邻区段信号,防止越区传输,从而实现相邻区段信号的电气绝缘。

在调谐区内增加小轨道电路,同时实现了全程断轨检测[4]。

ZPW-2000A型无绝缘轨道电路分为主轨道电路和调谐区内的小轨道电路两个部分,并将小轨道电路视为列车运行前方主轨道电路的所属“延续段”。

小轨道电路的发送

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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,该信号经电缆通道传给匹配变压器及调谐单元,由于钢轨是无绝缘的,该信号既向主轨道传送,又向调谐区内的小轨道传送,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,把信号传到本区段接收器。

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继电器执行条件送至本区段接收器,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,判断无误后驱动轨道电路继电器吸起,由此来判断区段的空闲与占用状况。

ZPW-2000A型无绝缘轨道电路由室内、室外及系统防雷三部分组成[5]。

2.2.1室外部分

（1）调谐区

按29m设计，调谐区包括调谐单元和空芯线圈，实现两相邻轨道电路电气隔绝。

（2）机械绝缘节

由“机械绝缘节空芯线圈”与调谐单元并接而成，其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。

（4）补偿电容

根据通道参数兼顾低道碴电阻道床传输，考虑容量，使传输通道趋于阻性，保证轨道电路良好传输性能。

（5）传输电缆

SPT型铁路信号数字电缆，Φ1.0mm，一般条件下，电缆长度按10km考虑。

根据工程需要，传输电缆长度可按12.5km、15km考虑。

（6）调谐区设备引接线

采用3600mm、1600mm钢包铜引接线构成。

用于BA、SVA、SVA’等设备与钢轨间的连接。

2.2.2室内部分

（1）发送器

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）接收器

ZPW-2000A型无绝缘轨道电路将轨道电路分为主轨道电路和调谐区短小轨道电路两部分，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”。

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（3）防雷系统

防雷系统由两部分构成:

室外防雷、室内防雷。

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处，通过中心抽头接地。

室内防雷采用纵向与横向雷电防护。

防雷设备设在电缆模拟网络盒内，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。

1.32.3ZPW-2000A型无绝缘轨道电路系统主要技术条件2.3.1发送器

低频频率:

10.3+n×1.1Hz，n=0~17

即10.3Hz、11.4Hz、12.5Hz、13.6Hz、14.7Hz、15.8Hz、16.9Hz、18Hz、19.1Hz、

20.2Hz、21.3Hz、22.4Hz、23.5Hz、24.6Hz、25.7Hz、26.8Hz、27.9Hz、29Hz。

载频频率:

见表2-1。

表2-1载频频率

下行:

上行:

1700-11701.4Hz2000-12001.4Hz

1700-21698.7Hz2000-21998.7Hz

2300-12301.4Hz2600-12601.4Hz

2300-22298.7Hz2600-22598.7Hz

频偏:

?

11Hz。

输出功率:

70W（400Ω负载）。

2.3.2接收器

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

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于20V（1700Ω负载，无并机接入状态下）;小轨道接收电压不小于42mv;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）。

2.3.3直流电源电压范围

直流电源电压范围:

23.5V~24.5V。

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;当功出短路时耗电小于10.5A;接收器正常工作时耗电小于500mA。

2.3.4轨道电路

分路灵敏度为0.15Ω，分路残压小于等于140mA（带内）。

传输长度见2-2。

表2-2轨道电路传输长度

Rd*Ω\Km1.00.60.50.40.3载频（HZ）

17001500824674574424200015008246745744242300150082462452442426001460774624524424

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第3章系统组成及原理

ZPW-2000A型无绝缘轨道电路分为主轨道电路和调谐区小轨道电路两部分，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，也向调谐区小轨道传送，主轨道信号经钢轨送到轨道电路受电端，然后经室外设备调谐单元、匹配变压器、电缆通道，进入室内设备将信号传至本区段接收器。

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继电器执行条件（XGJXGJH）送至本区段接收器，本区段接收器同时接收道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GJ吸起，并由此来判断区段的空闲与占用情况。

该系统“电气—电气”和“电气—机械”两种绝缘节结构电气性能相同[7]。

1.43.1发送器

3.1.1发送器的作用

ZPW-2000A型无绝缘轨道电路发送器，在区间适用于非电化和电化区段的多信息无绝缘轨道电路区段，在车站适用于非电化和电化区段站内移频电码化发送。

ZPW-2000A型无绝缘轨道电路发送器在使用中产生18种低频信号8种载频（上下行各四种）的高精度、高稳定的移频信号;供自动闭塞、机车信号和超速防护使用。

有足够的输出功率，且能根据需要调节发送电平;能对移频信号特征实现自检，故障时给出报警“N+1”冗余运用的转换条件。

3.1.2发送器的原理框图及电路原理简要说明

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。

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，

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经检测使“控制与门”有10S的关闭（装死或休眠保护）。

图3-1通用型发送器原理框图

3.1.3微处