目 录
1 绪论 ............................................................... 1 1.1 研究背景 .......................................................... 5 1.2 研究目的与意义 .................................................... 3 1.3 国内外研究现状 .................................................... 4 1.4 研究内容与技术路线 ................................................ 8 2 . ZPW-2000A无绝缘轨道电路的简介 .................................... 8 2.1 早期的轨道电路 ................................................... 8 2.1.1轨道电路的定义 ................................................... 8 2.1.2 典型的25HZ轨道电路的特点和工作原理 ............................. 7 2.2 ZPW-2000A无绝缘轨道电路简介 ...................................... 9 2.2.1 ZPW-2000A无绝缘轨道电路的组成 .................................. 10 2.2.2 ZPW-2000A无绝缘轨道电路各部的功能............................... 9 2.3 ZPW-2000A无绝缘轨道电路各部的工作原理 ............................ 10 2.3.1发送器工作原理 .................................................. 11 2.3.2接收器的工作原理 ................................................ 11 2.3.3衰耗冗余控制和空芯线圈的工原理 .................................. 12 2.4 ZPW-2000A无绝缘轨道故障-安全设计及电气特性的分析 ................. 13 2.4.1 ZPW-2000A故障-安全设计 ......................................... 13 2.4.2 ZPW-2000A电气特性性分析 ........................................ 14 3. ZPW-2000A无绝缘轨道电路的技术条件 ................................. 15 3.1环境条件 .......................................................... 16 3.2轨道电路对应的参数条件 ............................................ 17 3.3补偿电容的算法和设置 .............................................. 16 3.4直流电源电压 ...................................................... 16 4 ZPW-2000A无绝缘轨道路的开通调试及故障处理 .......................... 18 4.1 ZPW-2000A无绝缘轨道路的开通调试 ................................. 18 4.1.1调试前的准备工作 ................................................ 18 4.1.2室内设备的模拟试验步骤 .......................................... 19 4.1.3 室外设备的模拟试验步骤 .......................................... 4.1.4开通时的调整与测试 ............................................. 18. 4.1.5设备正常情况下具备的条件 ........................................ 18 4.2 ZPW-2000A无绝缘轨道电路的故障处理 ............................... 18 4.2.1 ZPW-2000A无绝缘轨道电路在开通调试中的故障 ...................... 18
4.2.2 ZPW-2000A无绝缘轨道电路在日常维护中的故障 ...................... 18 4.2.3 ZPW-2000A无绝缘轨道电路故障处理流程总结 ........................ 18 5 结论 ............................................................... 20 5.1 研究成果 ........................................................ 20 5.2 不足 ............................................................ 21 5.3 展望 ............................................................ 22 参 考 文 献 .......................................................... 23 附 录 .............................................................. 24
1 绪论
1.1 研究背景
铁路信号技术经历了一百多年的发展，形成了如今的现代铁路信号系统。它是计算机技术、自动控制技术和通信技术在铁路安全运输过程中的具体应用，是保证行车安全、提高运输效率、改善劳动条件和运营管理水平的重要设备系统，也是铁路运输实现集中统一指挥的重要手段。现代铁路信号技术已成为向运输组织人员提供实时信息、实现列车有效控制、提高铁路区间通过能力、提高编组能力的重要手段，是列车提速与发展高铁事业的关键技术之一。[4]
在铁路信号系统中如何检测线路上是否有车辆占用是极其重要的。在铁路信号发展的初期，主要依靠工作人员的观察和判断来确定线路的占用情况，时有因观察失误而造成车辆冲突的事故。由于不能实时自动的实现列车位置检测，也不能实现信号控制的自动化，直到1870年美国人鲁宾逊发明了开路式轨道电路，1872年又研制成功了闭路式轨道电路，从此，自动、实时检查线路占用的课题得到解决，用轨道电路将列车运行与信号显示联系起来，诞生了铁路自动信号，开创自动信号的新时代。
目前，轨道电路有了多种制式，现在它不仅用来检查线路空闲，而且还可以用来向列车传输信息，成为机车信号和车载设备的基础。我国所采用的轨道电路有25HZ相敏轨道和ZPW-2000A无绝缘轨道电路。然而ZPW-2000A无绝缘轨道电路是我国具有自主知识产权的一种先进的自动闭塞制式。
1.2 研究目的与意义
为了适应铁路运输的高密度、高速度的需要，实现我国铁路的跨越式发展。铁路设备引入新技术、新设备。在对自闭系统的更新和研发上，将对无绝缘移频自动闭塞的改造，作为我国铁路自闭技术发展的重点。因此，ZPW-2000A的高可靠性和适应性广等优点，为机车信号主体化创造了必备的条件，因此成为我国自动闭塞系统轨道电路的首选。
然而，相对于25HZ轨道电路而言，25HZ轨道电路较简单，它是由室内和室外设备组成。室外由送端设备和受端设备组成，室内由防护盒和防雷补偿器、防护盒组成。25HZ轨道电路无法检测断轨的状况，因此为了铁路的安全性、效率性的考虑，必须采用较先
进的闭塞系统轨道电路。因此我国在UM71的基础上研制出具有自主知识产权的自动闭塞系统轨道电路ZPW-2000A。
ZPW-2000A无绝缘轨道电路有较完备的传输安全性技术及优化的传输系统参数构成。另外ZPW-2000A无绝缘轨道电路具有断轨检查及多移频信号的接收的功能。因此成为我国目前传输性能高、安全性好，为“机车信号作为主体信号”创造了安全基础条件。另外ZPW-2000A无绝缘轨道电路在传输长度、传输安全性、系统的可靠性、可维修性上比其他制式的性价比高，降低了成本。因此ZPW-2000A轨道电路的是具有很好的发展趋势。
1.3 国内外研究现状
1.3.1 国内发展现状
截止2005年底，中国铁路营业里程已达到74 000 km以 上，复线率达到30%左右，电气化率达到25%左右。目前在两万多公里的电气化铁路上，有近98%的车站采用25 Hz相敏轨道电路，因此，该制式成为电气化区段铁路站内轨道电路的首选。“九五”电务装备政策规定:电气化区段站内采用25Hz相敏软道电路。
我国25 Hz相敏轨道电路于1978年开始研制，1982年通 过铁道部技术鉴定，批准推广使用。新型25 Hz相敏轨道电路的研制工作是在1993年由铁道部下达研制的。该任务由中国铁路通信信号总公司研究设计院负责系统研究设计，并负责25 Hz电源及配套器材的研制，西安器材研究所负责研制二元二位继电器，西安、北京、天津、沈阳信号工厂及郑州铁路局西安电务器材厂分别负责产品试制，1996年在郑州铁路局襄樊铁路分局管内的花果站进行了试点，同年在郑州铁路局进行了扩大试验。1997年经铁道部鉴定，决定用“97型25 Hz相敏轨道电路”替代原“25 Hz相敏轨道电路”在全路推广使用。在近期修建的电气化区段车站，其轨道电路已采用\型25 Hz相敏轨道电路”。97型25 Hz相敏轨道电路除保留原25 Hz相敏轨道电路工作稳定可靠、维修简单和故障率低的优点外，还提高了抗冲击干扰能力(由原来10 A提高了60 A)并延长了极限长度(可达1500 m) 。
为了适应铁路的快速发展、高安全性的发展要求，在我国的京广线于20世纪90年代初在电气化工程中引进法国UM71系统。“UM71”即通用调制71型，是一种无绝缘的轨道电路，是法国在1971年在克服电气化的干扰而研发的。UM71系统的引进使我国的
铁路的安全性、可靠性有了很大的提高，也使我国铁路的信号技术有了很大的提高。在引进的同时我国也研发属于本国铁路发展模式的无绝缘轨道电路。从1998年到2002年历经五年的时间，属于我国的自主产权的ZPW-2000A无绝缘轨道电路诞生。
ZPW-2000A无绝缘轨道电路是在充分吸收利用UM71的长处，同时借鉴移频轨道电路应用DSP数字信号处理技术成功实验的基础之上自主研发出来的，它依然沿用UM71的电气隔离方式，但在轨道电路的传输长度和传输的安全方面做了很大的改进。
1.3.2国外现状
国外目前所采用的是“数字轨道电路”系统，对于铁路的数字化来说，是一个复杂的大系统，包括许多子系统，数字铁路是一个全方位数字化的铁路系统，包括铁路各个系统的数字化，如工务系统、车务系统、电务系统、调度系统等，对于铁路的数字化这一系统工程来说，需要各方面合作进行。目前，对于数字铁路信号系统来说，主要包括以下几个主要的组成部分：数字化轨道电路、轨道电路集中检测系统、主体化机车信号、列车运行控制系统。这一系统有如下的特点：符合信号系统的发展方向、网络化、数字化、计算机、通信信号一体化、符合数字轨道电路的发展方向、无绝缘（无死区段）、连续传输、全部通过钢轨、信息量大、车地间实现双向通信(可考虑单向)、符合列控的发展方向、适应提速和高速要求、适应高低速混跑、确保安全、提高效率、定位准确、提高旅客舒适度、符合铁路信息现代化的要求、实现调度中心对移动体的直接控制、实现车、机的维修现代化。
“数字轨道电路”的三种制式有：自然衰耗时序数字化轨道电路、谐振隔离式频率编码轨道电路、谐振隔离式时序编码数字化轨道电路。
日本所采用的数字ATC轨道电路，频率400-700Hz；带宽25Hz；码长56bits；信息量56bit；传输速率25bps；信息流向-地对车单向传输。
法国所采用的UM71-TVM430轨道系统，TVM430是一个完整的列车自动控制系统，在法国北线及海峡隧道（英吉利海峡）的TGV高速铁路上得到应用，它以UM71传输为基础，利用安全数字计算系统机进行工作，易于适应铁路的特定需求。载频1700-2600Hz；带宽±30Hz；码长27bits；信息量21bits；编码频率间隔0.64Hz；信息流向-地对车单向传输。
意大利所采用的SASIB数字轨道电路，载频2100-4100Hz；带宽±200Hz；码长200bits；信息量100bits；传输速率400bps；信息流向-车地双向通信。