ZPW—2000A无绝缘移频自动闭塞系统认识简述

张凯

摘 要：移频自动闭塞以移频轨道电路为基础，以钢轨作为传输通道传递信息。移频自动闭塞抗干扰性能强，适用于电气化和非电气化区段。ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞具有轨道电路传输安全性、传输长度、系统可靠性、可维修性等特点。ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞轨道电路系统主要是由室外部分、室内部分和系统防雷三部分组成。

关键词：铁路信号；闭塞；移频；轨道电路

中图分类号：U284.43 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）07-0002-02

铁路信号是组织行车运行，保证行车安全，提高运输效率，传递信息，改善行车人员劳动条件的关键技术。铁路信号在铁路现代化建设和国民经济发展中起着极其重要的作用。当前，由于铁路运输已向着高速、高密和重载的方向发展，所以，铁路信号已成为实现运输管理自动化、列车运行自动控制和改善铁路员工劳动条件的重要技术手段。铁路信号系统按其应用场所可分为车站信号控制系统、编组站调车控制系统、区间信号控制系统、铁路行车指挥控制系统和列车运行自动控制系统等。区间信号自动控制是铁路区间信号闭塞、区段自动控制和远程控制技术的总称，是确保列车在区间内安全运行的技术之一。

1 行车闭塞法

由于列车在线路上运行，不能以相互避让的方法避免迎面相撞，加之列车速度快、质量大，从开始制动到停车需要行走较长的距离，这就产生了后续列车追撞前行列车的可能。闭塞设备是保证列车在区间内运行安全的设备，属于铁路区间信号的一种。铁路线路以车站（线路所）为分界点划分为若干区间，区间的界限在单线上以两个车站的进站信号机柱的中心线为车站与区间的分界线，在双线或多线上，分别以各线路的进站信号机柱或站界标的中心线为车站与区间的分界线。为了提高线路通过的能力，在自动闭塞区段又将一个区间划分为若干个闭塞分区，以同方向两架通过信号机作为闭塞分区的分界线。为了保证列车在区间内的运行安全，列车由车站向区间发车时必须确认区间（分区）内没有列车，并要遵循一定的规律组织行车，以免发生列车正面冲突或追尾等事故。这种按照一定规律组织列车在区间内运行的方法一般称之为行车闭塞法，简称闭塞。

闭塞制度在我国铁路上的运用和发展已有几十年。1985年以前，我国铁路区间闭塞设备大量采用64D和64F型继电半自动闭塞。继电半自动闭塞制式不论闭塞区间长短，只允许运行一列列车，因而它的效能受到很大限制。当铁路的运量增大，每昼夜列车的运行对数超过一定限度时，半自动闭塞显然已不能满足运输的需要，自动闭塞成为了发展的方向。自动闭塞经过了交流二元三位式的自动闭塞、交流计数电码自动闭塞、极性电充自动闭塞、极频自动闭塞和移频自动闭塞等几个阶段的发展。

2 移频自动闭塞

移频自动闭塞是一种选用频率参数作为信息的制式，利用调制方法把规定的调制信号搬移到载频段并形成震荡，由上下边频构成交替变化的移频波形，其交替变化的速率就是低频信息的频率。采用不同载频交叉来防护，采用避开的方法，站内将载频选在工频的偶次谐波上，区间选在奇次谐波上。移频自动闭塞抗干扰性能强，适用于电气化和非电气化区段。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，必须要对发现的故障进行科学分析。我国自行研制的新型移频自动闭塞系统ZPW-2000A已被广泛应用。

3 ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞

ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞是在引进法国UM71无绝缘轨道电路技术、国产化的基础上，结合国情进行的技术再开发。较之UM71、ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞系统，它在轨道电路传输安全性、传输长度、系统可靠性、可维修性方面都有了很大的提升，同时，在结合国情提高技术性能价格比、降低工程造价方面也有了显著的提高。

ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞轨道电路系统主要是由室外部分、室内部分和系统防雷三部分组成。

3.1 室外设备

调谐区：长度为29 m，由调谐单元和空芯线圈组成，实现两相邻轨道电路电气隔离。

机械绝缘节：由机械绝缘节空芯线圈与调谐单元并接而成，其特性与电气绝缘节相同。

匹配变压器：在一般条件下，按1 Ω·km道碴电阻设计，实现轨道电路与SPT传输电缆的匹配连接。

补偿电容：根据通道参数兼顾低道碴电阻道床传输，考虑其容量，使传输通道趋于阻性，保证轨道电路良好的传输性能。

传输电缆：SPT型铁路信号数字电缆，线径Φ1.0 mm，一般条件下，电缆长度为10 km。

调谐区设备引接线：由3 600 mm、1 600 mm的钢包铜引接线构成，每一轨道区段各使用3根，用于BA，SVA设备与钢轨间的连接。

3.2 室内设备

3.2.1 发送器

该设备是用于产生高稳定、高精度的移频信号源，采用微电子器件构成的。该设备考虑了在同一载频、同一低频控制条件下，双CPU电路的使用。为了实现双CPU的自检、互检，两组CPU和一组用于产生FSK移频信号的可编程控制器各自采用了独立的石英晶体源。发送设备的放大器均采用射极输出器方式构成，防止故障时功出电压的升高。同时，该设备考虑了对移频载频、低频和幅度三个特征的检测。两组CPU的检测结果符合要求时，以动态信号输出，通过“安全与门”控制执行环节——发送报警继电器（FBJ）将信号输出。系统采用N+1冗余设计。故障时，通过FBJ接点转至“+1”FS.

3.2.2 接收器

接收器主要是对主轨道电路移频信号进行解调，并配合与送电端相连接调谐区短小轨道电路的检查条件，设置动作轨道继电器。它可以实现对与受电端相连接调谐区短小轨道电路移频信号的解调，给出短小轨道电路执行条件，将其送至相邻轨道的电路接收器。同时，还可以检查轨道电路的完好情况，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。

接收器除了接收本主轨道电路频率信号外，还同时接收相邻区段小轨道电路的频率信号。接收器采用DSP数字信号处理技术，将接收到的两种频率信号进行快速变换，并进行判决。

上述“延续段”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轨道继电器执行条件（XG，XGH）送至本轨道电路接收器，作为轨道继电器（GJ）励磁的必要检查条件（XGJ，XGJH）之一。综上所述，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（XGJ，XGJH）的条件下，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小轨道电路信号，向相邻区段提供小轨道电路状态（XG，XGH）条件。

3.2.3 衰耗盘

它主要用于实现主轨道电路、小轨道电路的调整。它会给出发送接收故障、轨道占用表示和发送、接收用+24 V电源电压、发送供出电压、接收GJ和XGJ的测试条件。

3.2.4 电缆模拟网络

该网络设在室内，按0.5 km、0.5 km、1 km、2 km、2 km、2×2 km六段设计，用于对SPT电缆的补偿，总补偿距离为10 km。

3.3 系统防雷部分

发送端、接受端的防雷：设于模拟网络盘内，实现对从电缆引入雷电冲击的横向、纵向防护；站内电码化设计单独的防雷单元。

对从钢轨引入的雷电冲击进行保护：横向防护设在调谐单元、匹配变压器两端；纵向防护在空心线圈中心线不接地的条件下，防雷单元设在中心线与地线间。

4 系统原理

ZPW-2000A型无绝缘移频轨道电路系统与UM71无绝缘轨道电路一样，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29 m，由空心线圈、29 m长钢轨和调谐单元构成。调谐区对本区段频率呈现极阻抗，有利于本区段信号的传输和接收；对相邻区段频率信号呈现零阻抗，可靠地短路相邻区段信号，防止越区传输，这样便实现了相邻区段信号的电气绝缘。同时，为了解决全程断轨检查，在调谐区内增加了小轨道电路。

ZPW-2000A型无绝缘移频轨道电路将轨道电路分为主轨道电路和调谐区小轨道电路两个部分，并将短小轨道电路视为列车运行前方主轨道电路所属的“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）传给匹配变压器和调谐单元，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，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轨道继电器执行条件通过（XG，XGH）送至本轨道电路接收器，作为轨道继电器（GJ）励磁的必要检查条件之一。本区段接收器同时接收到主轨道移频信号和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吸起，并由此来判断区段的空闲和占用情况。

5 该系统的特点

ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞系统具有多方面的特点：①保持UM71无绝缘轨道电路整体结构上的优势；②解决了调谐区断轨检查的问题，实现轨道电路全程断轨检查；③减少调谐区分路死区；④实现对调谐单元断线故障的检查；⑤实现对拍频干扰的防护；⑥通过优化系统参数，提高轨道电路的传输长度；⑦提高机械绝缘节轨道电路的传输长度，实现与电气绝缘节轨道电路的传输；⑧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，提高轨道电路工作的稳定性；⑨用SPT国产铁路数字信号电缆取代法国ZC03电缆，减小铜芯线径，减少备用芯组，加大传输距离，提高系统技术性能价格比，降低工程造价；⑩采用长钢包铜引接线取代75 mm2铜引接线，便于维修；○11系统中的发送器采用“N+1”冗余，接收器采用成对双机并联运用，以提高系统的可靠性，大幅度减小单一电子设备故障对系统正常工作造成的影响。

6 结束语

ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞系统无论在电气还是在机械绝缘节轨道电路中，比法国UM71轨道电路都有更长的传输距离，在满足了我国0.25～1.5 Ω·km各种道碴电阻道床传输、20～30 km的站间距离和采用国产SPT数字信号电缆等方面要求的同时，还使系统性能价格比大幅度提高。ZPW-2000无绝缘移频自动闭塞系统满足了“机车信号作为主体信号”的要求，为今后铁路进一步安全提速创造了必备条件。

通过查阅大量的资料，学到了很多新的、有用的知识。在对ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞系统的工程设计有了全面了解的同时，也对ZPW-2000A的系统构成有了更深入的认识，基本掌握了ZPW-2000A工程设计的思路、方法和步骤，并让笔者体会到了理论学习和实际工程设计的差异，同时，也培养了严谨、认真、细致的工作态度。这些都为笔者今后的工作打下良好的基础。

〔编辑：白洁〕