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摘要: 介绍ZPW-2000A无绝缘移频轨道电路室内设备的模拟试验电路, 包括电路构成、原理及适用性分析, 并对模拟试驗中常见故障进行了分析和处理。
关键词: 电路原理、模拟试验电路、故障分析处理
中图分类号：TM13文献标识码：A 文章编号：
Abstract: the article introduces ZPW-2000 A no insulation frequency shift track circuit indoor simulation equipment test circuits, including circuit structure, principle and applicability was analyzed, and the simulated tests common fault analysis and processing.
Keywords: circuit principle and simulation test circuit, failure analysis processing
ZPW-2000A型无绝缘轨道电路设备, 增加了对室外调谐区轨道电路( 短小轨道电路) 的检查功能, 使原针对UM71设备的模拟试验方法不能完全适用。结合从事的京广线自闭改造工程、洛张线自闭改造工程及青阜线自闭新建工程施工中应用的ZPW-2000A型无绝缘轨道电路设备模拟试验实例,系统总结试验电路原理及试验故障分析。该模拟试验电路, 可以对设备、施工质量彻底检验, 其制作及恢复简单, 能对轨道电路实现一次调整。具有广阔的运用空间和前景。
1 模拟试验电路简介
1.1 构成
轨道模拟试验电路基本构成如图1所示。其中, 模拟试验电路由网络接口柜( 或分线柜) 引
出; 电阻采用RXYC-51Ω-25W和RXYC-1kΩ-25W; 发送器发送电平调至10级( 33V) , 电缆模拟网络调至补偿0km, 接收等级按工程实际调整,衰耗盘小轨道不调整( 使用最大衰耗约26kΩ) 。
1.2 原理
图1 轨道模拟试验电路构成图
注: K2、K2 为同一钮子开关的两位
轨道模拟试验电路原理图如图2所示。利用串联电路对电压的分压特性, 使本区段和相邻区段发送器发出的高电平信号, 经各自的串联电路发送至接收端。其中, 本区段发送器( 主轨) 信号f1 , 经R1 与R3 !R4 组成的串联电路至接收端; 相邻区段发送器( 相邻区段小轨) 信号f2 , 经R2 与R3 !R4组成的串联电路至接收端。
合理设置电阻值, 使接收器接收的主轨、小轨信号电压降至其工作范围之内, 以此模拟轨道信号在室外钢轨上的传输。
图2 轨道模拟试验电路原理图
1.3 适用性分析
1. 主轨道。经实际测试, 主轨f1 在接收端衰耗盘“ 衰入1”可得到大于700mV电压。因区间轨道电路区段长度大多在1~1 5km范围内, 只有第1离去等个别轨道电路区段长度小于1km, 但就其接收电平等级的调整范围, 也远大于其主轨200~ 240mV的吸起门限。对满足的接收电平等级可进行如下推导。
因衰耗盘接收电平调整变压器匝比为116：( 1~ 146) ( 即接收电平调整等级数) , 接收器吸起门限取240mV。
此电阻设置理论可满足接收电平大于40级以上的轨道电路, 如接收等级低于40, 则可将其适当提高, 以满足要求。
2. 小轨道。小轨f2 在接收端衰耗盘 衰入1#可得到大于600mV电压, 经衰耗盘总计约26kΩ电阻的衰耗, 至接收器可得到大于90mV的电压,大于接收器小轨道68~81mV的吸起门限。
3. 反方向运行试验。进行区间反方向运行试验时, 此电路可稍做改变, 即将每个分路电阻R3的b点移至电阻R1 的另一侧a点即可, 电路形式与正向时相同。
1.4 电路特点
1. 可完全模拟室外主轨道及小轨道状态, 对轨道电路设备及施工配线质量试验完全、彻底。
2. 接收器接收的主轨道及小轨道信号电压浮动范围小, 对设备无损害, 可实现对轨道电路的一次性调整。针对不同轨道区段, 其接收端输入阻抗R4 值变化范围较小, 且R3 又选用小于R4 的51Ω值, 则R3 !R4 后电阻值的变化范围更加缩小。因此, 在合理选定电阻R1、R2 阻值后, 可固定接收端信号的电压浮动范围, 实现对轨道电路的一次性调整。
3. 有效隔离线路最近的2个同频轨道电路间的相互干扰。根据区间轨道电路频率排列, 线路最近的2个同频轨道电路间隔3个轨道电路区段, 发送器发送的信号经3次大比例的电阻串联网络降压后( 每次降压比例大于20ㄢ) ,至相邻最近同频轨道电路的接收器, 经实际试验测试, 此信号到达相邻同频区段接收端产生的电压为0。
4. 电路制作及恢复简单。因试验时接收电平按实际调整, 模拟网络盘调整为0 ( 实际操作时,试验前电缆模拟网络按工程实际调整, 试验时将其输入、输出端子直接跨接即可) , 衰耗盘小轨道不调整, 使用最大衰耗电阻。因此, 需制作的模拟试验线数量少,减少了试验后拆除及恢复配线的工作量。
2 模拟试验中常见故障分析及处理
2.1 单机调试时, 发送器不工作, “ 发送工作灯”不亮
因发送器核心部件为中央处理器CPU, 工作时首先对其设备自身状态及外部条件进行检测, 条件全部具备后才可正常工作。发送器正常工作所需的外部条件包括: 适合的电源、惟一的载频及类型选择、惟一的低频编码条件选择及功出电平选择。
故障查找程序: 检查发送器电源是否在23.5~ 24.5V范围内发送载频选择条件有且只有1个发送载频类型选择条件有且只有1个低频编码选择条件有且只有1个有功出电平选择条件设备本身故障。
发送器识别外部的各种选择条件, 是依靠采集相应端子的直流24V电平, 所以在查找时, 可使用万用表在发送器插座板侧, 逐一检查各项条件对应的端子是否有直流+ 24V电平。
2.2 单机调试时, 接收器不工作, “接收工作灯”不亮
接收器与发送器一样, 其核心部件也为中央处理器CPU。
工作时首先对其设备自身状态及外部条件进行检测, 全部合格后才正常工作。故障查找程序: 检查发送器电源是否在23.5~24.5V范围内主轨道载频选择条件有且只有1个( 包括主、备机, 下同)主轨道载频类型选择条件有且只有1个小轨道载频选择条件有且只有1个小轨道载频类型选择条件有且只有1个设备本身故障。
查找方法同发送器。另外, 当接收器只用主机( 或备机) 时, 其未使用的备机( 或主机) 的各项选择条件也应加上。
2.3 模拟试验电路连通后, 轨道电路不能实现调整, 即轨道电路总处于“占用”状态
根据实际试验的经验, 原因大都是由于主轨接收电平或小轨接收电平过低, 或配线错误, 或设备故障所致。
轨道电路实现调整的条件如下。
1 接收器接收的主轨道信号电压大于240mV, 且信号频率及类型与其本身选择的频率及类型一致。
2同时收到前方轨道区段接收器送达的“XGJ、XGJH”24V直流电压信号。
3前方轨道区段接收器“XG、XGH”输出直流24V电压信号的条件: 接收器接收的小轨道信号电压大于81mV( 经测量小轨道接收稳定吸起的电压范围为80~180mV) , 且信号频率及类型与其本身小轨道选择的频率及类型一致。
在进行故障查找时, 首先应在衰耗盘测量主轨道接收电平和相邻前方区段接收器送达本区段接收器的XGJ、XGJH电平, 从而判断是主轨道故障还是小轨道故障。主轨道检查流程图如图3所示。小轨道检查流程图如图4所示。如最终确认主轨道、小轨道条件都已具备但轨道电路仍处于“占用”状态, 则只能是接收器本身故障。
3.模拟试验电路应用分析
现我国铁路事业发展日新月异，早期引进的UM71设备及多信息移频设备基本下线，国产ZPW-2000A无绝缘移频设备全面上线使用，特别是高铁全面采用该设备。掌握ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞设备的模拟试验原理，施工中设备试验彻底，不留故障隐患，是一个电务技术员必须具备的基本技能。在具体施工也可以在此原理上改进灵活运用，合理使用电阻，电缆模拟也可提前按实际施工，确保一次就位，一次调整。该试验原理已全面用于我单位施工的ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞工程，其电路制作、恢复简单，得到业内一致推崇，具有广泛的运用空间和前景。
参考文献
1赵自信.ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞技术培训教材【M】 北京: 北京全路通信信号研究设计院,2004.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词: 电路原理、模拟试验电路、故障分析处理
中图分类号：TM13文献标识码：A 文章编号：
Abstract: the article introduces ZPW-2000 A no insulation frequency shift track circuit indoor simulation equipment test circuits, including circuit structure, principle and applicability was analyzed, and the simulated tests common fault analysis and processing.
Keywords: circuit principle and simulation test circuit, failure analysis processing
ZPW-2000A型无绝缘轨道电路设备, 增加了对室外调谐区轨道电路( 短小轨道电路) 的检查功能, 使原针对UM71设备的模拟试验方法不能完全适用。结合从事的京广线自闭改造工程、洛张线自闭改造工程及青阜线自闭新建工程施工中应用的ZPW-2000A型无绝缘轨道电路设备模拟试验实例,系统总结试验电路原理及试验故障分析。该模拟试验电路, 可以对设备、施工质量彻底检验, 其制作及恢复简单, 能对轨道电路实现一次调整。具有广阔的运用空间和前景。
1 模拟试验电路简介
1.1 构成
轨道模拟试验电路基本构成如图1所示。其中, 模拟试验电路由网络接口柜( 或分线柜) 引
出; 电阻采用RXYC-51Ω-25W和RXYC-1kΩ-25W; 发送器发送电平调至10级( 33V) , 电缆模拟网络调至补偿0km, 接收等级按工程实际调整,衰耗盘小轨道不调整( 使用最大衰耗约26kΩ) 。
1.2 原理
图1 轨道模拟试验电路构成图
注: K2、K2 为同一钮子开关的两位
轨道模拟试验电路原理图如图2所示。利用串联电路对电压的分压特性, 使本区段和相邻区段发送器发出的高电平信号, 经各自的串联电路发送至接收端。其中, 本区段发送器( 主轨) 信号f1 , 经R1 与R3 !R4 组成的串联电路至接收端; 相邻区段发送器( 相邻区段小轨) 信号f2 , 经R2 与R3 !R4组成的串联电路至接收端。
合理设置电阻值, 使接收器接收的主轨、小轨信号电压降至其工作范围之内, 以此模拟轨道信号在室外钢轨上的传输。
图2 轨道模拟试验电路原理图
1.3 适用性分析
1. 主轨道。经实际测试, 主轨f1 在接收端衰耗盘“ 衰入1”可得到大于700mV电压。因区间轨道电路区段长度大多在1~1 5km范围内, 只有第1离去等个别轨道电路区段长度小于1km, 但就其接收电平等级的调整范围, 也远大于其主轨200~ 240mV的吸起门限。对满足的接收电平等级可进行如下推导。
因衰耗盘接收电平调整变压器匝比为116：( 1~ 146) ( 即接收电平调整等级数) , 接收器吸起门限取240mV。
此电阻设置理论可满足接收电平大于40级以上的轨道电路, 如接收等级低于40, 则可将其适当提高, 以满足要求。
2. 小轨道。小轨f2 在接收端衰耗盘 衰入1#可得到大于600mV电压, 经衰耗盘总计约26kΩ电阻的衰耗, 至接收器可得到大于90mV的电压,大于接收器小轨道68~81mV的吸起门限。
3. 反方向运行试验。进行区间反方向运行试验时, 此电路可稍做改变, 即将每个分路电阻R3的b点移至电阻R1 的另一侧a点即可, 电路形式与正向时相同。
1.4 电路特点
1. 可完全模拟室外主轨道及小轨道状态, 对轨道电路设备及施工配线质量试验完全、彻底。
2. 接收器接收的主轨道及小轨道信号电压浮动范围小, 对设备无损害, 可实现对轨道电路的一次性调整。针对不同轨道区段, 其接收端输入阻抗R4 值变化范围较小, 且R3 又选用小于R4 的51Ω值, 则R3 !R4 后电阻值的变化范围更加缩小。因此, 在合理选定电阻R1、R2 阻值后, 可固定接收端信号的电压浮动范围, 实现对轨道电路的一次性调整。
3. 有效隔离线路最近的2个同频轨道电路间的相互干扰。根据区间轨道电路频率排列, 线路最近的2个同频轨道电路间隔3个轨道电路区段, 发送器发送的信号经3次大比例的电阻串联网络降压后( 每次降压比例大于20ㄢ) ,至相邻最近同频轨道电路的接收器, 经实际试验测试, 此信号到达相邻同频区段接收端产生的电压为0。
4. 电路制作及恢复简单。因试验时接收电平按实际调整, 模拟网络盘调整为0 ( 实际操作时,试验前电缆模拟网络按工程实际调整, 试验时将其输入、输出端子直接跨接即可) , 衰耗盘小轨道不调整, 使用最大衰耗电阻。因此, 需制作的模拟试验线数量少,减少了试验后拆除及恢复配线的工作量。
2 模拟试验中常见故障分析及处理
2.1 单机调试时, 发送器不工作, “ 发送工作灯”不亮
因发送器核心部件为中央处理器CPU, 工作时首先对其设备自身状态及外部条件进行检测, 条件全部具备后才可正常工作。发送器正常工作所需的外部条件包括: 适合的电源、惟一的载频及类型选择、惟一的低频编码条件选择及功出电平选择。
故障查找程序: 检查发送器电源是否在23.5~ 24.5V范围内发送载频选择条件有且只有1个发送载频类型选择条件有且只有1个低频编码选择条件有且只有1个有功出电平选择条件设备本身故障。
发送器识别外部的各种选择条件, 是依靠采集相应端子的直流24V电平, 所以在查找时, 可使用万用表在发送器插座板侧, 逐一检查各项条件对应的端子是否有直流+ 24V电平。
2.2 单机调试时, 接收器不工作, “接收工作灯”不亮
接收器与发送器一样, 其核心部件也为中央处理器CPU。
工作时首先对其设备自身状态及外部条件进行检测, 全部合格后才正常工作。故障查找程序: 检查发送器电源是否在23.5~24.5V范围内主轨道载频选择条件有且只有1个( 包括主、备机, 下同)主轨道载频类型选择条件有且只有1个小轨道载频选择条件有且只有1个小轨道载频类型选择条件有且只有1个设备本身故障。
查找方法同发送器。另外, 当接收器只用主机( 或备机) 时, 其未使用的备机( 或主机) 的各项选择条件也应加上。
2.3 模拟试验电路连通后, 轨道电路不能实现调整, 即轨道电路总处于“占用”状态
根据实际试验的经验, 原因大都是由于主轨接收电平或小轨接收电平过低, 或配线错误, 或设备故障所致。
轨道电路实现调整的条件如下。
1 接收器接收的主轨道信号电压大于240mV, 且信号频率及类型与其本身选择的频率及类型一致。
2同时收到前方轨道区段接收器送达的“XGJ、XGJH”24V直流电压信号。
3前方轨道区段接收器“XG、XGH”输出直流24V电压信号的条件: 接收器接收的小轨道信号电压大于81mV( 经测量小轨道接收稳定吸起的电压范围为80~180mV) , 且信号频率及类型与其本身小轨道选择的频率及类型一致。
在进行故障查找时, 首先应在衰耗盘测量主轨道接收电平和相邻前方区段接收器送达本区段接收器的XGJ、XGJH电平, 从而判断是主轨道故障还是小轨道故障。主轨道检查流程图如图3所示。小轨道检查流程图如图4所示。如最终确认主轨道、小轨道条件都已具备但轨道电路仍处于“占用”状态, 则只能是接收器本身故障。
3.模拟试验电路应用分析
现我国铁路事业发展日新月异，早期引进的UM71设备及多信息移频设备基本下线，国产ZPW-2000A无绝缘移频设备全面上线使用，特别是高铁全面采用该设备。掌握ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞设备的模拟试验原理，施工中设备试验彻底，不留故障隐患，是一个电务技术员必须具备的基本技能。在具体施工也可以在此原理上改进灵活运用，合理使用电阻，电缆模拟也可提前按实际施工，确保一次就位，一次调整。该试验原理已全面用于我单位施工的ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞工程，其电路制作、恢复简单，得到业内一致推崇，具有广泛的运用空间和前景。
参考文献
1赵自信.ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞技术培训教材【M】 北京: 北京全路通信信号研究设计院,2004.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。