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站内25HZ相敏轨道电路叠加电码化

 三生石畔绛珠草 2024-05-01 发布于江西
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在我国铁路信号系统是保证列车行车安全的重要基础设备,其技术水平发展直接影响到了行车安全水平和铁路运输效率。随着信号系统的不断发展提升,在国内现有制式体系下,对于机车信号的连续性要求越来越高,这也促使电码化在全国范围内广泛实施。那么当机车通过车站时,机车信号设备无法接收到站内信息,那么站内就运用25HZ相敏轨道电路叠加电码化的方式来实现信息的连续性(关于25HZ相敏轨道电路的原理请点25HZ相敏轨道电路原理及相关技术分析进行学习,本篇文章重点介绍站内25HZ相敏轨道电路叠加ZPW-2000(UM)系列的电码化。
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第一章:站内轨道电路电码化概述

(1)定义
移频自动闭塞区段,区间采用移频轨道电路,机车信号设备能直接接收移频信息。而站内轨道电路不能发送移频信息,当列车在站内运行时机车信号将中断工作。为了保证行车安全和提高运输效率,使机车信号在站内也能连续显示,需在站内原轨道电路的基础上进行电码化叠加。
站内轨道电路电码化,指的是非电码的轨道电路能根据运行前方信号机的显示发送各种电码。对于移频轨道电路,电码化就是移频化。
(2)分类
电码化有切换方式和叠加方式两种。
切换方式:最初采用固定切换方式,即本轨道电路区段被占用实现移频化时起转换开关作用的轨道发码继电器固定在励磁状态,向轨道发送移频信息,待列车压入下一相邻轨道电路区段后,本区段的轨道发码继电器才落下,恢复原轨道电路。此种方式存在着在某些正常的调车作业或列车折返时己移频化的股道轨道电路不能自动恢复的缺点。
为此,改为采用脉动切换方式的轨道电路移频化。也就是某一轨道区段移频化时,使传输继电器处于脉动状态,当其励磁时向轨道发送移频信息,失磁时将原轨道电路设备接向钢轨,列车出清时轨道电路自动恢复。此方式可以做到移频化电路与车站联锁电路之间的联系最少,从而使各种车站的移频化电路做到基本统一。
叠加方式:将移频轨道电路叠加在原轨道电路上,两种类型的轨道电路由隔离器隔离而互不影响,为叠加方式。
在列车提速的情况下,当列车以较高速度通过站内较短的轨道电路区段时,由于传输继电器有0.6s的落下时间而造成“掉码”,使机车信号不能连续工作,不利于行车安全。因此又出现了预看加方式的站内移频化。
在提速区段,因通过列车运行速度较高,站内正线必须采用预叠加方式移频化,而到发线,由于移频化仅限于股道,且列车运行速度较低可采用叠加方式。
(3)电码化实施范围
① 实施车站股道电码化的范围如下:
a) 列车占用的股道区段;
b) 经道岔直向的接车进路,为该进路中的所有区段;
c) 半自动闭塞区段,包括进信号机的接近区段;
d) 自动站间闭塞区段,包括进站信号机的接近区段;
e) 自动闭塞区段,经道岔直向的发车进路,为该进路中的所有区段;
f) 色灯电锁器车站,一般在股道区段实施电码化。
② 实施车站预叠加电码化的范围如下:
a) 经道岔直向的接车进路,为该进路中的所有区段;
b) 半自动闭塞区段,包括进站信号机的接近区段;
c) 自动站间闭塞区段,包括进站信号机的接近区段;
d) 自动闭塞区段,经道岔直向的发车进路,为该进路中的所有区段。图片
③ 实施车站闭环电码化的范围如下:
a) 列车占用的股道区段;
b) 经道岔直向的接车进路,为该进路中的所有区段;
c) 半自动闭塞区段,包括进站信号机的接近区段;
d) 自动站间闭塞区段,包括进站信号机的接近区段;
e) 自动闭塞区段,经道岔直向的发车进路,为该进路中的所有区段;经道岔侧向的发车进路,为该进路的最末一个区段。
④ 实施车站接发车进路电码化的范围为车站内列车进路的所有区段。
(4)常用的名词术语
① 预叠加电码化:列车进入本区段时,不仅本区段且其运行前方相邻区段也实施的电码化。
② 闭环电码化:具有闭环检查功能的电码化。
③ 入口电流:机车第一轮对进入轨道区段时,钢轨内传输机车信号信息的电流。
④ 出口电流:电码化发送端分路时,钢轨内传输机车信号信息的电流。
⑤ 机车信号钢轨最小分路电流值:地面信号设备发送的机车信号信息被列车轮对分路时的最小电流值。
⑥ 机车信号邻线干扰:相邻线路上的机车信号信息对本线机车信号设备的干扰。
⑦ 机车信号信息:由地面向机车上传递反映线路空闲与进路状况的信息。
⑧ 25HZ轨道电路叠加 ZPW-2000A 移频二线制电码化
25HZ轨道电路:指站内轨道电路制式为25HZ轨道电路。
叠加ZPW-2000A移频:指移频信息源为ZPW-2000A 发送器。不发码时,轨面上只有25HZ轨道电路信息;发码时,25HZ轨道电路信息和移频信息同时发送,叠加在轨道电路通道中及轨面上。
⑨ 二线制:“二线制”与“四线制”是室内外电码化通道使用的两种方式。“二线制”指移频信息和轨道电路信息在室内隔离盒进行叠加,共同通过两根电缆(即轨道电路发送端电缆或接收端电缆)送至室外轨道电路XB箱;
“四线制”指移频信息和轨道电路信息分别各使用两根电缆通道,送至室外后通过室外轨道电路XB 箱内的隔离盒进行叠加,再送至轨面。
⑩ 预叠加发码与占用发码
“预叠加发码”与“占用发码”是移频发码的两种时机。“占用发码”指列车占用该区段时,该区段才开始发码:“预叠加发码” 指列车运行过程中,提前一个区段发码。

第二章:几种电码化类型的分析

电码化大致分为六种类型:固定切换电码化、脉动切换电码化、叠加移频电码化、预叠加移频电码化、车站接发车进路电码化、闭环电码化。
(1)固定切换发码
1988年以前采用的占用固定切换发码方式,即原交流连续式轨道电路移频电码化:
固定切换方式是指在站内每个轨道电路区段都分别设置轨道发码继电器FMJ,平时FMJ处于落下状态,当列车驶入本区段后,由于本区段轨道继电器GJ落下,而使本区段相应的轨道发码继电器FMJ吸起,从而切断了原轨道电路,并同时接入相应的信号电码化发送设备FS,实现对该区段的电码化。其相应的发送时机开始于列车驶入本区段,终止于列车驶入相邻的下一区段。
固定切换点电码化的优缺点:
① 将原本为自动化的轨道电路因实施电码化的缘故而降低到半自动化,从而也降低了车站电气集中的技术水平,并且在控制台上需增设故障表示灯和复原按钮。甚至有时因忙乱或判断不清,车站值班员没有及时按压复原按钮而影响接发列车.
② 为了构成'列车进入下一区段'的逻辑条件,则股道两端相邻的道岔区段也必须装设轨道电路,而在电锁器联锁的车站为了防止向有车线接车,按铁道部规定仅在股道装设轨道电路,因此,这种方式无法在电锁器联锁的车站实现股道电码化。从而限止了移频电码化的实施。
(2)脉动切换电码化
为了克服“固定切换”方式电码化的缺点,1988年开始采用“脉动切换”发码方式取代“固定切换”发码方式。
“脉动切换”即在发码过程中钢轨方面不是固定接向发码设备,而是脉动接入,时而接发码设备时而接轨道电路设友。
电码化的终止不需靠“列车进入下一区段”,可由本身的空闲”条件实现。具体原理如下:图片
脉动电码化的优点:
① 克服了“固定切换”方式电码化轨道电路不能自动恢复的缺点。
② 克服了不能适用调度集中区段和色灯电锁器联锁车站实施电码化的重大技术缺陷。
③ 在正线接发车进路,所有到发线的股道均能实施电码化。
④“脉动切换”方式联锁条件最少,在旧站现有设备的情况下实施电码化,使其电码化电路实现方式基本统一,便于设计、施工和维修。
(3)叠加电码化
要使机车信号稳定工作,则机车信号接收中断时间应小于机车信号制式允许的最大时间。这就提出了叠加式电码化电路。
叠加发码通过电气隔离设备将轨道电路与电码化并接在一起,使轨道信息的发送、接收和电码化信息的发送,同时接向钢轨,将完成发码所需的时间降低到最小。具体原理如下:图片
叠加电码化的优缺点:
① 设计简单,易于实现。
② “占用叠加发码”方式允许的最大接收中断时间小于0.6s,不影响机车信号正常工作。
③ 当列车速度进一步提高,短区段连续存在时,会影响机车信号的正常工作。
(4)车站接发车进路电码化
进路电码化,就是列车在进路内运行时,机车能连续不断地接收到地面发送的机车信号信息的电码化,它是车站股道电码化的延伸技术。
进路电码化为进一步保证站内行车安全,提高运输效率,减轻司机的劳动强度,实现铁路运输自动化奠定了基础。
由于当时条件所限,致使进路电码化设计复杂、实施闲难,并未在全路推广使用。
(5)预叠加移频电码化
随着列车运行速度的提高,其制动更加困难,因其要求的制动距离是与速度的平方有关,冒进信号的可能性加大;故提速区段对机车信号的要求更高,
1999年铁路提速140km/h后,传统的站内电码化占用脉动切换电路和占用叠加电路已不适应列车提速对机车信号正常运用的要求,站内正线区段机车信号掉码问题明显增加,尤其在短区段更为严重,对提速列车造成一定的安全隐患。具体原理如下:图片
预叠加移频电码化类型:
① 480轨道电路预叠加8、18信息移频电码化。
② 480轨道电路预叠加ZPW-2000系列移频电码化(分两线和四线制)。
③ 25Hz相敏轨道电路预叠加8、18信息移频电码化。
④ 25Hz相敏轨道电路预叠加ZPW-2000系列移频电码化(分两线和四线制)。
⑤ 非电气化区段25Hz相敏轨道电路预叠加ZPW-2000系列移频电码化(分两线和四线制)。
(6)闭环电码化
2004年以前实施的站内电码化由于是两个技术叠加的合成存在两层皮问题,系统发出的机车信号信息仅仅是叠加在轨道电路上,而其信息是否确实发送到了轨道上,并未得到有效的检测。随着列车运行速度进一步提高,靠地面信号机的显示已不足以保证行车安全
目前的叠加预发码只能做到逐段闭环检查,不满足全部进路检查的需求。解决这一问题的办法,就是对站内电码化发码电路实现闭环检查(报警),有条件时可纳入联锁。
闭环电码化的类型:
① 480轨道电路叠加ZPW-2000闭环电码化(分两线和四线制)
② 非电气化区段25 Hz相敏轨道电路叠加ZPW-2000闭环电码化(分两线和四线制)。
③ 电气化区段25 Hz相敏轨道电路叠加ZPW-2000闭环电码化(分两线和四线制)。

第三章:站内轨道电路预叠加电码化电路分析

固定切换发码方式的电码化会造成轨道电路不能自动恢复。提速后,现场大量运用的脉动切换发码方式的电码化又暴露出机车信号掉码的问题,造成机车信号显示不稳定,不能满足提速列车的要求。叠加电码化也同样存在一样的问题。因此在我国铁路上,自动闭塞的区段,现存最多的就是预叠加及叠加方式,主要有以下原因:
采用“预先叠加发码”的发送盒有两路独立输出,分别通过各轨道区段的条件进行叠加。每路发送供电时机始于上一段轨道占用,止于下一段轨道占用,在任一瞬间均有相邻的两个区段同时发码,一个是本区段的,另一个是下一个区段的。分别由发送盒的两路输出通过相应条件发往轨道,对下一个区段实现了“预先叠加发码故此方式在发码时间上能确保无中断。
(1)预叠加系统的设计原则及技术要求
车站正线采用“逐段预先叠加发码”方式,到发线股道采用“占用叠加发码”方式。
国产移频发送设备载频设置:下行方向为750Hz,上行方向为650 Hz。
ZPW-2000发送设备载频设置:下行方向为1700Hz,上行方向为2000 Hz。
自动闭塞区段正线采用双套设备的预叠加电码化,侧线股道采用单套设备的占用叠加电码化。
半自动闭塞区段正线采用双套设备的预叠加电码化,侧线股道采用单套设备的占用叠加电码化。接近区段可采用与电码化相应的自动闭塞轨道电路。
(2)二线制25Hz相敏轨道电路预叠加电码化
二线制移频信息与25Hz信息合用二芯星绞电缆(对绞线使用),四线制电码化时,25Hz信息使用一对普通电缆芯线,而移频信息要增加二芯星绞电缆(对绞线使用)。为了节省电缆,探讨使用二线制方案。根据电子元器件故障——安全原则,对二线制方案进行研究试验。具体电路如下:图片
通过反复试验,证明25Hz相敏轨道电路叠加UM71二线制电码化器材对25Hz相敏轨道电路影响较大,特别是对JRJC-666/345继电器的相角影响很大。
25Hz相敏轨道电路叠加UM71二线制电码化在元件故障时,分路变坏。
(3)四线制25Hz相敏轨道电路预叠加电码化
在进行25Hz相敏轨道电路叠加电码化电路探讨时,进行二线制、三线制、四线制的探讨,电码化经过方案比选、器材研制、室内试验、理论计算、试验站试验、扩大使用、专家测试、部级技术审查、器材支术转让、推广使用等一整套科研程序,使四线制成为较好的站内电码化制式。
电气化区段四线制25Hz相敏轨道电路预叠加电码化电路如下:图片
自1994年广深线站内电码化开通到目前已在7000多公里铁路线上运营。实践证明:
① 四线制电码化对原25 Hz相敏轨道电路、50Hz交流轨道电路影响最小。
② 满足 TVM300、LSK列车控制系统以及通用型机车信号等机车信号入口短路电流的要求。现场测试机车入口电流最小值大于 0.6A。
③ 列车通过车站时,机车上的机车信号及自动停车设备工作稳定可靠。

第四章:总结

由于实际运输过程中,地面电码化故障,司机通常采取停车处理。叠加、预叠加电码化存在的问题:
叠加、预叠加电码化与轨道电路属于“两张皮”,即电码化故障(如发送器、通道等)轨道电路能正常工作,故延后了故障发现及排除的时间,影响运输效率。相比一体化轨道电路,又增加隔离盒等故障点。复杂站场很难实现全进路发码,对于C2等制式有一定缺陷。由于文章篇幅问题,后期文章中会对电码化电路的实现原理等进行介绍和讲解。

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