2005培训教材[15]--移频自动闭塞及列车超速防护系统(7)

2019-01-27 17:08

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过试验和理论计算,无绝缘移频轨道电路若采用这种方式,其滞后恢复距离将不大于0.13倍的轨道电路长度。

4)、需要解决的有关技术问题

与有绝缘移频自动闭塞系统一样,上图所示的无绝缘移频自动闭塞轨道电路除了需要解决移频信号的单边、双边侵入干扰问题和电化区段的工频及其谐波干扰等问题外,还需解决如下主要技术问题:

? 同频干扰信号的防护; ? 相邻区段的干扰防护措施; ? 二次分流问题; ? 电化区段的适应性问题。

(1)同频干扰信号的防护——载频错置、频标识别

有绝缘移频自动闭塞对应每条线路只用两种载频信号交替排列。若推广到上图所示的无绝缘系统,则存在同频信号越区干扰问题。如区段1、3的信号载频都为f1,陷波器2、3分别对f1呈高阻和低阻特性。当列车完全驶入区段3后,受列车轮对的分路作用,区段3送电端发送过来的信号大部分经列车轮对旁路掉了,流经其受电端的信号很小,而区段1的信号也可以经过轮对构成回路,并会在区段3的受电端产生比较高的同载频干扰信号,如果不加识别,区段3的接收设备将会误动,这不符合信号的故障——安全原则。另外,陷波器本身只是一个减少信号越区传输、提高信干比、增强系统可靠性的环节,当陷波器3故障或断线时,它就失去了这种作用,则上述同频信号的越区干扰现象将更加突出。

为了防止同频信号越区干扰,18信息无绝缘采取了两项措施:一是载频错置,解决移频信号谱线重叠问题,二是增加频标信号,即给移频信号再增加一些其他信息特征的办法,进一步予以区分。

频标信号的具体设置方法是:对应移频信号的每一种载频、低频各设两个单频信号(构成一组频标信号),这两个单频信号与相应的移频信号频率相近,即分别落在移频信号上下两个边频带(或过渡带)上。其谱线不能与移频信号的所有谱线和工频及其谐波频点(包括它们的允许偏差范围内的所有频点)重合,即频标信号的唯一性。为了不影响机车信号的正常工作,还要求频标信号的能量不能太大。

由于频率相近,故频标信号具有与移频信号同传输距离的优点。

以下行线载频550Hz和750Hz为例,增加频标信号后,载频550Hz分为550Hz(1)和550Hz(2)两种,750Hz分为750Hz(1)和750Hz(2)两种,频谱排列按照550Hz(1)、750Hz(1)、550Hz(2)、750Hz(2)、550Hz(1)、??。交替分布后,相邻同载频同频标信号的间隔(从送电端到受电端)正向传输由3个区段扩大到5个区段、反向传输由1个区段扩大到3个区段。如果陷波器的衰耗隔离度高、一个陷波器就可以将同载频同频标的干扰信号控制到安全值以下,则采用这种频谱排列方式后,同载频同频标干扰信号经过多个轨道区段的自然衰耗和陷波器的多次强制衰耗

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铁四院通号处2004年新员工培训教材 《移频自动闭塞及列车超速防护系统》 后(即使有一个陷波器故障),一定能控制到可忽略不计的程度。

因此,移频发送设备不仅要输出移频信号,还要输出对应的频标信号,另外还要实时监督这两种信号是否同时输出并都符合指标要求,如果输出信号不全或不符合指标要求,应能立即切断输出。

(2)相邻区段的抗干扰防护——带通滤波、频谱分析

由于发送点的信号可以沿钢轨双向传输,故任一区段的接收信号都会受到相邻区段发送信号的强烈干扰,其干信比远大于1,为了让接收设备能可靠工作,需采取两个措施:一是在接收设备的前级增加一个滤波器,将邻频干扰信号滤掉,二是在接收设备内部采用DSP数字信号处理技术,用频域分析准确识别有效信号。

(3)二次分流及其防护

上图所示无绝缘轨道电路在列车正常追踪时不存在死区段问题,但在紧追踪时因二次分流会出现死区段问题,即二次分流问题。以区段2为例,所谓二次分流,是指前后两列列车分别位于受电端cd的两侧,而且前行列车轻,mn点的分路效果差,后续列车重,ab点的分路效果好,当mn和ab离cd一定距离时,电流传感器1、2仍能感应出足够大的信号f2,使得区段2的接收设备失去监督作用。

最坏情况下,由二次分流造成的死区段长度是这样确定的:先在区段2靠近cd点处用0.06Ω标准分路电阻分路,轨道继电器落下后,再在cd点处用0 Ω短路,如果继电器吸起,则0.06Ω最远分路点至cd点的最大距离为死区段长度。死区段位于滞后恢复区内。实际的死区段长度与信号频率、cd点端阻抗、前后列车实际分路电阻值等因素有关,是一个变化值。

通过理论计算和实际测试表明,二次分流造成的死区段长度远小于滞后恢复长度,由于滞后恢复区有信号机红灯防护,故实际正常运行中并不具备后续车辆跟踪形成二次分流的条件。此外,18信息无绝缘移频自动闭塞轨道电路还首创活动门槛技术,使二次分流死区段长度控制在5m以内,小于一个最短列车长度,从而彻底解决了行车安全问题。

(4)电化区段的适应性

在电气化区段,无绝缘移频自动闭塞系统不仅要解决工频及其谐波干扰问题,还要解决钢轨牵引电流的疏通问题。对于前一个问题,有绝缘系统已经得到了解决,其措施完全可以移植到无绝缘系统中。另外,前面已经论述过,设置两个电流传感器也可克服钢轨中的平衡牵引电流所造成的电化干扰。对于后一个问题,由于钢轨牵引电流主要能量分布在低频(如150Hz以下),因此系统设计时可以让发送变压器的轨道侧对低频呈低阻抗特性,通过发送变压器的轨道侧线圈来平衡两钢轨的不平衡电流。

3、工作原理及其故障——安全措施

18信息移频自动闭塞系统及其单盒的工作原理、故障——安全措施与有绝缘系统相同。

作者:石先明

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复习思考题

1、 2、 3、 4、

简述18信息无绝缘移频自动闭塞系统的构成、主要特点。 电流接收方式有何优点? 何谓同频干扰,如何防护? 何谓二次分流,如何防护?

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铁四院通号处2004年新员工培训教材 《移频自动闭塞及列车超速防护系统》

作者:石先明

第六章、UM71无绝缘移频自动闭塞系统 第一节、谐振式无绝缘轨道电路原理

1、电气绝缘节头的构成原理

1)机械绝缘节头与电气绝缘节头的的比较——对偶原理

上图中的机械绝缘节头对偶电路实际上就是谐振式电气绝缘节头的构成原理。但实际上是不可用的(虽然满足了电气隔离要求,但不能满足能量传输要求)。

2)一个可用的电气绝缘节头应具备的特征:

(1) 电气绝缘节头隔离性要好,界限必须分明,隔离区段的长度应尽量短; (2) 电气绝缘节头的死区段应尽量短;

(3) 相邻轨道电路间应无信号干扰,或虽然存在干扰信号,但不影响本轨道电路的正常工作; (4) 轨道电路的独立性要强,相邻轨道电路分路,不能影响本轨道电路的正常工作; (5) 分路灵敏度要高; (6) 信号传输效率要高;

(7) 轨道电路要有足够的传输长度; (8) 设备应简单可靠。 3)电气绝缘节头举例

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上图中,L1、C1构成的串联电路谐振于f1,故对电气绝缘节左边轨道区段的f1信号呈短路状态,不让其侵入右边轨道区段。

同理,L2、C2构成的串联电路谐振于f2,故对电气绝缘节右边轨道区段的f2信号呈短路状态,不让其侵入左边轨道区段。

另外,L1、C1与C0构成并联电路在频率f2处呈容性,再与钢轨电感Lr构成并联电路又正好谐振于f2,对电气绝缘节右边轨道区段的f2信号呈高阻状态,有利于f2信号的传输。

同理,L2、C2构成并联电路在频率f1处呈容性,再与钢轨电感Lr构成并联电路又正好谐振于f1,对电气绝缘节左边轨道区段的f1信号呈高阻状态,有利于f1信号的传输。

第二节、UM71无绝缘轨道电路原理

1、UM71电气绝缘节头

上图中,电气绝缘节头增加了一个空心线圈SVA(电感性元件),其作用有三: (1) 可以提高并联谐振阻抗(从1.5Ω提升到2.0Ω),增强信号传输性能; (2) 在电化区段,可以起到平衡牵引电流并为牵引电流提供回流连接之用。 (3) 在电化区段,实现等电位,保证维修安全。

2、UM71轨道电路结构

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