号的时间),从a点后退半个列车长度布置通过信号机847。
然后从847信号机后退半个列车长度作一点a’ ,从a’ 向前间隔8min时间作一点b,从b点后退半个列车长度设置通过信号机915。
由图6—2—9可知,847和915两架通过信号机之间的间隔时间大约为7.2min,将此时间三等分,得2.4min。然后,由847信号机向B站方向每隔2.4min设一架通过信号机,于是分别得出867和891两架通过信号机。
再从891信号机前移半个列车长度作一点c,从c点向A站方向后退8min得到c’ 点,从c’ 点向B站方向移半个列车长度设通过信号机829。
从867信号机后退半个列车长度作d点,从d点向B站方向间隔8min作出d’ 点,然后从d’点后退半个列车长度设信号机937。其余通过信号机的设置方法以此类推。 当下行区间通过信号机设置完后,开始设置上行方向通过信号机。 若A站为通过站,则按间隔三个闭塞分区设置通过信号机。 当区间通过信号机按上述方法设置后,应根据区间通过信号机设置原则和检查方法进行检查和调整。
(2)区间通过信号机的检查和调整
①闭塞分区长度的检查。在初步确定通过信号机的位置后,应检查闭塞分区的长度。首先检查闭塞分区的长度是否超过轨道电路的极限长度。应根据具体情况,尽可能将信号机位置进行调整,以满足轨道电路对长度的要求。
对短的闭塞分区,尤其是下坡道的闭塞分区,应进行制动距离检查。制动距离是列车自开始制动到停车为止所运行的距离。检查制动距离的方法一般采用制动扇形曲线。
②列车起动坡道的检查。对设在上坡道上的通过信号机,应进行列车启动坡道的检查。若列车在通过信号机前停车后启动困难时,即信号机设在超过启动坡道的上坡道时,在通过信号机上必须附设容许信号。列车的启动坡道可按列车的牵引特性计算,也可用下列经验公式进行概算。
对超过限制坡道的动力坡道,因为列车要越过这种坡道,必须利用动能闯坡,所以在动力坡道和动力坡道前面的线路上影响动能闯坡的地点一般不允许设置通过信号机。本例中的825号和931号信号机设置了容许信号。
③中间站的列车进站运行时隔的检查。中间站的列车进站时隔是为了检查续行列车进站时,是否会因前行列车进站后,由于来不及准备进路而影响续行列车进站。检查方法通常采用进站停车速度曲线上的时间点及进站信号机前方的第一架通过信号机的位置而求出。 进站运行时隔求出后,与自动闭塞设置区间通过信号机时隔相比较,应满足进站运行时隔小于或等于区间运行时隔。
若求出的运行时隔大于设置区间通过信号机的追踪列车运行时隔,应把进站信号机前方的第一架通过信号机向车站方向移动,但其闭塞分区不能小于1200m。
按照上、下行信号机并置的要求,以及经过以上检查调整后,本例的下行通过信号机如图6-2-9实线所示。图中为了考虑并置,在931信号机与下行进站信号机之间增加了一架通过信号机。
(3)现地勘察
从理论上对通过信号机的位置确定后,还必须进行现场勘察。现场勘察采用试验车沿区段进行检查的方法,对观察信号机的位置能否得到规定的运行时隔,通过信号机是否装在易
于造成列车断钩、脱钩的地点,是否有良好的嚎望条件等进行实地勘察。最后会同有关部门共同确定通过信号机的位置。
第三节 WG—21A型和ZPW—2000A型自动闭塞
WG—21A型无绝缘自动闭塞和ZPW—2000A型无绝缘自动闭塞是在UM71型无绝缘自动闭塞的国产化的基础上,采用单片微机和数字信号处理技术而研制的。它们具有较高的技术水平,是今后一个时期重点发展的自动闭塞制式。 一、UM71型自动闭塞简介 (一)UM71型自动闭塞简况
UM71型自动闭塞是应用于法国高速铁路的自动闭塞设备,它具有成熟、稳定、可靠的特点。我国铁路自1989年引进UM71型自动闭塞后,已在京广、广深、沈山、京山等铁路干线使用。实践证明,系统运用良好,设备故障率低,工作安全、可靠,日常维修工作量小,能做到轨道电路的一次调整。
UM71型自动闭塞信息量大,能满足速差式自动闭塞和超速防护的需要:具有抗1000A牵引电流和100A钢轨不平衡电流电气化干扰的能力;防雷性能好;在轨道电路传输区段内具有较均衡的传输特性和断轨检查功能:并能满足双线双向自动闭塞的技术需要。
UM71的U意为通用,M意为调制,71是研制年份。它采用谐振式无绝缘轨道电路,以谐振构成电气绝缘节,取代了机械绝缘。UM71为移频制式,其载频为1700Hz、2000Hz、2300Hz、2600Hz,频偏±11Hz,低频从10.3Hz到29Hz按等差数列每隔1.1Hz一个,共18个。
(二)UM71型自动闭塞的技术优势
UM71型自动闭塞具有一系列明显的技术优势,诸如: 1.实现了轨道电路的无绝缘化
由于采用谐振式电气绝缘,两相邻轨道电路具有极高的转移系数,使它们界限分明,有效防止了越区传输。以电气绝缘节取代了机械绝缘节,满足了电气化牵引和无缝线路对无绝缘的要求。
2.频率选择合理,抗干扰能力强
选择较高的载频频率,远离50Hz牵引电流的谐波,因而谐波干扰量小,载频频偏较小,调制系数小,信号能量集中在中心载频附近,对邻线和相邻区段的干扰有较强的抑制能力。 3.具有良好的轨道电路传输性能
由于轨道电路加装补偿电容后趋于阻性,就大幅度抵消了钢轨电感对信号传输的影响,改善了轨道电路信息的传输条件,减小了送、受电端钢轨中的电流比,改善了接收器和机车信号设备的丁作条件。当道碴电阻从标准值至“田”间变化时,对接收端信号变化幅度影响小,系统工作较为稳定。
4.可实现电气分离式断轨检查
主轨道电路具有断轨检查功能,进一步提高了安全性。 5.对电气化区段适应能力强
能充分满足1000A牵引电流、100A钢轨不平衡电流条件下正常丁作的要求。钢轨对地产生不平衡电位时,对轨道电路的影响较小。 6.可实现双方向运行
不需另外增加设备便可实现正方向和反方向的自动闭塞方式。 7.可取消地面信号机
能给机车信号提供连续、可靠的信息,为机车信号作为主体信号创造了条件,从而可取
消地面信号机。
8.可实现轨道电路酌一次调整
根据不同情况的轨道电路,调整发送器、接收器的不同电平,可准确地实现轨道电路的一次调整,遇晴、雨天不用再调整。 (三)UM71型自动闭塞存在的问题
在UM71型自动闭塞的使用过程中,也发现其存在以下不足之处: 1.安全方面的问题
(1)调谐区无断轨检查功能
两轨道电路之间的26m调谐区,在不利条件下,任意点断轨均无法检查。 (2)调谐区分路死区长
在不利条件下,26m调谐区分路死区长20m。只得规定,调谐区内禁止轻型车和小车停留。
(3)调谐单元断线得不到检查
若本区段轨道电路发送端谐振单元断线,由于“零阻抗”的丧失,则相邻区段接收的信号向本区段扩散传输,使断线得不到检查。同样,本区段轨道电路接收端谐振单元断线,也造成相邻区段发送的信号向本区段扩散,使断线得不到检查。
(4)接收设备对7-34Hz范围内非18种标准低频信号以外的频率无防护能力。 (5)对拍频信号,接收设备采用的斜率鉴频方式无防护能力。 2.传输方面需改进之处
(1)谐振单元的参数与凋谐区26m长的60kg/m钢轨的参数失配。
(2)在1.0Ω km道碴电阻条件下,电缆与钢轨匹配连接也处于失配状态。
(3)对于钢轨电感的补偿,补偿电容的选择不能满足1.0Ω km道碴电阻的要求。 (4)轨道电路传输长度被限制在7.5km,不能满足站间距离l0km的要求;且必须采用Φ1.13mm线径的电缆,系特殊制造,造价高。
(5)调谐单元,空心线圈至钢轨的引接线采用截面70mm2,长3m和1.25m的铜线,不利于养路作业,易造成损坏和丢失。
(6)对存在电气一机械绝缘节的轨道电路(如邻接车站的接近、离去区段)采用简单 的调谐单元、空心线圈并联方式,恶化了特性,降低了轨道电路的传输长度。
这样,对于电气一电气绝缘节(JES--JES),在道碴电阻1.0—∞Ω km时轨道电路传输长度900m,1.2—∞Ω km时为1l00m,1.5—∞Ω km时为1500m。对于电气一机械绝缘节(JES~BA//SVA)则分别为800m、900m和1050m。由于轨道电路传输长度不够长,就加大了自动闭塞的工程投资。
此外,UM71型自动闭塞采用分立元件和小规模集成电路,在技术上已不先进。
为此,在进行UM71型自动闭塞国产化,消化吸收国外先进技术的基础上,充分发挥它的技术优势,克服它的不足,采用微机技术和数字信号处理技术,对其进行改进并予以提高,就构成了具有自主知识产权的新一代无绝缘移频自动闭塞——WG—2lA型和ZPW—2000A型自动闭塞。
二、谐振式无绝缘轨道电路
(一)谐振式无绝缘轨道电路构成和工作原理 谐振式无绝缘轨道电路由设于室内的发送器、接收器、轨道继电器和设于室外的调谐单元BA、空心线圈SVA、带模拟电缆的匹配变压器TAD—LFS及若干补偿电容组成,原理图如图6—2—10所示。
两个调谐单元BAl,与BA2间距离26m,空心线圈SVA位于BA1、BA2的中间。Bal、BA2、SVA及26m长的钢轨构成电气调谐区。电气调谐区又称电气绝缘节,取消了机械绝
缘节,实现了相邻轨道电路的隔离。
电气绝缘节原理图如图6—2—11所示。调谐单元BA是电气绝缘节的主要部件。相邻轨道电路的载频不同,BA的型号电不同。BA1型由L1、C1构成,BA2型由L2、C2、C0构成。图中,BAl的本区段是1G,相邻区段是3G;而BA2的本区段是3G,相邻区段是1G。
电气绝缘节的绝缘原理是利用谐振来实现的。当载频确定后,选择BA1及BA2的参数,使本区段的调谐单元对相邻区段的频率呈串联谐振,只有百分之几欧姆的阻抗(称为“0阻抗”),移频信号被短路;而对本区段的频率呈容抗,与26m钢轨的电感和SVA的电感配合产生并联谐振,有2~2.51Ω的阻抗(称为“极阻抗”),移频信号被接收,这样,某种载频的移频信号只能限制在本区段传送,而不能向相邻区段传送,没有机械绝缘节就像有绝缘节一样,构成了电气隔离。
在图6—2—11中,通过选择BA1和BA2的参数,使BA1对相邻区段3G的移频信号呈串联谐振,使3G的移频信号在BA1,处被短路。对3G的移频信号,BA1不能接收,而且阻止其向左传送。同时,BA1对本区段1G的移频信号呈容性,与26m长的钢轨和SVA的电感相配合,产生并联谐振,使1G的移频信号能向左传送或被接收。同理,BA2对相邻区段1G的移频信号并串联谐振,1G的移频信号在BA2处被短路,不能接收,也不能向右传送;BA2在26m长的钢轨和SVA的电感配合下,对本区段3G的移频信号产生并联谐振,能向右传送,或被接收。
电气调谐区长26m,是轨道电路的“死区段”,在“死区段”内失去对车辆占用的检查。这个“死区段”对列车的正常运行没有妨碍,也不影响机车信号的连续显示。只是短于26m