高速铁路行车自动闭塞技术(4)

2019-06-17 12:07

的轨道车或最外轴距短于26m的单机正好停在调谐区内才会造成失去检查的情况。因此,规定调谐区内禁』上轻型车辆和小车停留。 电气调谐区之所以确定为26m,是与轨道电路的载频和频偏的选择、调谐单元元件参数的选择及钢轨材质参数等因素有关,成为UM71轨道电路的“固有问题”。 (二)各部件及其作用 1.调谐单元

调谐单元BA是由电感线圈和电容器组成的二端网络。它共有四种型号:V1F1、V2F1、VlF2,V2F2,其中,V1F1和V2F1称为F1型,又称BA1型,由L1、C1两个元件构成,分别用于上、下行频率较低的载频(1700H,和2000Hz)。V1F2和V2F2称为F2型,又称BA2型,由C0、L2、C2三个元件构成,分别用于上、下行线频率较高的载频(2300Hz和2600Hz)。

四种型号凋谐单元的电感、电容元件参数不同。

调谐单元BA设于一个白色聚酯盒内,盒的尺寸为355mmx270mmx88mm,安装在轨道旁的基础上。为防止热胀冷缩造成元件参数漂移及外力损伤,BA内部器件被塑胶密封。BA通过带绝缘护套的多芯铜线与两根钢轨相连,多芯铜线至两侧钢轨长分别为3m和1.25m。为提高可靠性,通常采用两根铜线,—根焊在轨底上,另一根用塞钉连接在轨腰上。 2.空心线圈

空心线圈SVA山直径1.53mm的19股铜线绕成,无铁心,带有中间抽头。单圈可通过200A电流,全圈可通过100A电流。

SVA主要用来平衡两根钢轨间的不平衡牵引回流。SVA对钢轨中的50Hz牵引回流及其奇次谐波是l0mΩ左右的电抗,可视为—条短路线,两根钢轨间存在的不平衡回流经SVA短路后,将不复存在。如图6—2—12所示,设I1、I2有100A不平衡电流,由于空心线圈的短路作用,则I3 = I4 = (I1 + I2)/2 = 450A。这就对牵引回流起到平衡作用,减小了工频及其谐波对轨道电路的干扰。

由于空心线圈没有铁心,不存在较大电流下磁路饱和的问题,使平衡效果更好。 SVA设在电气调谐区中间,还有以下作用: ①参与和改善调谐区的工作

在电气调谐区内,SVA的感抗值(在1700-2600Hz范围内,为0.35-0.54Ω)与26m长的钢轨的电感值一起参与对本区段频率呈并联谐振,而不是简单的分路电抗。由于SVA的存在,为谐振回路提供了一个合适的品质因数Q值,保证了调谐区的稳定工作。 ②保证维修安全

在实际使用中,每隔一定距离,上、下行线路间的两个SVA中间抽头连在一起并接地,即进行等电位连接。这样,可平衡上、下行线路间的不平衡牵引回流,还可保证维修人员的安全。

③作扼流变压器用

在道岔弯股绝缘两侧各安装一个空心线圈,将两线圈的中间抽头连接可作为扼流变压器

使用,如图6—2—13所示。

SVA设在一个白色聚酯盒内,盒的尺寸同BA。其参数为:电感值33.5μH土1μH,电阻值18.5mΩ±5.5mΩ,对50Hz交流感抗为10.5mΩ。 SVA通过螺栓固定在轨道旁的基础上,与钢轨的连接同BA。 3.带模拟电缆的匹配变压器

带模拟电缆的匹配变乐器TAD—LFS的作用是实现轨道和电缆的阻抗匹配,保证最佳传输效果。同时,为解决各信号点离信号楼距离不同导致电缆长度不等使轨道电路参数不一致而调整闲难的问题,设有模拟电缆。模拟电缆与匹配变压器设在同一个TAD—LFS白色聚酯盒内,尺寸同BA。通常TAD—LFS盒和BA盒在一个基础上进行双体连接。 匹配变压器变比为1:7,钢轨侧为1,兼有升压和降压作用。

模拟电缆有0.5km、1km、2km、4kmM级,同一轨道电路的送电端和受电端距信号楼的电缆长度均补充至7.5km。

盒内的对称电感,可用于抵消电缆的容性,改善传输效果;当列车在信号点处分路时,对移频信号限流,保护了匹配变压器。电感采用对称连接,有利于防雷。 盒内还有一个防雷器件和两个隔直电容。 4.补偿电容

UM71轨道电路在钢轨中传输的移频信号频率较高,钢轨相当于一个感性负载,呈现较高的电感量(1.4mH/m),使信号衰减较快,影响了轨道电路的传输长度。为了抵消钢轨的感性,保证轨道电路的传输距离和机车信号的可靠工作,需分段加装补偿电容。

电容的补偿原理可理解为将每补偿段电感L与电容C视为串联谐振,如图6—2—14所示。在补偿段入口端a、b可看作一个趋于阻性的负载R,在出口端即可获得较高的输出电平。

加装补偿电容后呈阻性,就改善了轨道电路的传输性能,减小了送、受电端钢轨电流比,保证了轨道电路入口端的信干比,改善了接收器和机车信号的工作条件。加装补偿电容后还有利于断轨状态的检查。

为简化补偿工作,每隔100m设一个补偿电容。根据分析计算和实际使用,补偿电容的电容量选为33μF,谐振点约为2430Hz。

补偿电容为圆桶形,直径50mm,高115mm。补偿电容带有两条多股铜线和其他金属线扭绞而成的引接线。引接线上涂长效防腐剂,并带绝缘护套。引接线端头通过塞钉与钢轨相连。补偿电容置于线路中间,原与轨枕相靠或在两轨枕之间,与道碴相平。这样不便于维修,引接线易折断。后来将补偿电容固定于水泥槽内,将连接线固定于轨距杆内再连至钢轨,就保证了它的完整性。

补偿电容是否完整,直接影响到UM71型轨道电路的调整状态,事关行车安全,必须保证它的完好状态。

图6—2—15为一个电气绝缘节的室外设备连接图。

三、WC—21A型无绝缘自动闭塞

WG—21A型无绝缘自动闭塞(W——无绝缘;G——轨道电路:21——21世纪;

A——第一阶段)是在UM71自动闭塞的基础上,保留其技术优势,利用单片微机和数字信号处理技术实现移频信号的发送、接收和设备的检测,取代了由分立元件组成的,较落后的技术,形成具有自主知识产权的新一代国产移频自动闭塞。WG—2lA可完全替代UM71,它的接收器的抗干扰性能还超过了UM71。

WG—2lA的轨道电路调谐原理和电气调谐区长度,中心载频、频偏、低频频率,调整方法均与UM71相同,室外设备也完全相同,只是对UM71的室内设备进行了微电子改造。 (一)WG—21A对UM71的改进

WG—2lA利用先进技术对UM71进行以下改进:

1.发送器、接收器四种载频通用,减小了器材种类,降低了工程总造价。

2.发送器采用DDS直接数字合成方式,无需进行方波一正弦波变换,即可生成相位连续的移频正弦信号。发送器还增加了低频及移频测试端子。

3,接收器采用数字信号处理技术,实现了高分辨率、快速的频谱分析计算,增强了抗干扰性能。接收器的执行电路既能驱动UM71使用的NSl.24.404型轨道继电器,又能驱动国产的JWXC—1700型安全型继电器,适用于既有使用UM71设备的线路和新建自动闭塞的线路。

4。发送器和接收器均具有完善的检测功能,并可实现“N十1”冗余。

5。可将原匹配变压器中的电缆模拟网络移至室内组合架,以尽量降低室外设备发生故障的可能性。

(二)WG—21A系统构成

WG—21A系统构成如图6—2—16所示。主要由发送器、接收器、轨道继电器、匹配变压器、模拟电缆盒、调谐单元、空心线圈、电缆、补偿电容等构成。其中发送器、接收器、模拟电缆盒、轨道继电器集中设在室内,其他设备设在室外。 系统可采用单套,也可采用“N十1”冗余方式。 与改变运行方向相结合,可构成双向自动闭塞。

除发送器、接收器、模拟电缆盒系新研制的国产化设备外,其他如ZW BP2型匹配变压器、ZW T1型调谐单元、ZW XK1型空心线圈、CBG1型补偿电容器,均为国产化设备。它们可与原UM71室外设备互换。室内设备对外引线也和原UM71设备相同,它们也可互换,在功能上是完全兼容的。

只是采用将模拟网络盒移至室内组合架的方式时,用国产的ZW HMF/ZW HMJ型模拟网络盒,这与UM71不同。

轨道继电器可采用法国的NS型继电器,也可采用国产JWXC—1700型安全型继电器。

(三)WG—2lA型设备机柜

WG—2lA型设备机柜示意图如图6—2—17所示。每个机柜上可安装10个发送器和10个接收器,以及有关的继电器、熔断器和接线端子。机柜上的测试板有测试塞孔和指示灯。轨道电路被占用或某一接收器、发送器故障时,相应的故障指示灯点亮。机柜设有总报警电路,设备故障后使总报警继电器吸起,予以报警。 (四)WG—2lA型设备原理

WG—2lA型自动闭塞的发送器、接收器与UM71的外形尺寸、安装方式相同,功能相同,只是电路组成不同。 1,发送器

ZW FW型发送器的原理框图如图6—2—18所示。它由两套相同型号的CPU组成最小系统。

两CPU有各自独立的输入单元,以准确判断输入信息。两CPU功能不同,CPU1主要


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