闭环电码化讲义 - 图文

闭环电码化技术

北京全路通信信号研究设计院

2005年4月 北京

前 言

车站电码化技术是保证铁路运输安全的一项重要技术。本书主要介绍ZPW－2000系列站内闭环电码化技术及配套器材的内容，从科研角度，对电码化闭环检查的必要性、关键技术、电路原理和主要设计原则等方面进行了阐述。其中包括非电化牵引区段交流连续式轨道电路（480轨道电路）及25 Hz相敏轨道电路叠加ZPW－2000系列闭环电码化技术。电化牵引区段25Hz相敏轨道电路叠加ZPW－2000系列闭环电码化技术。ZPW－2000系列闭环电码化主要包括下面六种类型：

⒈ 二线制电化区段25 Hz相敏轨道电路叠加ZPW－2000闭环电码化。 ⒉ 二线制非电化区段25 Hz相敏轨道电路叠加ZPW－2000闭环电码化。 ⒊ 二线制非电化区段480轨道电路叠加ZPW－2000闭环电码化。 ⒋ 四线制电化区段25 Hz相敏轨道电路叠加ZPW－2000闭环电码化。 ⒌ 四线制非电化区段25 Hz相敏轨道电路叠加ZPW－2000闭环电码化。 ⒍ 四线制非电化区段480轨道电路叠加ZPW－2000闭环电码化。 本资料只对前四种类型进行详细介绍，另外两种类型可参照执行。

ZPW-2000系列闭环电码化技术

目 录

1

1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7

2

2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7

3

3.1 3.2 3.3

4

4.1 4.2 4.3 4.4

5

5.1 5.2

6 7

7.1 7.2 7.3 7.4

8

8.1

系统简介 .............................................................................................. 1

项目的必要性 ................................................................................................................. 1 研制过程......................................................................................................................... 2 技术审查意见 ................................................................................................................. 3 项目总体设计原则 ......................................................................................................... 4 系统总体设计方案 ......................................................................................................... 4 系统功能描述 ................................................................................................................. 5 主要工作原理 ................................................................................................................. 5

闭环电码化技术条件（暂行） .............................................................. 5

范围 ................................................................................................................................ 5 规范性引用文件 ............................................................................................................. 6 术语和定义..................................................................................................................... 6 总则 ................................................................................................................................ 8 技术要求......................................................................................................................... 8 闭环电码化设备 ............................................................................................................. 9 系统的可靠性和安全性 ............................................................................................... 14

站内叠加ZPW－2000闭环电码化电容计算 ....................................... 15

补偿电容结构特征和技术指标 ................................................................................... 15 设置方法....................................................................................................................... 15 举例计算....................................................................................................................... 16

方案比选 ............................................................................................ 17

并联方式....................................................................................................................... 17 串联方式....................................................................................................................... 19 一体化方式................................................................................................................... 21 结论 .............................................................................................................................. 22

电码化闭环检测系统 .......................................................................... 23

正线电码化的闭环检测 ............................................................................................... 23 到发线股道电码化的闭环检测 ................................................................................... 24

关于空间连续 ..................................................................................... 26 电码化设备的使用环境 ....................................................................... 28

适用环境....................................................................................................................... 28 使用与维护................................................................................................................... 28 贮存 .............................................................................................................................. 28 电码化配套设备的使用 ............................................................................................... 28

ZPW－2000闭环电码化发码设备 ...................................................... 28

ZPW·F型发送器 .......................................................................................................... 29

I

ZPW-2000系列闭环电码化技术

? 轨道电路设备；

? 电码化和轨道电路接口设备； ? 电码化和轨道电路信息传输媒介。

利用轨道电路检查车列的占用，利用闭环检查的电码化通过信息传输媒介－轨道电路、点式信息传送给安装在列车上的车载设备，自动监控列车，确保列车安全、高效地运行。

1.6 系统功能描述

1.6.1 为主体化机车信号提供安全信息传输设备。

1.6.2 地对车安全信息传输设备是实现主体化机车信号的关键设备，设备除满足信息传输的功能需求外，还必须符合信号故障－安全的设计原则，达到可靠性、可用性和稳定性。

1.6.3 实现监测、故障报警的功能。

1.6.4 系统设置维护终端，可实现对系统设备状态的监测、故障报警功能。根据需要，还可为集中监测系统提供必要的监测信息。

1.7 主要工作原理

采用冗余的电码化控制系统，实时监测电码化的完好，不影响站内轨道电路正常工作。为机车信号设备提供安全可靠的地面信息。

集中检测维护机：监测各模块或单元板的故障，故障记录，站内报警，构成局域网，向远端维护站工区，段站传送数据。

2 闭环电码化技术条件（暂行） 2.1 范围

本标准确立了铁路车站电码化的基本原则，是电码化技术研究和工程设计的技术准则。

本标准界定了电码化相关的术语。 本标准适用于铁路车站及枢纽。

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2.2 规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

TB 454-81 铁路信号名词术语 TB 10007－99 铁路信号设计规范 TB 10071－2000 铁路信号站内联锁设计规范 TB 3060－2002 机车信号信息定义及分配

TB/T 3073-2003 铁道信号电器设备电磁兼容性试验及其限值

EC62278 铁路应用：可靠性、可用性、可维护性和安全性（RAMS）规范和说明

IEC61508 电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全

2.3 术语和定义

下列术语和定义适用于本标准。

2.3.1 电码化

由轨道电路转发或叠加机车信号信息技术的总称。

2.3.2 车站股道电码化

车站内到发线的股道及正线实施的电码化。

2.3.3 车站接发车进路电码化

车站内按列车进路实施的电码化。

2.3.4 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。

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2.3.5 闭环电码化

具有闭环检查功能的电码化。

2.3.6 电码化轨道电路

具有轨道电路和电码化双重功能的轨道电路。

2.3.7 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。

2.3.8 出口电流

机车在电码化轨道电路发送端短路时，钢轨内传输机车信号信息的电流。

2.3.9 机车信号钢轨最小短路电流值

地面信号设备发送的机车信号信息被列车轮对短路时的最小电流值。

2.3.10 机车信号灵敏度

使机车信号设备工作（稳定译码）的最小的钢轨短路电流值。

2.3.11 机车信号应变时间

车载信号设备从钢轨线路接收到机车信号新信息开始，到给出相应机车信号显示所需要的时间。

2.3.12 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。

2.3.13 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。

7

2.3.14 载频自动切换锁定

机车信号设备根据地面传递的载频切换信息，实现接收载频的自动切换和锁定。

2.4 总则

2.4.1 闭环电码化系统是由闭环电码化设备和载频自动切换锁定设备构成的系统。设备的研究、设计应按系统考虑。

2.4.2 闭环电码化系统应满足铁路信号“故障-安全”原则。 2.4.3 闭环电码化发码设备应与区间自动闭塞制式一致。

2.4.5 闭环电码化是主体机车信号系统的地面设备，钢轨内应提供正确的机车信号信息。

2.4.6 闭环电码化应采取邻线干扰防护措施。

2.4,7 电气化牵引区段，在钢轨回流为1000 A、不平衡系数10%的电气化区段，闭环电码化设备应正常工作。对于特殊区段，抗电气化干扰的能力应根据实际要求确定。

2.5 技术要求

2.5.1 实施车站闭环电码化的范围

2.5.1.1 列车占用的股道区段。

2.5.1.2 经道岔直向的接车进路，为该进路中的所有区段。 2.5.1.3 半自动闭塞区段，包括进站信号机的接近区段。

2.5.1.4 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；

2.5.2 设计原则

2.5.2.1 电路设计必须满足铁路信号故障－安全的原则。室内故障或室外电缆一处混线时，不应发送晋级显示的信息和向其它区段发码。

2.5.2.2 在最不利条件下，入口电流应满足机车信号的工作需要。

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2.5.2.3 在最不利条件下，出口电流不损坏电码化轨道电路设备。

2.5.2.4 相邻线路的电码化可采用不同的ZPW-2000信号发送载频，由车载设备锁定接收本线载频来防止邻线干扰；当与邻线载频相同或车载设备不能锁定某一载频时，电码化设计时应保证邻线干扰不会造成机车信号错误显示。 2.5.2.5 电码化不应降低原有轨道电路的基本技术性能。

2.5.2.6 已发码的区段，当区段空闲后，轨道电路应能自动恢复到调整状态。 2.5.2.7 列车冒进信号时，至少其内方第一区段发禁止码或不发码。 2.5.2.8 股道占用时，不终止发码。

2.5.2.9 有效电码中断的最长时间，应不大于机车信号允许中断的最短时间。 2.5.2.10 闭环电码化的发码及检测设备应采用冗余设计。

2.5.2.11 闭环检测设备未收到检测信息时，系统报警，条件具备时应关闭防护该进路的列车信号机。

2.5.2.12 闭环电码化发码设备应加装监测装置。 2.5.2.13电码化设计应满足防雷和电磁兼容要求。

2.6 闭环电码化设备

2.6.1 功能

闭环电码化设备根据车站联锁条件及地面信号显示发送机车信号信息，并通过钢轨传输机车信号信息。 2.6.2 构成

闭环电码化系统由闭环电码化和载频自动切换锁定设备构成。

2.6.3 ZPW-2000系列闭环电码化发送和检测设备:载频为1700Hz、2000Hz、2300Hz、2600Hz，载频偏移范围小于1.5Hz。对于1700-1、2000-1、2300-1、2600-1载频偏移应在?1.4?0.1Hz范围内，对于1700-2、2000-2、2300-2、2600-2载频偏移应在?1.3?0.1Hz范围内。

2.6.4 ZPW-2000系列闭环电码化调制频率为10.3 Hz、11.4 Hz、12.5 Hz、13.6 Hz、14.7 Hz、15.8 Hz、16.9 Hz、18 Hz、19.1 Hz、20.2 Hz、21.3 Hz、22.4 Hz、23.5 Hz、24.6 Hz、25.7 Hz、26.8 Hz、27.9 Hz、29 Hz，调制频率的频率偏移应小于0.1Hz。 2.6.5 机车信号信息的定义应符合TB/3060-2002标准，见表1。

9

表1 机车信号的信息定义

序号 信息名称 1 L3 信息定义 准许列车按规定速度运行，表示运行前方5个及以上闭塞分区空闲。 2 L2 准许列车按规定速度运行，表示运行前方4个及以上闭塞分区空闲。 3 4 5 L LU LU2 准许列车按规定速度运行。 准许列车按规定速度注意运行。 要求列车减速到规定的速度等级越过接近的地面信号机，并预告次一架地面信号机显示一个黄色灯光。 6 7 U U2S 要求列车减速到规定的速度等级越过接近的地面信号机。 要求列车减速到规定的速度等级越过接近的地面信号机，并预告次一架地面信号机显示一个黄色闪光和一个黄色灯光。 8 U2 要求列车减速到规定的速度等级越过接近的地面信号机，并预告次一架地面信号机显示两个黄色灯光。 9 U3 要求列车减速到规定的速度等级越过接近的地面信号机，表示接近的地面信号机显示一个黄色灯光，并预告次一架信号机为进站或出站信号机且显示一个红色灯光。 10 UUS 要求列车限速运行，表示列车接近的地面信号机开放经18号及以上道岔侧向位置进路，且次一架信号机开放经道岔的直向或18号及以上道岔侧向进路；或表示列车接近设有分歧道岔线路所的地面信号机开放经18号及以上道岔侧向位置进路。 11 UU 要求列车限速运行，表示列车接近的地面信号机开放道岔侧向位置的进路。 12 HB 表示列车接近的进站或接车进路信号机开放引导信号或通过信号机显示容许信号。 13 HU 要求及时采取停车措施。 10

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H 要求列车立即采取紧急停车措施。 2.6.6 ZPW-2000系列闭环电码化低频信息分配及机车信号显示见表2。

表2 ZPW-2000系列闭环电码化低频信息分配及机车信号显示 序 号 信息名称 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

2.6.7 列车信号开放后，闭环电码化设备应在列车进路中（道岔侧向的接、发车进

L3码 L2码 L码 LU码 LU2码 U码 U2S码 U2码 U3码 UUS码 UU码 HB码 HU码 H码 载频切换码 闭环检测码 低频频率 Hz 10.3 12.5 11.4 13.6 15.8 16.9 20.2 14.7 22.4 19.1 18 24.6 26.8 29 25.7 27.9 无码 无码 机车信号显示 L 绿 L 绿 L 绿 LU 绿黄 U 黄 U 黄 U2S 黄2闪 U2 黄2 U 黄 UUS 双黄闪 UU 双黄 HUS 红黄闪 HU 红黄 H 红 H 红 B 白 备注 11

路的道岔区段除外）提供连续的机车信号信息。

2.6.7.1 站内正线接发车进路、到发线股道应采用与区间同制式的电码化发送设备，实现闭环电码化，向机车提供连续的机车信号信息。

2.3.7.2 经道岔侧向的接、发车进路，道岔区段可不提供机车信号信息。 2.6.8 相邻股道应采用不同载频交错设置。

2.6.9闭环电码化设备应和车站联锁设备结合，闭环电码化故障时应给出表示。 2.6.10为了车载设备实现接收载频锁定或载频自动切换功能，电码化设备应发送正确的载频切换信息码。

2.6.10.1机车收到UU/UUS码后如果接收不到信息，在点白灯前，只接收HU/HUS码；在点白灯后，只接收载频切换信息码。

2.6.10.2车站开放侧向接车进路时，在车载设备接收股道信息前电码化设备应发送载频切换信息码。

2.6.10.3车站开放侧向发车进路时，在列车到达区间前电码化设备应发送载频切换信息码。

2.6.10.4其他进路需要实现车载设备载频自动切换时，电码化设备应发送载频切换信息码。

2.6.10.5 发送载频切换信息码的时间应不小于2s，载频切换信息码的频率、功能应符合表3要求。

表3 载频切换信息码使用

载频及低频 1700-1, 25.7Hz 2000-1, 25.7Hz 2300-1, 25.7Hz 2600-1, 25.7Hz 1700-2, 25.7Hz 2000-2, 25.7Hz 2300-2, 25.7Hz 功能 车载设备锁定接收1700Hz 车载设备锁定接收2000Hz 车载设备锁定接收2300Hz 车载设备锁定接收2600Hz 车载设备切换到接收1700/2300Hz 车载设备切换到接收2000/2600Hz 车载设备切换到接收1700/2300Hz 12

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2600-2, 25.7Hz

车载设备切换到接收2000/2600Hz 2.6.11 ZPW-2000系列闭环电码化，在最不利条件下，入口电流值应满足表4的规定。

表4 ZPW-2000 系列电码化入口电流

载频频率 （Hz） 1700 入口电流 （mA） 500

2.6.12 ZPW-2000系列闭环电码化，在最不利条件下，出口电流值不大于6A。 2.6.13闭环电码化轨道电路机械绝缘节处信号发送设备的连接线应交叉铺设以保证机车信号接收连续。连接线应采用绝缘护套防护，同时不影响轨道电路的正常工作。 2.6.14闭环电码化主要设备应采用冗余结构。主机和备用机都应有工作正常或故障表示。

2.6.15应具用通信接口扩展功能。

2.6.16电源应采用双套电源，一套故障时另一套能保证系统正常工作。 2.6.17载频频谱的排列

2.6.17.1下行正线，咽喉区正向接车、发车进路的载频为1700-2。为防止进、出站处钢轨绝缘破损，-1、-2载频可与区间ZPW-2000轨道电路-1、-2载频交错。正线股道的载频为1700-2。

2.6.17.2上行正线，咽喉区正向接车、发车进路的载频为2000-2。为防止进、出站处钢轨绝缘破损，-1、-2载频可与区间ZPW-2000轨道电路-1、-2载频交错。正线股道的载频为2000-2。 2.6.17.3侧线股道

下行正方向，各股道按下行方向载频2300-1 Hz、1700-1 Hz交错排列。 上行正方向，各股道按上行方向载频2600-1 Hz、2000-1 Hz交错排列。 到发线股道以1700-1 Hz/2000-1 Hz或2300-1 Hz/2600-1 Hz选择载频配置。 2.6.18补偿电容的设置

2.6.18.1当电码化区段超过300 m时，应设置补偿电容

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2000 500 2300 500 2600 450

2.6.18.2发送1700-1、1700-2、2000-1、2000-2载频时，补偿电容采用80μF； 2.6.18.3发送2300-1、2300-2、2600-1、2600-2载频时，补偿电容采用60μF。 2.6.18.4设置方法

补偿电容的安装方法，按照等间距设置补偿电容的方法。其具体方法如下： 等间距 ??L(轨道电路长度)

?(电容个数)数量：Σ=N+A N：百米位数

A：个位、拾位数为0时为0 个位、拾位数不为0时为1

Δ表示等间距长度；轨道电路两端与第一个电容距离为Δ／2。 安装允许误差±0.5m。 2.6.19电缆使用原则

2.6.19.1 1700-1、1700-2、2300-1、2300-2视为同频； 2.6.19.2 2000-1、2000-2、2600-1、2600-2视为同频。 2.6.19.3 同频的发送线对不能同四芯组。 2.6.19.4 同频的检测线对不能同四芯组。 2.6.19.5 同频的发送线对与检测线对不能同缆。

2.6.20 闭环电码化发送和检测设备防雷应采用有自动保护和报警功能的防雷单元。

2.7 系统的可靠性和安全性

2.7.1 闭环电码化设备的可靠性和安全性要求参照IEC62278标准。 2.7.2 闭环电码化设备应符合TB/T 3073-2003电磁兼容标准。

2.2.3 闭环电码化发送设备和检测设备的平均故障间隔时间（MTBF）大于或等于1.5?105h。

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ZPW-2000系列闭环电码化技术

3 站内叠加ZPW－2000闭环电码化电容计算

根据通道参数并兼顾低道碴电阻道床传输，选择电容器容量。使ZPW－2000电码化传输通道趋于阻性，保证ZPW－2000电码化具有良好传输性能，同时尽可能降低对原有站内轨道电路影响。

3.1 补偿电容结构特征和技术指标

3.1.1 结构特征

电容器采用电缆线焊接在电容器内部，轴向分两头引出，把电缆用环氧塑脂灌封，电缆引线的连接方式有两种，一种是两端用锡焊接塞钉，塞钉镀锡；另一种是压接线鼻子，然后用专用销钉与钢轨连接。电容器的外壳材料为黑色ABS塑料。

3.1.2 技术指标

表5 补偿电容技术指标

序1 2 3 项 目 电容容量 损耗角正切值 绝缘电阻 指标及范围 标称值±5% -4≤90×10 ≥500MΩ 备 注 测试频率：1 000Hz； 测试频率：1 000Hz 两极间，直流100V 3.2 设置方法

3.2.1 设置原则

当电码化轨道电路长度超过300 m时，须设置电容补偿。

3.2.2 载频选择

⑴ 限于1700 Hz、2000 Hz 电容容量：80 μF ⑵ 限于2300 Hz、2600 Hz 电容容量：60 μF

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3.2.3 设置方法

补偿电容的安装方法，是按照等间距设置补偿电容的方法。其具体方法如下：

L(轨道电路长度)等间距 ??

?(电容个数)数量：Σ=N+A N：百米位数

A：个位、拾位数为0时为0 个位、拾位数不为0时为1

Δ表示等间距长度；轨道电路两端与第一个电容距离为Δ／2。 安装允许误差±0.5m。

3.3 举例计算

3.3.1 L=900 m

N=9 A=0 Σ=9+0=9 Δ? 9009?100

△ △ △／2 △／2 △ △

图2. 补偿电容布置示意

3.3.2 L=920 m

N＝9 A＝1 Σ=9+1=10 ?? 46 92 92 图3. 轨道电路加补偿电容举例

92010?92

92 92 46

3.3.3 设置参考表

表6

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ZPW-2000系列闭环电码化技术

轨道电路长度 补偿电容个数 L（m） 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 Σ(N+A) 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 设置间隔 △（m） 100 87.5 100 90 100 91.67 100 92.86 100 93.75 100 94.44 100 轨道电路长度 补偿电容个数 L（m） 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350 1400 1450 1500 Σ(N+A) 10 10 11 11 12 12 13 13 14 14 15 15 设置间隔 △（m） 95 100 95.45 100 95.83 100 96.15 100 96.43 100 96.67 100 4 方案比选

4.1 并联方式

道旁设备 电码化 闭环检查 电码化 闭环检查 电码化 闭环检查 电码化 闭环检查 电码化发送设备II 电码化发送设备I 电码 化检 测设 备 图4. 并联式闭环检测电码化系统框图

17

图5.

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ZPW-2000系列闭环电码化技术

第一 轮对 AG BG BG1 AG1 BG2 XB AG2 图6. 钢轨绝缘处钢丝绳的处理示意图

4.2 串联方式

道旁设备 道旁设备 道旁设备 道旁设备 道旁设备 电码化 闭环检查 电码化 闭环检查 电码化发送设备II 电码化检测设备 图7. 串联式闭环检测电码化系统

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图8.

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ZPW-2000系列闭环电码化技术

4.3 一体化方式

轨道电路接收设备 道旁设备 道旁设备 道旁设备 道旁设备 道旁设备 道旁设备 轨道电路接收设备 轨道电路发送设备 轨道电路接收设备 轨道电路发送设备 轨道电路接收设备 轨道电路发送设备 轨道电路接收设备 轨道电路发送设备 图9. 一体化方式系统框图

车站轨道电路地面传输系统一体化主要是指轨道电路地面传输系统的设备一体化。该设备是集轨道电路信息和列车的车载信息于一体，在任意时刻向钢轨同时传送轨道电路信息和列车的车载信息。

从车站轨道电路地面传输系统一体化的含义我们可以看出：车站轨道电路地面传输系统一体化的发送设备必须具备编码功能，以便将轨道电路信息和列车的车载信息集一体，经调制、放大后，通过轨道电路传输系统的传输通道，将经过调制的信号送至钢轨，经钢轨传输网络向轨道电路传输系统的接收设备和列车的车载设备提供信息。

高速铁路的列车控制系统要求地面车载信息的发送时实、连续和可靠，而且应该是闭环的。只有这样，才能及时地发现轨道电路的钢轨内无列车车载信息，尽可能地避免由此而引起的列车强制制动的次数，最大限度的减少由此引起的行车事故。要实现地面车载信息传输的闭环检查，应采用集轨道电路信息和列车的车载信息于同一设备的轨道电路地面传输系统一体化设备。同时，采用轨道电路地面传输系统一体化设备可避免轨道电路地面传输通道兼顾轨道电路信息和列车的车载信息两种不同信息而带来的一系列相关技术问题。

根据前述轨道电路地面传输系统一体化的含义，我们可知：轨道电路发送设备所发送的信息是将用于检查轨道区段是否空闲与完整的轨道电路信息和用于指示和监督司机的操作或控制列车运行的车载信息集成于一个报文；轨道电路接收设备既要接收轨道电路信息，同时也要接收列车的车载信息，并与发送设备所发送的信息进行校核，实现地面车载信息传输的闭环检查。从而，尽可能地避免由于不能

21

及时地发现轨道电路的钢轨内无列车车载信息而引起的列车强制制动的次数，最大限度的减少由此引起的行车事故。

轨道电路地面传输系统一体化原理如图示：

钢轨 R0 室外 电缆 室内 轨道电路信息和列车 车载信息的发送设备 轨道电路信息和列车 车载信息的接收设备 图10. 轨道电路地面传输系统一体化原理示意图

4.4 结论

表7

安全性 可靠性 可行性 电路设计 工程造价 备注 可利用部分既有设备 可利用既有设备 全新设计 ①并联方式 好 好 一般 复杂 一般 ②串联方式 ③一体化方式 好 好 好 好 易 差 简单 简单 一般 差

从上面的分析可看出：

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ZPW-2000系列闭环电码化技术

? 在安全新方面三种类型不分彼此，均有很好的故障导向安全保证。 ? 在可靠性方面一体化优于串联方式和并联方式，因为并联方式发送和检测设

备较多，绝缘节处需特殊处理，控制电路复杂，故障点多；串联方式室外增加设备，维护不便。

? 在可行性方面一体化最差，因为目前国内尚没有可用的技术可供选择。 ? 电路设计串联方式设计简单优于并联方式。

? 工程造价一体化全新设计成本高，串联方式须在每个绝缘节处增设轨旁设

备，不需另设电缆。而并联方式需每个轨道电路另设两芯电缆，检测设备较多，控制电路需增施大量继电器，需重新设计发送盒匹配防雷。

由于串联方式需在室外增设轨旁设备，一体化目前不易实现；所以决定采用并联方式。

5 电码化闭环检测系统

5.1 正线电码化的闭环检测

5.1.1 发码和检测

以车站下行正线为例加以说明：将正线分为三个发码区：咽喉区接车进路、股道和发车进路分别由三个ZPW-2000发送盒FS，如图9所示。 压入进路条件压入进路条件JCX BJJJCXI BJJ27.9JMJ27.9JMJFSFSFSQMJQMJQMJQMJXXIＳIXＮＳIIXIIQMJQMJQMJQMJＳＮＳX JMJKZＤＧＪDGＪDGＪDGＪKZXIFMJＤＧＪDGＪDGＪDGＪＱＭＪＱＭＪＱＭＪＱＭＪＱＭＪＱＭＪＱＭＪＱＭＪＱＭＪＱＭＪＱＭＪＱＭＪKＦＱＭＪＱＭＪＱＭＪＱＭＪKＦ 23

图11. 闭环电码化原理图

发送盒FS对本发码区内各区段同时发码，当防护该进路的信号机（图9中为X或XI）开放后，由发送盒FS向其各区段同时发码（图例中为轨道电路受电端发码）。

在发码的同时，新设的车站正线电码化检测盒JC在各轨道电路区段的送电端的室内隔离器处检测电码化信息，若某区段未收到发码信息时，检测盒所控制的检测报警继电器JBJ落下，向故障检测系统报警，必要时可关闭防护该进路的信号机。

发送装置不断向各区段发码，不过在该号机关闭接车进路未建立时，发送与机车信号无关的检测信息27.9Hz，用以实时检测电码化系统的完整性。

发送盒FS可通过匹配压器同时向7个道电路区段发码，若车站接车或发车进路多于7个区段时，可通过增加功放和匹配变压器来解决。 检测盒JC有8路输入，可检测8个轨道区段。

当列车进入正线接车进路或发车进路时，通过条件将检测盒JC的报警切断，当进路解锁后，发送盒FS恢复向各区段发送27.9Hz的检测信息并由检测盒JC进行检测。

5.1.2 发码的切断

由于闭环检测系统采用了各区断同时发码的方式，列车出清以后的区段，向轨道上发送的信息应及时切断，以防后续列车的冒进，因此，需设一套发码切断系统（如图9所示）。

相对于每个发码区段设一切断发码继电器QMJ，平时在吸起状态，在每区段的发码电路中，接入QMJ前接点。当列车出压入下一区段时，本区段切断发码继电器QMJ落下，切断该区段的发码。

5.1.3 正线电码化闭环检测方向的切换

本系统设了三个发送盒，在工程设计中可按正方向分别称为接车进路发送JFS，发车进路发送FFS和正线股道发送GFS。当办理了正线反方向运行的接车或发车进路，通过条件将发码电路和检测电路在本发码段内反转。

5.2 到发线股道电码化的闭环检测

侧线股道电码化的设置方式与正线不同，列车进入侧线股道时，两端同时发码，

因此，每股道设两个发送盒，由此导致侧线股道电码化的方式与正线不同，如图10

24

ZPW-2000系列闭环电码化技术

所示。

X4 4G S4 4GJ GLQ BQJ S4 FS X4 FS BQJ 4GJ GLQ 4GJ 4GJ 6GJ 8GJ 10GJ 3GJ 5GJ 7GJ 9GJ JC BQJ 4G BJJ 6G BJJ 8G BJJ 10G BJJ 3G BJJ 5G BJJ 7G BJJ 9G BJJ

图12.

侧线股道电码化采用分时检测方式。由侧线检测盒JC驱动一个报警切换继电器BQJ，将其两组接点分别接入股道两端的发码电路，但两组接点接法不同，一组为前接点（如图10中S4FS处），另一组为后接点（如图10中X4FS处），BQJ由JC驱动循环吸起落下（间隔时间可定为1分钟），在列车压入该股道之前，可实现电码化的分时检测。

侧线股道检测时，可不发27.9Hz的码，而直接发送正常码（如HU码）。针对该股道（图10中为4G），检测盒设驱动一个检测报警继电器如4GJBJ，当检测盒JC收不到码时，4GJBJ落下发出报警，必要时可关闭向该股道接车的进站信号机。 侧线检测盒也有8路输入，可检测8个侧线股道。对应每一股道设一个检测报警继电器JBJ，由于每股道需两组报警切换继电器BQJ接点，8股道需16组BQJ接点，因此，检测盒亦需驱动两台报警切换继电器具BQJ、2BQJ。

当列车压入某一股道时，由该股道的轨道继电器GJ条件切断该股道的报警检测。

综上所述，该电码化系统形成了一种具有闭环检测功能的车站电码化系统，由于总的发码区为数个轨道区段之和，其长度取决于车站正线咽喉区的长度，将能满足各种速度下车载设备的反应时间。

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电码化发送设备 既有联锁设备 连接其它区段电码化控制电路 微机检测接口 既有电码化控制电路 轨道电路 受端设备 轨道电 路信息 轨道电路送端设备 轨道电 路信息 电码化信息 既有电码化控制电路 电码化闭环检查设备 闭环检查控制电路 来自其它区段 的电码化信息 电码化信息 原电码化 接口设备 原电码化 接口设备 钢轨 钢轨

图13. 原理框图

6 关于空间连续

超速防护要求列车在正线区段内行驶时，能从地面连续不断地收到电码化信息。采用逐段预先发码只能解决时间上的不间断，但在过绝缘节时由于受钢丝绳和机车接收线圈的安装位置所限，在绝缘节两边均有一小段实际上机车线圈根本收不到或收不到足够的电码化信息，造成接收上的盲区。称为空间不连续。如图所示：

1m A B 线圈 0.6～0.8m 1.6～1.8m 0.6～0.8m C 运行方向 第一 轮对 图14. 绝缘节处发码盲区示意

轨道电路的钢丝绳往钢轨上连接时需躲开鱼尾板一定的距离，如上图所示，距轨缝约0.6 m～0.8 m；而机车接收线圈距第一轮对的距离最大可达1 m。不难看出，机车第一轮对从A点开始至轨缝相当于接收线圈自B点至C点的范围内，当线圈在B～C间，因钢轨内无电流造成接收中断。只有当线圈已越过轨缝1 m或第一轮对已过轨缝时，前方区段被分路，钢轨内的电流≥规定的入口电流值，线圈重新可靠接收。这一接收盲区约为1.6 m～1.8 m。解决的措施是在钢丝绳的安装方式进行特殊处理，如图所示：

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ZPW-2000系列闭环电码化技术

运行方向 A B 第一 轮对 ≥2m

图15. 绝缘处钢丝绳的安装方式

原跨轨的钢丝绳先在轨道外侧沿轨条方向迂回2 m再接向钢轨。当列车第一轮对分路轨缝左侧的区段时，迂回的钢丝绳内的电流≥入口电流。而当临近轨缝时钢丝绳内的电流≥2倍入口电流。此时机车只有一个接收线圈收到钢丝绳内的电码化电流，形成单轨条接收。如以I入代表本制式需保证的最小入口电流值，双轨条接收时机车收到的电码化信息感应电动势ε，为两个线圈感应电动势之和，因每个线圈的感应电动势为j?MI入，故??2j?MI入（M为互感）。而从钢丝绳内收到的总电动势为?／?j?MIS，∵Is>2I入，∴ε'>ε，足够动作机车信号，这一点在计轴自动闭塞的单轨条机车信号工程中已得到运营证实。

关于出口处的电流＞＞2倍入口处的电流。在研制股道电码化时，室内试验曾验证过如图9结果：

I1 l l/2 I2 图16. 单根迂回方式示意

1距发码端l处短路时的钢轨电流比l处的入口电流大2倍以上，出口端短路时

2的钢轨电流约为入口电流的10倍。

钢丝绳之所以采取单根迂回方式，是为了克服出现钢丝绳与相邻轨道的轨条因故相混时，改变原轨道电路的相位交叉，故防止了因破坏原有轨道电路的相位交叉防护性能致使失去分路检查的危险后果。

27

7 电码化设备的使用环境

7.1 适用环境

⑴ 周围环境温度：－40℃～+60℃。 ⑵ 周围环境相对湿度：不大于95%（25℃）

⑶ 大气压力：74.8～106 kPa（ 相当于海拔2500 m以下）

7.2 使用与维护

⑴ 产品在使用前应检查绝缘情况；电器指标，检查合格后再投入使用。 ⑵ 产品在使用中应定期检查接线是否良好。

7.3 贮存

⑴ 产品的贮存环境应通风良好，周围无有害物质，注意防潮。

⑵ 产品贮存超过半年以上，应开箱通风并进行外观检查，超过一年应检查其电气指标。

7.4 电码化配套设备的使用

为保证电码化和轨道电路轨道电路的正常工作，相关配套器材不能采用R铁芯生产的设备。

8 ZPW－2000闭环电码化发码设备

ZPW－2000A闭环电码化技术的内容，包括非电化牵引区段交流连续式轨道电路（即480轨道电路）及25 Hz相敏轨道电路叠加ZPW－2000A闭环电码化技术。电化牵引区段25 Hz相敏轨道电路叠加ZPW－2000A闭环电码化技术。各种类型的ZPW－2000电码化发码主设备相同。

ZPW－2000闭环电码化主设备包括：ZPW·GFM－2000A型、ZPW·GFM1-2000A型站内电码化机柜，ZPW·F型电码化发送器，ZPW·JFM型电码化发送检测盘，FT1·U型双功出匹配防雷单元等设备。

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ZPW-2000系列闭环电码化技术

8.1 ZPW·F型发送器

8.1.1 用途

ZPW·F发送器，适用于非电化、电化区段25 Hz相敏轨道电路或交流连续式轨道电路电码化。正线、侧线电码化通用。

ZPW·F发送器,用于产生高稳定高精度的移频信号源。采用微电子器件构成该设备中，考虑了同一载频、同一低频控制条件下，双CPU电路。为实现双CPU的自检、互检，两组CPU及一组用于产生FSK移频信号的可编程控制器各自采用了独立的石英晶体源。发送设备的放大器均采用了射极输出器方式构成，防止故障时功出电压的升高。设备考虑了对移频载频、低频及幅度三个特征的检测。两组CPU对检测结果符合要求时，以动态信号输出通过“安全与门”控制执行环节——发送报警继电器（FBJ）将信号输出。

⑴ 产生18种低频信号8种载频（上下行各四种）的高精度、高稳定的移频信号。

⑵ 产生足够功率的输出信号。 ⑶ 调整轨道电路。

⑷ 对移频信号特征的自检测，故障时给出报警及N+1冗余运用的转换条件。

图17. ZPW·F发送器

8.1.2 发送电平级电压

表8

电平级

连接端子 电压 备注 29

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1-11 9-12 2-11 9-12 3-11 9-12 4-11 9-12 5-11 9-12 1-11 4-12 3-11 5-12 2-11 4-12 1-11 3-12 4-11 5-12 170 156 135 110 77 62 58 46 35 33 常用级，站内电码化固定用一级 常用级 常用级 常用级 常用级 注：区间常用 1～5电平级

站内电码化：固定用1级

ZPW·F电码化发送器型号与区间发送器型号相同，只是用于电码化时发送器功率调整在1电平，即将输出端子12与9连接、11与1连接，S1、S2输出端子为1电平（161 V～170 V）。S1、S2端子与FT1-U防雷单元的I1、I2连接。发送器端子使用、安装与区间相同。

8.1.3 发送器“N+1”冗余系统原理

⑴ 发送器外线联接示意图

图18. 发送器外线联接示意图

⑵ 发送器端子代号及用途说明

表9

序号 30

代号 用途 ZPW-2000系列闭环电码化技术

1 D 地线 2 ＋24-1 ＋24V电源外引入线 3 ＋24-2 载频编码用＋24V电源（＋1FS除外） 4 024-1 024电源外引入线 5 024-2 备用 6 1700 1700Hz载频 7 2000 2000Hz载频 8 2300 2300Hz载频 9 2600 2600Hz载频 10 -1 1型载频选择 11 -2 2型载频选择 12 F1～F18 29Hz～10.3Hz低频编码选择线 13 1～5、9、11、12 功放输出电平调整端子 14 S1、S2 功放输出端子 15 T1、T2 测试端子 16 FBJ-1 FBJ-2 外接FBJ（发送报警继电器端子） ：低频编码及＋1FS载频编码电源取自2-17端子

⑶ 发送器“N+1”冗余系统原理接线图

31

〔注〕 图19. 发送器“N+1”冗余系统原理接线图 32 ZPW-2000系列闭环电码化技术

8.1.4 发送器插座板底视图

[注]：●为鉴别销位置

图20. 发送器插座板底视图

8.1.5 技术指标

⑴ 低频频率：

10.3+n×1.1Hz ，n=0～17

即：10.3 Hz、11.4 Hz、12.5 Hz、13.6 Hz、14.7 Hz、15.8 Hz、16.9 Hz、 18 Hz、19.1 Hz、20.2 Hz、21.3 Hz、22.4 Hz、23.5 Hz、24.6 Hz、

25.7 Hz、26.8 Hz、27.9 Hz、29 Hz

⑵ 载频频率

下行： 1700-1 1701.4 Hz

1700-2 1698.7 Hz 2300-1 2301.4 Hz 2300-2 2298.7 Hz

33

上行： 2000-1 2001.4 Hz

2000-2 1998.7 Hz 2600-1 2601.4 Hz 2600-2 2598.7 Hz ⑶ 频偏 ±11 Hz ⑷ 输出功率

正线：110 W，600 mA； 侧线： 55 W，600 mA。 ⑸ 发送器 技术指标如下表

表10

序号 1 项 目 低频频率 1700-1 1700-2 2300-1 2300-2 2000-1 2000-2 2600-1 2600-2 指标范围 Fc±0.03Hz 1701.4Hz±0.15 Hz 1698.7Hz±0.15 Hz 2301.4Hz±0.15 Hz 2298.7Hz±0.15 Hz 2001.4Hz±0.15 Hz 1998.7Hz±0.15 Hz 2601.4Hz±0.15 Hz 2598.7Hz±0.15 Hz 备 注 Fc为10.3Hz～29Hz 共18个信息 10.3 Hz、11.4 Hz、12.5 Hz、13.6 Hz、14.7 Hz、15.8 Hz、16.9 Hz、18 Hz、19.1 Hz、20.2 Hz、21.3 Hz、22.4 Hz、23.5 Hz、24.6 Hz、25.7 Hz、26.8 Hz、27.9 Hz、29 Hz 载 2 频 频 率 输出电压 （1电平） 161V～170V 输出电压 （2电平） 146V～154V 3 输出电压 （3电平） 128V～135V 输出电压 （4电平） 104.5V～110.5V 输出电压 （5电平） 75V～79.5V 4 5 故障转换时间 绝缘电阻 ≤1.6S 不少于200MΩ(500V) 故障至FBJ后接点闭合 引线与机壳 直流电源电压为25V±0.1V 400Ω负载 Fc=18 Hz 站内电码化发送器型号与区间发送器型号相同。

8.1.6 测试项目及方法

⑴ 测试接线

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ZPW-2000系列闭环电码化技术

图21. 发送器测试接线图

端子位置见：发送器插座版底视图 ① 低频连接端子如下表

表11

频率（Hz） 所列端子与 +24-2 连接 频率（Hz） 所列端子与 +24-2 连接 10.3 F18 11.4 F17 12.5 F16 13.6 F15 23.5 F6 14.7 F14 15.8 F13 16.9 F12 18 F11 19.1 F10 20.2 F9 21.3 F8 22.4 F7 24.6 F5 25.7 F4 26.8 F3 27.9 F2 29 F1 ② 载频选择端子

载频有八种，四个基本载频配合-1与-2完成 如下表

表12

载频频率 1700-1 所列端子+24-2 1700 相互连接 -1 1700-2 +24-2 1700 -2 2000-1 +24-2 2000 -1 2000-2 +24-2 2000 -2 2300-1 +24-2 2300 -1 2300-2 +24-2 2300 -2 2600-1 +24-2 2600 -1 2600-2 +24-2 2600 -2

35

③ 电平级选择 如下表

表13

电平级 端子连接 方 法 1级 12－9， 11－1 2级 12－9， 11－2 3级 12－9， 11－3 4级 12－9， 11－4 5级 12－9， 11－5

⑵ 测试用仪表以及电子元件 如下表

表14

顺号 1 2 3 4 5 6 7 8 名 称 直流稳压电源 频谱分析仪 示波器 数字万用表 电阻 继电器 兆欧表 电秒表 规 格 24V/10A HP3561A或CD96—3A HP 8840A RX4 400Ω500W±0.3% JWXC-1700 ZC-7 500V 数量 1 1 1 1 1 2 1 1 用 途 +48V电源 测频率 观查波形 测功出电压 功出负载（纯阻） FBJ 测整机绝缘 测应变时间

⑶ 测试步骤

① 通过连接线端子，选择所需载频

② 开启直流稳压电源，经过约5 s的延迟，发送“工作”表示灯亮，FBJ励磁。

表示发送盒工作正常。

③ 在信号输出端S1、S2测量输出电平、载频频率及低频频率。用万用表电

压档，在FBJ两端测量继电器两侧电压。

④ 测量各引线端子与金属外壳导电部分绝缘电阻，≥200 MΩ。

8.2 ZPW·JFM型电码化发送检测盘

一个ZPW·JFM型电码化发送检测盘可检测2台ZPW·F发送器。发送检测盘是带有29芯连接器的盒体结构。盒体正面有4个测试塞孔，可以测量发送电源电压、发送功出电压。设备正常时，“发送电源”应在23.5 V～24.5 V范围内，“发送功出”1电平时电压范围在165 V～185 V范围内。有2个发送工作表示灯，发送工作正常时亮绿灯，发送故障时亮红灯。发送检测盘还可以实现系统故障报警，提供微机监测检查条件。

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ZPW-2000系列闭环电码化技术

图22. ZPW·JFM电码化发送检测盘外形

发送检测盘放置在ZPW·GFM1型机柜上,使用时将发送检测盘插入机柜上所对应的外框内。发送检测盘端子代号及使用说明见表。

表15

序号 1 2 3 4 5 6 端子代号 1，3 27，29 13 17 15 5，7 FBJ1-1、FBJ1-2 2发送报警继电器 7 8 9 10 11 12 23，25 FBJ1-1、FBJ1-2 2 4 9，11 19，21 24，26，28 移频报警继电器YBJ 移频报警检查电源YB+ 1发送报警条件BJ_1,BJ_2 2发送报警条件BJ_3,BJ_4 监测预留 用途 1发送功出 2发送功出 1发送＋24直流电源 2发送＋24直流电源 024电源 1发送报警继电器 37

图23. ZPW·JFM型电码化发送检测盘接线图

8.3 ZPW·GFMB型闭环电码化发送柜

ZPW·GFMB型闭环电码化发送柜安装在机械室内，除了安装发送器外，还安装与之配套的发送检测盘。测试在发送检测盘上进行。配线从顶端出线，使用时将发送器、发送检测盘按照施工图装入对应位置，发送器挂在U型槽上，用钥匙锁紧。发送检测盘插入对应的外框内，用手捻螺钉锁紧。机柜在出厂时已按照施工图将发送器的频率选择用跨线封好。

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图24. ZPW·GFMB型型闭环电码化发送柜设备布置图

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图25. ZPW·GFMB型型闭环电码化发送柜配线

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ZPW-2000系列闭环电码化技术

9 电码化闭环检测设备

9.1 技术原则

⑴ 检测设备在检测允许的时间内对接、发车进路上各区段（除股道）叠加的移频信号分别按闭环方式进行实时检测，对股道按闭环方式进行两端分时检测；

⑵ 检测结果用闭环检测继电器（BJJ）动作表示，该条件可加入车站联锁中使用；

⑶ 检测电路构成，应力求简单、可靠； ⑷ 检测设备应具有较高的抗干扰性；

⑸ 满足检测电路设计要求，检测电路故障应不影响主设备正常工作； ⑹ 检测设备应考虑冗余设计；

⑺ 检测设备具有报警功能，同时具备与微机监测等设备通信的数据接口； ⑻ 根据用户需要，可设计上位机管理系统，其内容包括站场平面布置图，保存及追忆各区段实时测试数据，故障的时间、地点、性质等；

⑼ 系统应具有防雷功能；

⑽ 系统应满足铁路信号系统电磁兼容的要求；

⑾ 每块检测板应有灯光显示各区段的状态及检测设备状态。

9.2 正线接、发车进路检测板原理框图及说明

⑴ 各站设有接发车进路检测板8块（每2块形成双机热备）； ⑵ 各检测板可检测8个区段以内的对象；

⑶ 用DSP技术对8组信号进行实时解调处理，以提高系统的抗干扰能力； ⑷ “载频选择”用于对8组信号分别进行载频型号选择；

⑸ “检测控制”用于控制闭环检测的时机，只有在允许检测的时间内才对各区段进行检测；

⑹ “CAN总线”用于与微机监测等设备进行信息交换。

41

CAN总线 报警 输入 输入调输出 BJJ 整A/D DSP 及执行 防电路 雷 载频选择 检测控制 图26.

9.3 股道检测板原理框图及说明

⑴ 每个站设有股道检测板两块（双机热备）； ⑵ 该板可检测8个区段以内对象；

⑶ 股道两端可通过报警切换继电器（BQJ）接点条件构成分时发送； ⑷ 其它部分与4.2 ⑶－⑹类同；

1BJJ 2BJJ CAN总线 报警 3BJJ 输入 输4BJJ 入输出 调整执行 5BJJ 及A/D DSP 电路 防雷6BJJ 7BJJ 8BJJ 载频选择 检测控制 BQJ 图27.

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ZPW-2000系列闭环电码化技术

a. 闭环检测设备按6U笼式结构设计，一个笼式结构内装有12块检测板（2块预留），其中1、3、5、7、9为主机，2、4、6、8、10为并机；11，12为预留。检测信号通过单独设置的隔离变压器进行调整。

检测组合布置图如下：

1 X J (Z) 2 X J (B) 3 S F (Z) 4 S F (B) 5 G D (Z) 6 G D (B) 7 X F (Z) 8 X F (B) 9 S J (Z) 10 S J (B) 图28.

1XJ(Z)即下行接车进路（主机）； 2XJ(B)即下行接车进路 (并机)； 3SF(Z)即上行发车进路（主机）； 4SF(B)即上行发车进路（并机）； 5GD(Z)即股道区段（主机）； 6GD(B)即股道区段（并机）； 7XF(Z)即下行发车进路（主机）； 8XF(B)即下行发车进路（并机）； 9SJ(Z)即上行接车进路（主机）； 10SJ(B)即上行接车进路（并机）；

b. 上位处理机为管理系统，可根据用户需要设计，对发送器、检测设备上传的数据进行处理、存储、显示、报警、打印，同时能与DIMS、CTC等系统接口，作为维修管理的先进技术手段，有利于现场的维护和管理，便于远程监测及远程故障判断。

其处理内容包括：

? 发送端低频、载频、功出电压、功出电流、预警提示及设备状态（包括设

备正常、设备故障时间、地点、性质）；

? 各闭环检测端入口电压、低频译码、载频译码、预警提示及设备状态（包

括设备正常、设备故障时间、地点、性质）；

? 根据检测设备入端测试数据可分析室外电容、道床情况，并给出报警提示；

43

? 图形显示包括站场平面布置图、检测入端电压日、月、年曲线图；发送功

出电流日、月、年曲线图；预警提示标志线； ? CAN通信自检状态显示。

图29. ZPW·GFMB型型闭环电码化发送柜设备布置图

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/g9lp.html