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1、 目 录1.用途和适应范围21.1变频防侵正线装置的用途21.2适应范围32.原理概述33.各单元主要功能53.1变频识别装置的功能及原理53.2变频接线盒的功能83.3端位转换盒功能及原理83.4变频机车感应器功能及原理113.5变频地面感应器的功能及原理123.6信号检测装置的功能及原理144.变频防侵正线装置系统构成155.变频装置对调车作业的控制模式175.1固定变频地面感应器对调车作业的控制175.2牵出线作业的控制模式185.3监控程序的设计原则195.4更换监控程序芯片205.5防侵正线防挤岔的控制模式20BP-1A 型变频防侵正线装置是上海巨石铁道科技发展有限公司研制的调车安全
2、控制设备。变频装置是在机车上和地面分别安装信息传输设备，将地面调车信号的显示状态传递给监控装置，使监控装置能够按调车信号的显示状态对调车机实施控制，从而有效地防止调车作业过程中侵入正线或挤岔事故的发生。本装置采用固定频率的地面设备向车上传递信息，启动监控装置，调出牵出线或专用线的监控程序，对调车机牵出作业实施控制，有效地防止调车机上土挡事故的发生。变频装置研制成功后，分别在多个铁路局各机务段安装运用，取得了良好的效果。 1. 用途和适应范围 1.1 变频防侵正线装置的用途由于目前铁路调车场内的道岔区段轨道无码，当补机摘挂或调车作业过程中，地面的调车信号显示状态无法准确地反映到机车上，因此无法对
3、机车实施自动控制，仅依靠司机人为控制，当司机操纵不当时，会发生挤岔、侵入正线或上土挡的事故。采用变频技术，在所需控制的位置和机车上加装变频设备， 将地面调车信号的显示状态反映到机车上，提供对机车实施自动控制的必要条件，从而可避免这些事故的发生。变频装置是铁路调车防止挤岔、侵入正线、上土挡事故发生的安全控制装置。1.2 适应范围1.2.1 本装置适应在固定调车场和固定调车机上安装使用。1.2.2 本装置适应在40 60无强磁场干扰的环境下使用。2. 原理概述 2.1 变频防侵正线装置由变频识别装置（变频放大器、滤波器）、变频机车感应器、变频地面感应器三部分组成。平时在无地面感应器作用时，变频识别
4、装置通过机车感应器松耦合环节组成一个闭环振荡器，常振于f0(94kHz 0.2kHz),当机车感应器与地面感应器相互耦合作用时，变频装置的振荡频率将迅速地过渡 ( 改变 ) 到地面感应器的谐振频率f1上，实现变频。当机车感应器离开地面感应器作用后，又恢复为常振频率f0。随着地面感应器 LC 槽路参数的改变，可产生不同频率的变频。2.2 由变频识别装置和变频机车感应器构成的是一个特殊的振荡器，一般的振荡器只能工作在某一个固定的频率上，而这个特殊的振荡器在受到外界条件的影响下（与变频地面感应器作用时）能通过空间的传感改变其振荡频率，在一定的频率范围内产生和变频地面感应器频率相同的振荡。任何一个振荡
5、器都是由放大回路和反馈回路构成的闭合环路，如图1所示。振荡器振荡的必要条件：振幅条件： |1相位条件： 2n(n0.1.2)-放大回路增益 -反馈回路传输函数 、 分别为放大回路和反馈回路的相移。 变频振荡器的电原理框图如图2所示。变频振荡器同样要满足振幅和相位条件才能起振，而随着参数的改变可以工作在不同振荡频率上。 3. 各单元主要功能3.1 变频识别装置的功能及原理3.1.1 变频识别装置是系统满足振荡条件的重要组成部分，它和变频机车感应器构成放大和反馈的闭环回路。给机车感应器不断补充能量，保证系统常处在频率为f0的工作状态下。3.1.2 变频识别装置电原理图如图3所示。由输入耦合变压器
6、T201、三级选频放大器和一级输出射随放大器组成。其中第一级放大电路由G201、G202、 L201 构成。第二级放大电路由 G203、G204、T202 构成，第三级放大电路由 G205、G206、L202 构成。射随输出器由 G207、G208、 L203 构成。在每级放大电路中，为了得到稳定的放大倍数，采用了复合管的形成，并采用了深度负反馈电路，由 R201、C201、C202 构成前、后级电源去耦电路，以防止放大器的自激振荡。由 J201404 、 D217、D218 构成I、II 端变频机车感应器切换电路。机车的端位条件通过电阻 R243、R244驱动继电器，使J201 、 J203
7、 或 J202、J204 这两对继电器中有一对吸起，使 I 端或 II 端的变频机车感应器和变频识别装置相连接。设计使用的机车端位条件为 DVllOV。滤波电路由输入变压器 N401,常态频率 (f0) 输出变压器 N402,六路 T 型半节 LC滤波器 (F401-F406、B401-B406 、G401-G412 )及五路隔离输出光耦(GH4Ol-GH405 )构成。选频放大器原理图如图4所示。驱动输出原理图如图5所示。整形计数原理图如图6所示。3.2 变频接线盒的功能3.2.1 变频接线盒是系统安装配线的主要部分，通过它完成变频识别装置与电源、变频机车感应器、端位条件、监控装置等外部条件
8、相连接，一方面可确保系统稳定工作 (使 I 、II 端变频机感器的引入、引出端隔离 , 避免相互干扰)，另一方面可规范、简化装车过程（变频识别装置与接线盒间配线可按标准提前配好，装车时插头拧上即可），便于故障的查找。3.2.2 BP-lA 型变频识别装置装车配线如图7所示。3.3 端位转换盒功能及原理3.3.1 端位转换盒是变频装置系统中不可缺少的一个部分，它可为变频识别装置提供稳定的端位条件。其原理如图8所示。3.3.2 端位转换盒配线表如图9所示。3.3.3 端位转换盒外部配线表如图10所示。3.4 变频机车感应器功能及原理变频机车感应器是与变频识别装置构成满足振荡器的相、幅特性闭环回路中
9、的重要组成部分，平常工作在f0状态下(振荡频率为f094kHz 0.2kHz ),当与变频地面感应器相互作用时,一方面向变频地面感应器释放能量,同时又受变频地面感应器的作用,改变自身固有的振荡频率,使其振荡频率随变频地面感应器的频率改变（这个频率的改变仅仅是在变频机车感应器与变频地面感应器相互作用时间内）。变频机车感应器是一个松耦合器件，它由两个耦合线圈和一个耦合度调整板构成，如图11所示。在设计过程中，使两个线圈较松地耦合在一起，其耦合系数为 0k1,这个耦合系数可以通过耦合度调整板来进行调整，耦合系数调整得过大（耦合得紧）则不容易产生变频，现象为有时与变频地面感应器相互作用，不随变频地面感
10、应器的频率变化，仍保持振荡在f0 状态。耦合系数调整得过小（耦合得松）则很容易产生变颜，现象为在没有变频地面感应器的作用时，受到某些干扰可能产生频率变化。3.5 变频地面感应器的功能及原理变频地面感应器是一个无源的 LC 振荡槽路，其振荡频率的计算公式为：fi=(i=1、2、3、4、5)，品质因数 Q 值设定在 150200 之间，我们所用的变频地面感应器通常有五种频率：f1102kHz 50OHz f2108kHz 50OHz f3115kHz 50OHzf4122kHz 50OHzf5130kHz 50OHz 除这五种固定频率的变频地面感应器 ( 称为固定地面点 ) 外，为了将地面调车信号
11、的显示状态通过变频地面感应器反映给机车上，我们又在变频地面感应器中设计加装了受地面调车信号显示状态控制的开关电路，这种变频地面感应器（称为可变地面点）如图12所示。 所谓可变地面点有两种状态，状态为“1”时，振荡频率为 fi（i1、2、3、4、5），状态为“0”时，停振。这两种状态受调车信号显示状态（即信号检测装置)的控制。当信号检测回路中无电流时，变频地面感应器中开关电路是断开的，此时变频地面感应器 LC 振荡槽路正常工作，振荡在 fi 频率上，当信号检测回路中有电流时，变频地面感应器中的开关电路是闭合的，此时变频地面感应器LC振荡槽路停止工作。3.6 信号检测装置的功能及原理信号检测装置是
12、穿在地面调车信号白灯公共回路（白灯主、 付灯丝公共回路）中的一种电流检测设备，检测白灯公共回路中是否有电流流过（即地面调车信号白灯是否开放）当白灯开放，白灯公共回路中有电流时，电流检测装置产生感应电流，控制变频地面感应器中的开关电路闭合，使其停振。其原理如图13所示。电流检测装置是穿在地面调车信号白灯公共回路导线上，对调车信号的电特性不产生任何影响。4. 变频防侵正线装置系统构成变频防侵正线装置系统由变频识别装置、变频机车感应器、变频地面感应器、信号检测装置等部分组成，系统组成示意图如图14所示。变频识别装置是系统的控制中心，在不同频率的变频地面感应器作用下产生102kHz、108kHz、11
13、5kHz、122kHz、130kHz共五种频率信号。接收变频机感器接收线圈发出的信号进行放大、鉴频、分析处理。根据接收到的频率信号，以 RS485 串行通讯方式向监控装置发送指令。变频识别装置原理结构如图15所示。变频机车感应器包括一个接收线圈和一个发送线圈，发送线圈用于向变频地面感应器送出能量，接收线圈用于接收变频感应器返回的信号。变频地面感应器主要由 LC 振荡槽路构成，按功能和谐振频率不同，有102kHz、108kHz、115kHz、122kHz、130kHz可控和不可控两种。信号检测装置用于检测调车信号白灯公共回路中电流情况（从而反映调车信号机的显示状态）由电流互感器和开关电路组成，电
14、流互感器穿在调车信号白灯公共回路中，开关电路封装在变频地面感应器中，当调车信号白灯开放时，开关电路闭合使变频地面感应器停振（不起作用），当调车信号机白灯不开放（含蓝灯亮或灭灯）开关电路打开， 使变频地面感应器振荡在固有的频率上，对调车机起到控制作用。系统结构图如图16所示。5. 变频装置对调车作业的控制模式5.1 固定变频地面感应器对调车作业的控制固定变频地面感应器一般设在机待线、专用线上或禁止调车机越过的处所。（预留一定的安全距离）通常采用130kHz的频 率，调车机遇到该变频地面感应器，监控装置控制放风阀立即排风实施紧急制动。5.2 牵出线作业的控制模式在牵出线的入口处（一般是第一组道岔的
15、防护调车信号机处）设一个固定频率地面感应器，采用108kHz频率做为启动牵出线监控程序的作用点。当调车机向牵出线牵出作业时，遇到该变频地面感应器立即启动本牵出线的监控程序，按监控程序控制牵出作业。5.3 监控程序的设计原则5.3.1 确定牵出线入口限制速度。5.3.2 乘务员输入牵引吨数、牵引辆数的情况下，按吨数、辆数进行控制5.3.3 乘务员没有输入牵引吨数、牵引辆数的情况下，按牵引最大吨数和辆数控制。5.3.4 按全列不接风进行控制。5.3.5 在牵出线总长度中预留安全距离。5.3.6 考虑坡道、季节因素留出安全系数。5.4 更换监控程序芯片5.4.1 监控程序 D727C256 文件名：
16、JK.BIN5.4.2 地面数据 D827C1001 文件名：SJ.BIN5.4.3 D2 芯片 GAL20V8B 文件名：JK98D2.JED5.5 防侵正线防挤岔的控制模式为防止调车作业过程中调车机侵入正线发生事故，在防护道岔的调车信号机前方敷设可控变频地面感应器，130KHz频率（变频地面感应器到调车信号机距离根据现场实际情况确定）变频地面感应器通过信号检测装置与调车信号机相联。当调车信号机开放(白灯亮)时，可控变频地面感应器停振 , 调车机可以越过该变频地面感应器；当调车信号机关闭（蓝灯亮或灭灯）时，可控变频地面感应器振荡在130kHz频率上。调车机遇到该频率地面感 应器立即排风，实施紧急制动，起到防止调车机侵入正线或挤岔的作用。
