主講人：馬建民JT1-CZ2000型一體化機車信號車載設備系統(tǒng)

北京交大思諾科技有限公司目錄1概述

2系統(tǒng)總攬

3一體化機車信號原理及主要技術(shù)特點4一體化機車信號的機械接口

5一體化機車信號的電氣接口

6常見異常分析及設備維護

1概述

1概述JT1-CZ2000型一體化機車信號車載系統(tǒng)設備。該設備是按照鐵道部2000年立項的“主體化機車信號設備的研制”項目，從提高機車信號車載設備系統(tǒng)可靠性、安全性，滿足機車信號主體化的要求研制的新一代機車信號設備。該設備由北京交通大學研制，鐵路信號專業(yè)工廠生產(chǎn)。設備采用了“2×二取二”的冗余容錯安全結(jié)構(gòu)，滿足鐵路信號設備的“故障－安全”要求設備符合:科技運函2006[82]號《JT-C系列機車信號車載系統(tǒng)設備技術(shù)規(guī)范（暫行）》運基信號2006[243]號《JT-C系列機車信號車載系統(tǒng)設備安裝規(guī)范（暫行）》1概述標準號標準名稱科技運函[2006]82號JT-C系列機車信號車載系統(tǒng)設備技術(shù)規(guī)范（暫行）運基信號[2006]243號JT-C系列機車信號車載系統(tǒng)設備安裝規(guī)范（暫行）科技運函[2004]114號文件主體機車信號系統(tǒng)技術(shù)條件（暫行）TB/T3021-2001鐵道機車車輛電子裝置TB/T3034-2002機車車輛電氣設備電磁兼容性試驗及其限值TB/T3058-2002鐵路應用機車車輛設備沖擊和振動試驗TB/T3060-2002機車信號信息定義及分配TB/T1484.1-2001第1部分：額定電壓3kV及以下電纜GJB2889-1997XC系列高可靠小圓形線簧孔電連接器規(guī)范IEC62278鐵路應用：可靠性、可用性、可維護性和安全性（RAMS）規(guī)范和說明IEC61508電氣/電子/可編程電子安全相關(guān)系統(tǒng)的功能安全2系統(tǒng)總攬2系統(tǒng)總攬序號適用地面制式說

明1交流計數(shù)25Hz50Hz2移

頻四信息新標準（TB/T3060-2002《機車信號信息定義及分配》）1.9模式

3極

頻4單軌條顯示結(jié)果同移頻新標準TB/T3060-20025ZPW2000/UM71廣深線模式新標準（科技運函[2006]82號《JT-C系列機車信號車載系統(tǒng)設備技術(shù)規(guī)范（暫行）》）6UM2000秦沈線引進TVM430信號2.1系統(tǒng)功能2.1.1適用軌道電路2系統(tǒng)總攬2.1.2信號輸出

1）主機接收地面軌道電路信息，對應輸出8個不同的燈位信息和3位速度等級信息。2）主機同時輸出過絕緣節(jié)信息JY和制式信息ZS。2系統(tǒng)總攬2.2系統(tǒng)構(gòu)成JT1-CZ2000型一體化機車信號車載系統(tǒng)設備（以下簡稱“設備”）由以下幾部分構(gòu)成：1）機車信號主機2）機車信號記錄器3）機車信號機4）雙路接收線圈5）機車信號遠程監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸模塊（選配）2.2系統(tǒng)構(gòu)成(雙端安裝）2系統(tǒng)總攬

2.3環(huán)境條件

設備工作的環(huán)境條件遵循鐵道部標“TB/T3021-2001鐵道機車車輛電子裝置”。滿足以下指標：

1)大氣壓力74.8kPa～106kPa（海拔高度不超過2500m）；

2)機車內(nèi)部空氣溫度為-25℃～+45℃，設備應考慮直接鄰近電子元件處的空氣溫度可能在-25℃～+70℃之間變化。車外溫度為-40℃～+70℃。設備允許在不低于-40℃的環(huán)境中存放；2系統(tǒng)總攬

3)最濕月月平均最大相對濕度不大于90℅（該月月平均最低溫度為25℃）；

4)設備應能承受使用時的振動和沖擊而無損壞或故障；

5)設備應安裝在能防止風、沙、雨、雪直接侵入的車體內(nèi)；

6)周圍無腐蝕性和引起爆炸危險的有害氣體。2系統(tǒng)總攬2.4設備供電1）設備從機車配電盤取得電源。標稱電壓為DC110V，功耗約為40W。設備可靠工作的電源波動范圍為77~138V。設備通電時最大瞬間電流約為3A。2）當機車供電電源為非DC110V供電時，用戶應在訂貨時向供貨商提出要求，主機應明確標明適用的供電電壓。3一體化機車信號原理及主要技術(shù)特點3.1一體化JT1-CZ2000主機原理3.1.1主機板主機板是主機的核心部件，負責實現(xiàn)對接收到的地面軌道電路信息進行處理，并完成向后級設備的并口和串口輸出控制。主機板采用“2×二取二”故障安全結(jié)構(gòu)。主機板采用底板上插CPU板的形式，方便了軟件升級、故障定位。信號輸入部分采用隔離放大器，以減少傳統(tǒng)分立元件的離散性，并提高可靠性3.1一體化JT1-CZ2000主機原理雙套熱備工作原理保留既有成熟雙機熱備切換電路在主機故障時自動切換到備機新增利用雙套間動態(tài)信息交換通過外部切換控制（來自面板或測試儀）可以強行設置A、B機為工作機或是備機，為系統(tǒng)自動測試提供了基礎(chǔ)。A、B按鈕不允許被同時按下。3.1一體化JT1-CZ2000主機原理二取二工作原理框圖3.1一體化JT1-CZ2000主機原理二取二工作原理

兩路獨立接收譯碼通道同一接收線圈繞組獨立隔離放大器，獨立A/D轉(zhuǎn)換獨立接收譯碼處理與輸出

兩個CPU獨立輸出控制

譯碼結(jié)果比較

并口輸出控制

串行口輸出控制3.1一體化JT1-CZ2000主機原理二取二工作框圖3.1一體化JT1-CZ2000主機原理

CPU1

控制電路

控制點燈輸出，光電開關(guān)進行反饋檢查

CPU2

新增安全控制電路

控制大電流繼電器，可關(guān)斷點燈電源。控制動態(tài)控制安全點燈電源進行反饋檢查。

任何環(huán)節(jié)出問題，進入復位自檢重起。3.1一體化JT1-CZ2000主機原理主機板輸出采用繼電器控制燈位信號輸出，用光電耦合器件控制其它信號的輸出。輸入采用光電耦合器件隔離輸入。主機板輸出點燈電源為受主機板輸出動態(tài)控制的48V電源。主機板內(nèi)使用了高安全性的3路相互獨立的動態(tài)監(jiān)督電路3.1一體化JT1-CZ2000主機原理并口輸出選擇電路3.1一體化JT1-CZ2000主機原理接收設備對主機板上兩路輸出比較來保證安全主機預留CAN總線方式輸出3.1一體化JT1-CZ2000主機原理主機預留RS485總線方式3.1一體化JT1-CZ2000主機原理主機運用32位浮點運算DSP對UM71、移頻、交流計數(shù)、UM2000并行接收，并在2006年9月，歷經(jīng)半年時間，對柳州局單軌條、哈局極頻制式的譯碼程序完成定版，真正實現(xiàn)了全路通用的版本統(tǒng)一。譯碼輸出次序開機/無碼時：UM71、移頻、交流計數(shù)、UM2000有輸出后，保持原來制式輸出3.1一體化JT1-CZ2000主機原理完善主機自檢功能，新增加“線圈斷線/短路檢測”功能，提高系統(tǒng)可測性。按照2006年7月鐵道部科技司及運輸局聯(lián)合以科技運[2006]82號文發(fā)布的“JT-C系列機車信號車載系統(tǒng)設備技術(shù)規(guī)范（暫行）”中4.22條規(guī)定，在接收線圈斷線時要控制機車信號輸出滅燈。3.1一體化JT1-CZ2000主機原理機車信號主機上增加電路向接收線圈發(fā)送動態(tài)信號，主機通過檢測接收線圈上的該信號來判斷是否出現(xiàn)斷線問題。機車信號主機間隔約30秒向接收線圈發(fā)送一次測試動態(tài)信號，每次發(fā)送約1秒鐘，主機在連續(xù)檢測到2次信號都是斷線信號時，控制對應該線圈的機車信號主機板進入滅燈狀態(tài)。進入此滅燈狀態(tài)的主機板小面板上的上下行指示燈同步周期閃亮，周期為每秒2次。3.1一體化JT1-CZ2000主機原理接收載頻切換信息的功能1在地面未全面具備由25.7Hz信息控制機車信號載頻自動鎖定或切換的情況下，設備由25.7Hz信息實現(xiàn)的載頻自動鎖定或切換，按自動鎖定或切換和既有手動切換并存的過渡模式工作。2

設備在開機后按照載頻選擇(上下行)開關(guān)設定狀態(tài)工作。3地面提供載頻切換信息碼時（信息碼的時間應不小于2s），設備應自動實現(xiàn)載頻鎖定或切換，其功能應符合表3規(guī)定。

3.1一體化JT1-CZ2000主機原理3.1一體化JT1-CZ2000主機原理4

收到UU/UUS碼，可以接收載頻切換信息碼，并進行相應載頻鎖定；如果沒有接收到載頻切換信息碼，按照載頻選擇(上下行)開關(guān)進行信息接收。5

在接收ZPW-2000系列信息時，如果設備處于載頻鎖定或自動切換狀態(tài)，機車信號掉碼大于10s后，恢復按照載頻選擇(上下行)開關(guān)進行信息接收。6

載頻切換開關(guān)應設載頻切換結(jié)果指示燈，指示切換后的載頻組（1700Hz和2300Hz為1組載頻，2000Hz和2600Hz為2組載頻），用穩(wěn)定燈光指示人工操作后的載頻切換結(jié)果，用閃爍燈光指示自動載頻切換后的結(jié)果。7設備預留《主體機車信號系統(tǒng)技術(shù)條件（暫行）》第6.8～6.9條規(guī)定的主體機車信號載頻自動切換功能。在地面系統(tǒng)條件具備時，通過更改主機設置或更換程序可方便地來實現(xiàn)。3.1一體化JT1-CZ2000主機原理3.1.2連接板連接板上利用兩個繼電器實現(xiàn)雙套主機的主備切換控制，該繼電器加有緩放保持電容，防止信號閃燈輸出時，主備機由于閃燈斷電引起的錯誤切機。連接板實現(xiàn)原來接線盒中I、II端接收線圈選擇切換控制功能，使用了2個雙極保持型繼電器，防止使用單個多組接點繼電器故障引起無法切換問題。連接板使用1個雙極保持型繼電器實現(xiàn)I、II端開關(guān)（上下行開關(guān)、模式開關(guān)）工作電源控制選擇。3.1一體化JT1-CZ2000主機原理3.1一體化JT1-CZ2000主機原理接收線圈匹配負載電阻設計在連接板上，方便主機配合單線圈使用時更改設置。連接板前面板上設置6個指示燈用于指示A、B主機板工作狀態(tài)，另外增加了2個指示燈用來指示上下行信號輸入。連接板前面板上A、B按鈕用于實現(xiàn)強制A、B主機板成為工作主機。主機板A、B的電源輸入保險管座設置在連接板上。3.1一體化JT1-CZ2000主機原理3.1.3電源板主機中有2塊電源板，構(gòu)成熱備冗余。每塊電源板上有一個DC110V變48V電源模塊，輸出一路常有的DC48V電源供主機板和記錄器板工作，另外輸出一路受主機板輸出的動態(tài)信號控制的DC48V動態(tài)點燈電源。動態(tài)信號消失時點燈電源關(guān)閉，動態(tài)電源滿足故障安全。兩塊電源板常有的DC48V經(jīng)過二極管并聯(lián)到一起，共同向主機板、記錄板和其它輔助電路供電，而動態(tài)電源只供給各自受到控制的主機板。3.1一體化JT1-CZ2000主機原理3.1一體化JT1-CZ2000主機原理電源板

1電源板

2LED表示內(nèi)容LED表示內(nèi)容50V亮：電源板1輸出48V工作電源正常50V亮：電源板2輸出48V工作電源正常50VD亮：電源板1輸出48V動態(tài)點燈電源正常50VD亮：電源板2輸出48V動態(tài)點燈電源正常110V亮：機車110V電源輸入正常110V亮：機車110V電源輸入正常I端亮：主機當前從I端的接收線圈獲取信號12V計劃增加，雙路驅(qū)動雙色顯示：綠色和紅色。綠色部分接12V電源模塊輸出紅色部分接12V經(jīng)過光電開關(guān)控制后輸出II端亮：主機當前從II端的接收線圈獲取信號按鈕表示內(nèi)容I端配合開關(guān)在測試位時，選擇I端接收線圈接收信號II端配合開關(guān)在測試位時，選擇II端接收線圈接收信號注：正常狀態(tài)下，電源板1上的I端LED和II端LED只亮其中1個。3.1一體化JT1-CZ2000主機原理靈敏度使機車信號設備工作（穩(wěn)定譯碼）的最小的鋼軌短路電流值機車信號靈敏度(移頻)以及對地面鋼軌最小短路電流值的要求應符合下表規(guī)定。載頻Hz550650750850電氣化區(qū)段鋼軌最小短路電流mA1501209266機車信號靈敏度鋼軌短路電流值mA113±1790±1569±1050±8主機電壓值15.9±2.414.6±2.212.4±1.810±1.5非電氣化區(qū)段鋼軌最小短路電流mA50403327機車信號靈敏度鋼軌短路電流值mA40±632±526±422±3主機電壓值5.6±0.85.1±0.84.7±0.74.5±0.73.2一體化機車信號技術(shù)指標電化區(qū)段25Hz交流計數(shù)的靈敏度為1.05±0.1A;非電化區(qū)段50Hz交流計數(shù)的機車信號靈敏度的鋼軌短路電流值為

0.75A±0.15A。機車信號靈敏度(ZPW2000)以及對地面鋼軌最小短路電流值的要求應符合下表規(guī)定。

設備的整機返還系數(shù)應不小于75%。載頻Hz1700200023002600鋼軌最小短路電流mA500500500450機車信號靈敏度（鋼軌短路電流值）mA310±31275±28255±26235±243.2一體化機車信號技術(shù)指標

應變時間（車載信號設備從鋼軌線路接收到機車信號新信息開始，到給出相應機車信號顯示所需要的時間。）

機車信號接收ZPW2000信息（含UM71）的應變時間不大于2s，從有信息到無信息的應變時間應不大于4s。

ZPW2000系列的具體應變時間見下表：3.2一體化機車信號技術(shù)指標低頻信息（Hz）10.311.412.513.614.715.816.91819.1應變時間（s）2.02.01.91.71.61.51.41.31.2低頻信息（Hz）20.221.322.423.524.626.829有信息到無信息應變時間（s）1.21.11.01.01.00.90.9<4設備接收移頻信息時，其應變時間為：轉(zhuǎn)換為L、LU時的應變時間應不大于2s，其他不大于1.5s；從有信息到無信息的應變時間應不大于4s。接收交流計數(shù)信息時，應變時間不大于7s；從L,U,UU信息到無信息的應變時間不大于9s，從HU信息到無信息的應變時間不大于7s。接收信息從其他制式轉(zhuǎn)為移頻或ZPW-2000系列時，信號顯示的應變時間不大于2s；接收信息從其他制式轉(zhuǎn)為交流計數(shù)時，信號顯示的應變時間符合上條。3.2一體化機車信號技術(shù)指標主機直流輸出信息的指標

1直流電壓：35V～60V為高電平（“1”），低于10V為低電平（“0”）；

2輸出信息驅(qū)動能力：12mA～20mA，內(nèi)阻不大于200Ω，雜音電壓小于5％。3.2一體化機車信號技術(shù)指標4一體化機車信號的機械接口主機尺寸為（單位：mm）：（長×寬×高）(335±1)×(283±1)×(221±1)；重量約為10kg。機箱內(nèi)部件各個廠家之間互相兼容、安裝兼容、大小尺寸統(tǒng)一、使用維護方式統(tǒng)一（主機箱內(nèi)插槽板可做到不同廠家設備可互換），采用XC系列高可靠小圓型線簧孔卡口電連接器提高系統(tǒng)可靠性4.1機車信號主機統(tǒng)一的功能板面板完全按照歐標設計4.1機車信號主機機車信號主機的安裝1主機箱安裝需要留有一定的空間，以保證較好的通風對流以便散熱，改善系統(tǒng)的可靠性。2主機安裝位置最好能夠便于日常維護。機車信號主機日常維護需要操作人員方便接觸主機，按壓主機面板按鈕，轉(zhuǎn)儲機車信號記錄數(shù)據(jù)等。3主機采用固定架安裝。機箱底座固定架上有兩個安裝孔（φ9mm），孔心距140mm。安裝時直接將機箱底座滑入固定架，然后用專用螺母將機箱固定。4.1機車信號主機4.1機車信號主機雙面八顯示機車信號機(mm)

長：446±1寬：100±1高：119±1信號機使用LED顯示，降低功耗，提高可靠性。各個廠家信號機安裝兼容、大小尺寸統(tǒng)一、使用維護方式統(tǒng)一。信號機增加“ZS”指示燈、“上下行”開關(guān)及“模式轉(zhuǎn)換”開關(guān)等新功能，簡化系統(tǒng)構(gòu)成。采用

XC系列高可靠小圓型線簧孔卡口電連接器提高系統(tǒng)可靠性。4.2機車信號機4.2機車信號機一體化信號機的安裝1信號機重量約2kg。2信號機被安裝在司機室前擋風玻璃中間或兩側(cè)，保證司機方便觀察。信號機下方的開關(guān)和指示燈不能被遮擋。4.2機車信號機4.2機車信號機一體化機車信號接收線圈采用雙線雙出、隱蔽出線、鋼包軟管線纜防護設計方式，避免車外線纜易損壞的薄弱環(huán)節(jié),提高可靠性。4.3機車信號雙路接收線圈4.3機車信號雙路接收線圈接收線圈的安裝1單個接收線圈重量約為12Kg。2接收線圈安裝位置在機車排障器后與第一輪對之間，距第一輪對軸心水平距離大于1.5m處機車提供的安裝架上，必須要保證接收線圈底部與軌面距離為155±5mm，接收線圈中心與軌面中心偏移小于±5mm，安裝時必須使線圈外殼上方箭頭指向一致，以免同名端接反。3接收線圈周圍300mm空間內(nèi)不應有大體積的金屬物體。4安裝布線時，將電纜與機車底部固定點捆綁牢固，防止機車在高速運行中，產(chǎn)生劇烈振動對線纜造成疲勞性損壞，以確保線纜的正常使用壽命。4.3機車信號雙路接收線圈4.3機車信號雙路接收線圈4.3機車信號雙路接收線圈一體化機車信號的主機和信號機的連接器（航空插頭）采用高可靠連接器--GJB2889“XC系列高可靠小圓型線簧孔卡口電連接器”；配線工藝采用WAGO端子。系統(tǒng)使用的線纜采用符合TB/T1484.1-2001的鐵路專用電纜。4.3一體化機車信號連接器4.3一體化機車信號連接器插頭插座連接器4.3一體化機車信號連接器

Wago端子連接工藝4.3一體化機車信號連接器5一體化機車信號的電氣接口5.1一體化機車信號的電氣連接圖設備編號功能芯數(shù)型號電纜型式機車信號主機X26機車配電盤、接收線圈24XC27F24Z1D12芯×6X27/X28機車信號機19XC24F19Z1D115芯×1X22監(jiān)控裝置24XC27F24Z1D119芯×1X23主機串口19XC24F19Z1D1/I-SZ模式開關(guān)、上下行、備用19XC24F19Z1D117芯×1II-SZ模式開關(guān)、上下行、備用19XC24F19Z1D111芯×1LX22TAX箱、測試串口14XC22F14Z1D12芯×1LX30測試插座

32Y2MZJ32機車信號機X29/X30燈線19XC24F19Z1D1同X27/X28I-LL模式開關(guān)、上下行、備用19XC24F19Z1D1同I-SZII-LL模式開關(guān)、上下行、備用19XC24F19Z1D1同II-SZ監(jiān)控裝置X32監(jiān)控裝置20LYP50TK1UQ同X225.2插座列表

5.3主機后背插座布局5.4接收線圈電氣連接5.4接收線圈電氣連接頻率（Hz）255506507508501700200023002600鋼軌短路電流mA1050113906950310275255235接收電壓mV9.3±7.5%15.9±7.5%14.6±7.5%12.4±7.5%10.0±7.5%100±7.5%100±7.5%100±7.5%100±7.5%接收線圈的指標：單個接收線圈的參數(shù)指標：電感量：>60mH品質(zhì)因數(shù)：>5.5直流電阻：≤8Ω線圈絕緣電阻>30MΩ接地的好壞直接影響整個系統(tǒng)的電磁兼容性能。針對國內(nèi)目前運行機車的現(xiàn)狀，當前的接地采用的是單點接地。主機箱后面板設有專用接地端子，通過接地編織線就近連到機車接地端子。主機箱接地端子使用主機自帶的M4螺栓和墊圈4；接地編織線截面積不低于6mm2。螺栓、螺母和墊圈應為涂鋅鋼，雙面鈍化處理。機車信號機安裝底板要求采用電鍍工藝，通過安裝螺栓與機車車體連接。螺栓、螺母和墊圈應為涂鋅鋼，雙面鈍化處理。接收線圈的電纜屏蔽層引出的連接線與主機箱X26電纜屏蔽層引出的連接線通過車上連接端子或接收線圈接線盒相連。連接線截面要求不低于1.5mm2。5.5接地連接

6常見異常分析及設備維護

保險管描述

電源板1內(nèi)保險管容量：250V2A。

電源板2內(nèi)保險管容量：250V2A、1A兩種。

連接板內(nèi)保險管

容量：250V0.5A。

記錄板內(nèi)保險管

容量：250V0.75A。6.1設備日常維護保持設備故障狀態(tài)的前提下，切換主備機工作，轉(zhuǎn)儲記錄數(shù)據(jù)；按照常見故障與可能原因進行故障分析處理；對于難以理解的故障現(xiàn)象，保護主機原來工作狀態(tài)，不要輕易關(guān)機重新上電，先對異?，F(xiàn)象先進行分析，并可以求助技術(shù)咨詢電話。在分析后可以對可疑部分進行測試，包括斷開測量設備輸出電壓，甩開部分電纜配線，測試電纜配線是否有短路，更換部分部件進行測試等。由于有些設備故障狀態(tài)很難復現(xiàn)，因此保護現(xiàn)場，尋求技術(shù)支持是解決此類故障首要考慮的方法。

如果故障位置比較明確，可以采用替換電路板的方法處理故障。替換下來的電路板在修復后，應及時更換回原主機上，以確保整機使用年限的一致性。如果故障現(xiàn)象已經(jīng)消失，則主要靠分析記錄數(shù)據(jù)查找故障原因，分析原因時可以求助技術(shù)咨詢電話。如果故障比較難定位或者維修，設備可返廠維修。