变频技术培训资料2.doc

目 录
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1. 用途和适应范围 2
1.1 变频防侵正线装置的用途 2
1.2 适应范围 3
2. 原理概述 3
3. 各单元主要功能 5
3.1 变频识别装置的功能及原理 5
3.2 变频接线盒的功能 8
3.3 端位转换盒功能及原理 8
3.4 变频机车感应器功能及原理 11
3.5 变频地面感应器的功能及原理 12
3.6 信号检测装置的功能及原理 14
4. 变频防侵正线装置系统构成 15
5. 变频装置对调车作业的控制模式 17
5.1 固定变频地面感应器对调车作业的控制 17
5.2 牵出线作业的控制模式 18
5.3 监控程序的设计原则 19
5.4 更换监控程序芯片 20
5.5 防侵正线防挤岔的控制模式 20
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BP-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: |μ﹒β|≥1
相位条件:ψμ+ψ? =2n∏(n=0.1.2…)
μ-放大回路增益
? -反馈回路传输函数
ψμ、ψ? 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 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 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。
3.2.2BP-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、幅特性闭环回路中的重要组成部分,平常工作在f0状态下(振荡频率为f0=94kHz± 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 03.5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 150~200
之间,我们所用的变频地面感应器通常有五种频率:
f1=102kHz ±50OHz
f2=108kHz ±50OHz
f3=115kHz ±50OHz
f4=122kHz ±50OHz
f5=130kHz ±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的显示状态通过变频地面感应器反映给机车上,我们又在