变频技术培训资料2

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1、1. 用途和适应围 21.1 变频防侵正线装置的用途 21.2 适应围 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 牵曲线作业的控制模式 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

2、频防侵正线装置是巨石铁道科技发展研制的调车 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，调由牵由线或专用 线的监控程序，对调车机牵由作业实施控制，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. 用途和适应围1.1 变频防侵正线装置的用途由于目前铁路调车场的道岔区段轨道无码，当补机摘桂或调 车作业过程中，

3、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 c+ 60 C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）、

4、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f 0（94kHzM.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foo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

5、其振荡 频率，在一定的频率围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：| |以. B | 小相位条件：少n+少？= 2nli (n = 0.1.2)以-放大回路增益?-反馈回路传输函数“心少？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。而随着变频振荡器同样要满足振幅和相位条件才能起振, 的改变可以工作在不同振荡频率上。55?图2变频振荡器电原理框图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

6、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由射 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、G20& L202构成。射随输由器 由G207、G20& 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J201

7、404、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、R244W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 o滤波电路由输入变压器N401,常态频率(f 0)输由变压器N402,六路T 型半节 LC 滤波器(F401-F406、B401-B406、G401-G412 ) 及五路隔离输由光耦(GH4O1-GH405 )构成。选频放大器 原理图如图4所示。驱动输由原理图如图 5所示。整形计数原理图如图6所示INBP202 +24

8、VR201R206C201T卜G201pG202R204R202 口R203OUTC202R205图4选频放大器原理图图5驱动输出原理图12023.2 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、引由端隔离， 避免相互干扰），另一方面可规、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

9、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。I：端机感芯k!II端机感皮日 工端机感皮出 端机感芯出芯插头2) 485-A(LQ芯插头2)卷5Bnov)-11端位地接线宜（4芯插座）n端机感芯入 门端机感皮入 一号机感M入 T端机感皮入图7 BP-1A型变频识别装置装车配线图CZ10（10芯插座CZ5（5芯插座）BP-1A 型 变 频 识 别 装 置0e机感I、ii端转换盒电票理图（2型）HK-10测彳 UC)m13图9 机感I、U端转换盒配线表（2型

10、）i。芯插J 110V+10 110V-11 II端电源12 I端电源13 输出14 1 .15 / n端输入16 J I端输入图10机感I、II端转换盒外部配线表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 fo 状态下（振荡频率为fo= 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）。变频机车感应器是一个

11、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。1.5 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 2冗 LiC150

12、200之间，我们所用的变频地面感应器通常有五种频率：f 1= 102kHz 50OHzf2= 108kHz 50OHf 3= 115kHz 50OHzf4= 122kHz 50OHzf5= 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 （i = 1、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

13、（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 LCI荡槽路停止工作。1.6 信号检测装置的功能及原理信号检测装置是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

14、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。图13信号检测装置原理图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。数楼科推甯.裁计建表信号检测旦百感同器图14变频装置系统蛆成示意图胫控装芭；匕面手持电台车戟灯显设备机车信号设备制就执行机构忖缸压力传感器列车管亚力传惑器 光电速度的感器桥信果传系 的代总集薪统商早显统 平调灯系调车信号机速度 指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、115kHz、122kH

15、z、130kHz共五种频率信号。接收变频机感器接收线圈发生的信号进行放大、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由能量，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，电流互感器穿在调车信号白

16、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、同轴电缆调车信号机6、信号检测装置8,钢轨图16系统站构图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。固定变频地画感应

17、器匚机待线安全距离5.2牵曲线作业的控制模式在牵由线的入口处（一般是第一组道岔的防 护调车信号机处）设一个固定频率地面感应 器，采用108kHz频率做为启动牵生线监控程 序的作用点。当调车机向牵由线牵由作业时， 遇到该变频地面感应器立即启动本牵曲线的 监控程序，按监控程序控制牵生作业。8|匚牵出线安全距离5.3 监控程序的设计原则5.3.1 确定牵曲线入口限制速度。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 在牵曲线总长度中预留安全距离。5.

18、3.6 考虑坡道、季节因素留由安全系数。5.4 更换监控程序芯片5.4.1 监控程序D727C256 文件名：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。