ZPW-2000A軌道電路接收電壓波動(dòng)分析與維護(hù)

張 燚 上海鐵路局合肥電務(wù)段

ZPW-2000A無(wú)絕緣軌道電路滿足了設(shè)備安全性、穩(wěn)定性、可靠性要求，目前在全路廣泛應(yīng)用，是今后一個(gè)時(shí)期我們維修的重點(diǎn)對(duì)象之一。接收電壓是ZPW-2000A無(wú)絕緣軌道電路的一個(gè)重要參數(shù)，由主軌道接收電壓和小軌道接收電壓組成。接收電壓波動(dòng)是設(shè)備存在隱患的一種客觀反映，接收電壓波動(dòng)幅度較大時(shí)，會(huì)直接導(dǎo)致軌道電路紅光帶的發(fā)生。通過(guò)接收電壓波動(dòng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，降低故障發(fā)生概率，有效保證保證ZPW-2000A無(wú)絕緣軌道電路穩(wěn)定可靠工作。

加強(qiáng)日常電特性測(cè)試和微機(jī)監(jiān)測(cè)調(diào)閱，通過(guò)軌道電路接收電壓波動(dòng)情況，可判斷出ZPW-2000設(shè)備存在的潛在隱患。本文是對(duì)近年來(lái)發(fā)生的ZPW-2000A接收電壓波動(dòng)案例進(jìn)行分析判斷，旨在為ZPW-2000A設(shè)備維修、維護(hù)工作分享經(jīng)驗(yàn)，提供參考。

1 ZPW-2000A軌道電路接收電壓波動(dòng)原因及統(tǒng)計(jì)

本文針對(duì)2008-2011年來(lái)上海局電務(wù)處信號(hào)旬報(bào)中發(fā)生ZPW-2000A軌道電路接收電壓波動(dòng)情況進(jìn)行匯總，并結(jié)合日常該設(shè)備的維修工作，對(duì)ZPW-2000A移頻軌道電路接收電壓波動(dòng)原因進(jìn)行分類(lèi)統(tǒng)計(jì)。ZPW-2000A移頻軌道電路接收電壓波動(dòng)原因分類(lèi)以下幾類(lèi)，如表1所示。從表中數(shù)據(jù)可見(jiàn)電容失效是接收電壓波動(dòng)的主要原因。接收電壓波動(dòng)雖然不會(huì)直接導(dǎo)致故障，但隨著運(yùn)輸效率的提高，ZPW-2000A軌道電路是區(qū)間關(guān)鍵設(shè)備，因此快速判斷接收電壓波動(dòng)原因，及時(shí)查找設(shè)備的隱患就尤為重要了。

表1 2008.1～2011.10年上海局ZPW-2000A接收電壓波動(dòng)原因分類(lèi)統(tǒng)計(jì)

2 ZPW-2000A軌道電路接收電壓波動(dòng)原因分析及判斷

在查找接收電壓波動(dòng)原因時(shí)應(yīng)考慮到軌道電路的數(shù)量、時(shí)間、天氣、地理位置、環(huán)境、設(shè)備運(yùn)用情況、施工、外界人為干擾情況。新開(kāi)通站場(chǎng)還應(yīng)加強(qiáng)補(bǔ)償電容數(shù)量、安裝位置、塞釘電阻、空扼流、等位線位置、WAGO端子連接等方面的驗(yàn)收工作。

2.1 補(bǔ)償電容失效

補(bǔ)償電容是ZPW-2000A軌道電路的重要組成部分，主要作用是抵消鋼軌的感性，使鋼軌阻抗盡可能呈阻性負(fù)載，其好壞直接影響到軌道電路的傳輸特性。補(bǔ)償電容失效可從接收電壓的波動(dòng)形式表現(xiàn)出來(lái)，例如某站區(qū)間9128G主軌接收電壓從597 mV下降至546 mV；相鄰區(qū)段9116G小軌接收電壓從129 mV上升至193 mV。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，從接收端數(shù)第12個(gè)電容不良（共15個(gè)）。更換電容后主軌電壓由530 mV上升至586 mV；同時(shí)相鄰區(qū)段9116G小軌電壓從193 mV下降至130 mV。

在現(xiàn)場(chǎng)的維修工作中，有很多補(bǔ)償電路失效的案例，分析其失效原因，大多可歸納如下：

（1）由于補(bǔ)償電容風(fēng)吹、日曬、雨淋自然老化會(huì)經(jīng)常失效。

（2）因防護(hù)不當(dāng)，作業(yè)造成或高速列車(chē)沖擊補(bǔ)償電容斷線；

（3）日常維修不到位，補(bǔ)償電容塞釘接觸電阻過(guò)大；

（4）補(bǔ)償電容被人為破壞或偷盜。

（5）雷電電壓造成補(bǔ)償電容的損壞。

（6）牽引回流電壓波動(dòng)形成浪涌電壓過(guò)大擊穿補(bǔ)償電容。

在分析補(bǔ)償電容失效時(shí)，可根據(jù)主軌、小軌接收電壓測(cè)試數(shù)據(jù)判斷電容失效及位置，對(duì)數(shù)據(jù)分析時(shí)應(yīng)對(duì)本軌道主軌道、小軌道以及鄰區(qū)段小軌道的接收電壓結(jié)合起來(lái)分析，總結(jié)如下：

主軌道電壓下降達(dá)50 mV，或小軌道電壓變化在10 mV以上時(shí)，補(bǔ)償電容失效的可能性較大。主軌道電壓下降，同時(shí)小軌道電壓下降較多，那么發(fā)送端第3～5個(gè)電容失效的可能性較大。主軌道電壓下降，但小軌道電壓有一定程度的上升，那么靠近發(fā)送端電容失效可能性較大，上升幅度越大越靠近發(fā)送端。主軌道電壓下降較大，本區(qū)段小軌道電壓變化不大，但同時(shí)接收鄰軌道小軌道電壓有所上升，那么靠近接收端端電容失效可能性較大，越靠近接收端影響越大。在新開(kāi)通站場(chǎng)，還存在補(bǔ)償電容漏安裝和電容安裝位置不對(duì)的情況，同樣也會(huì)使接收電壓降低。

2.2 接觸不良

2.2.1 鋼包銅線、接續(xù)線塞釘接觸不良

塞釘接觸不良主要有3個(gè)方面原因：塞釘眼孔不圓，塞孔孔徑誤差大，造成塞釘曠動(dòng)；塞釘頭連接壓力不夠，緊固不良，因車(chē)列震動(dòng)造成松動(dòng)；塞孔進(jìn)水銹蝕，接觸電阻增大。

塞釘接觸不良會(huì)造成接觸電阻不斷變化，接收電壓也隨之波動(dòng)。接收電壓在過(guò)車(chē)、雨后波動(dòng)時(shí)，需測(cè)試塞釘接觸電阻是否達(dá)標(biāo)，通過(guò)判斷接收電壓波動(dòng)時(shí)間和接觸電阻測(cè)試結(jié)果就可判斷是否為鋼包銅、接續(xù)線塞釘接觸不良造成。

2.2.2 發(fā)射盒、接收盒底座接觸不良

對(duì)發(fā)送盒、接收盒底座接觸不良的案例進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，發(fā)送盒不良一是發(fā)送盒在運(yùn)輸過(guò)程中有損傷，二是由于日常N+1試驗(yàn)時(shí)導(dǎo)致發(fā)送盒未鎖閉到位。

發(fā)送盒底座接觸不良時(shí)，功出電壓和接收電壓同時(shí)會(huì)出現(xiàn)瞬間到零的現(xiàn)象，重新固定和鎖閉好發(fā)送盒即可解決。接收盒底座接觸不良時(shí)功出電壓正常，接收電壓出現(xiàn)瞬間到零的現(xiàn)象，重新固定即可解決波動(dòng)問(wèn)題。

2.2.3 端子接觸不良

現(xiàn)在ZPW-2000A室內(nèi)外設(shè)備各部端子多數(shù)采用WAGO端子，由于我們不能直觀確認(rèn)WAGO端子是否連接牢固。端子線壓接松動(dòng)直接會(huì)造成主軌接收電壓波動(dòng)，甚至直接導(dǎo)致故障。新開(kāi)通、改造站場(chǎng)ZPW-2000A軌道電路存在接收電壓波動(dòng)時(shí)，如果各部電特性都達(dá)標(biāo)，那WAGO端子接觸不良可能性較大。

2.3 器材不良

2.3.1 調(diào)諧匹配單元不良

調(diào)諧匹配單元由調(diào)諧部分、匹配部分和電感組成，如圖1所示。調(diào)諧匹配單元不良主要分為調(diào)諧部分和匹配部分不良。

調(diào)諧部分不良最顯著的特征是調(diào)諧單元的零阻抗、極阻抗超標(biāo)。

圖1 調(diào)諧匹配單元原理圖

某站3778G主軌接收電壓年曲線從570 mV逐降為489 mV（如圖2），小軌從126 mV逐升到210 mV。測(cè)試發(fā)現(xiàn)3778G接收端調(diào)諧匹配單元零阻抗為0.11 Ω超標(biāo)（標(biāo)準(zhǔn)為 0.022-0.079 Ω），更換調(diào)諧匹配單元后測(cè)試零阻抗為 0.041 Ω，3778G小軌道電壓降由210 mV降至125 mV，3778G主軌出電壓從489 mV上升到570 mV左右。

圖2 3778G主軌接收電壓年曲線

對(duì)于調(diào)諧單元零阻抗、極阻抗超標(biāo)的分析主要是根據(jù)主軌接收電壓長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)試數(shù)據(jù)分析對(duì)比，利用好微機(jī)監(jiān)測(cè)設(shè)備，同時(shí)做好設(shè)備的的電特性測(cè)試和分析。

匹配部分不良主要是匹配變壓器電氣特性不達(dá)標(biāo)造成。從現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的案例進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)原因是發(fā)送盒進(jìn)潮氣后，匹配變壓器內(nèi)銹蝕造成變壓器不穩(wěn)定，所以接收電壓波動(dòng)。匹配部分不良時(shí)，實(shí)際上匹配變壓器電特性已不達(dá)標(biāo)，通過(guò)測(cè)試 E1、E2、V1、V2 電壓數(shù)據(jù)就能判斷。

2.3.2 空心線圈、空扼流不良

空心線圈主要是平衡牽引電流回流，減少工頻諧波對(duì)軌道電路設(shè)備的影響,保證調(diào)諧區(qū)的工作穩(wěn)定性。如果兩個(gè)相鄰區(qū)段軌道電路接收電壓同時(shí)波動(dòng)時(shí)，對(duì)兩區(qū)段之間調(diào)諧區(qū)空心線圈的電特性測(cè)試就尤為重要了。

空扼流是平衡兩軌間牽引回流的作用，如果空扼流失效那兩鋼軌間牽引回流會(huì)使主軌接收電壓不穩(wěn)定，主軌接收電壓下降幅度較大。在判斷接收電壓波動(dòng)原因時(shí)要考慮波動(dòng)區(qū)段內(nèi)空扼流是否被盜，電特性測(cè)試值是否達(dá)標(biāo)。

2.3.3 發(fā)送盒不良

發(fā)送盒不良主要表現(xiàn)在接收電壓有瞬間到零或者列車(chē)在反方向運(yùn)行時(shí)波動(dòng)，不良的發(fā)送盒經(jīng)返廠分析為發(fā)送盒芯片不良。發(fā)送盒不良可根據(jù)微機(jī)監(jiān)測(cè)中功出電壓和接收電壓瞬間到零來(lái)判斷，觀察衰耗盒發(fā)生表示燈是否有瞬間滅燈也能判斷，但最快捷的方法是更換發(fā)送盒或N+1試驗(yàn)。

2.3.4 鋼包銅線不良

鋼包銅線不良主要外皮破損，銹蝕，老化造成，通過(guò)鉗形表測(cè)試鋼包銅線通過(guò)電流，分析對(duì)比數(shù)據(jù)可判斷鋼包銅線是否不良。例如某站8968G主軌接收電壓在577-470 mV之間波動(dòng)，經(jīng)查8968G發(fā)送端鋼包銅線不良，更換后主軌接收穩(wěn)定在619 mV。

2.3.5 防雷模擬網(wǎng)絡(luò)不良

防雷模擬網(wǎng)絡(luò)主要是模擬一定長(zhǎng)度電纜傳輸特性，與真實(shí)電纜共同構(gòu)成一個(gè)固定極限長(zhǎng)度。如果防雷模擬網(wǎng)絡(luò)不良會(huì)造成主、小軌接收電壓下降。例如某站8562G主軌電壓由736 mV下降至571 mV，小軌電壓由127 mV下降至113 mV，經(jīng)查找為防雷模擬網(wǎng)絡(luò)壞，更換后接收電壓恢復(fù)正常。

防雷模擬網(wǎng)絡(luò)不良時(shí)主軌、小軌接收電壓會(huì)下降，這與電容失效相似，但通過(guò)對(duì)防雷模擬網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備側(cè)、電纜側(cè)電壓數(shù)據(jù)分析，很快能判斷防雷模擬網(wǎng)絡(luò)是否不良。

2.4 道床電阻變化

2.4.1 積雨、積雪

積雨或積雪會(huì)造成道床潮濕，道床電阻隨雨雪的浸入而逐步減小，會(huì)引起某個(gè)區(qū)域多個(gè)區(qū)段同時(shí)下降，天晴后同時(shí)升高。對(duì)于判斷是否為雨雪影響接收電壓應(yīng)考慮軌道電路下降時(shí)的天氣因素，還有就是多個(gè)區(qū)段同時(shí)降低或者升高。

2.4.2 工務(wù)對(duì)道床清篩

由于工務(wù)道床清篩后道床漏泄減小，道床電阻會(huì)增大，軌道電路的接收電壓會(huì)升高，這種現(xiàn)象屬于正常的現(xiàn)象。在電務(wù)部門(mén)配合工務(wù)對(duì)道床清篩作業(yè)時(shí)，我們應(yīng)該預(yù)想到清篩后接收電壓升高。

2.5 工務(wù)及施工影響

2.5.1 零散鋼軌、護(hù)輪軌及絕緣不良

工務(wù)常常把零散鋼軌放置在兩軌間并且與主軌并置，有的還與碰主軌扣件相碰。零散鋼軌相當(dāng)于兩軌間放入了一個(gè)寬大的鐵板，形成"有電介質(zhì)的平行板電容"，在軌間高頻率的信號(hào)幅射下，使得軌間阻抗變小，電導(dǎo)增大，泄漏電流增大，軌面電壓降低，接收電壓降低。

護(hù)輪軌在調(diào)諧區(qū)段時(shí)，護(hù)輪軌絕緣不良會(huì)使該區(qū)域的主軌、小軌接收電壓下降，甚至出現(xiàn)紅光帶。調(diào)諧區(qū)段存在護(hù)輪軌時(shí)要特別加強(qiáng)護(hù)輪軌絕緣的測(cè)試。

鋼軌護(hù)輪軌扣件松動(dòng)，碰基本軌會(huì)造成主軌電壓不同程度的波動(dòng)。護(hù)輪軌大多設(shè)置在大橋上面，在電特性測(cè)試各部達(dá)標(biāo)情況下，應(yīng)考慮到護(hù)輪軌扣件是否松動(dòng)。

2.5.2 鋼軌接地

鋼軌接地后接收電壓會(huì)大幅下降，甚至導(dǎo)致紅光帶。鋼軌接地可通過(guò)測(cè)試發(fā)送端和接收端V1、V1電壓，如果發(fā)送端V1、V2電壓正常，接收端V1、V2電壓比正常值低很多，那鋼軌接地的可能性較大。

2.5.3 線路施工

線路撥接、拉軌、應(yīng)力放散等針對(duì)鋼軌的作業(yè)施工，會(huì)使的ZPW-2000A接收電壓小幅波動(dòng)，等工務(wù)施工作業(yè)完后，主軌接收電壓波動(dòng)也同時(shí)結(jié)束，判斷是否為施工影響主要是觀察波動(dòng)是否隨施工結(jié)束而結(jié)束。

3 ZPW-2000A軌道電路的日常維護(hù)

3.1 加強(qiáng)微機(jī)監(jiān)測(cè)調(diào)閱和日常電特性測(cè)試工作

通過(guò)對(duì)ZPW-2000A軌道電路接收電壓波動(dòng)原因的分析判斷，不難發(fā)現(xiàn)電特性測(cè)試與微機(jī)監(jiān)測(cè)調(diào)閱相結(jié)合分析的重要性。日常測(cè)試時(shí)除了測(cè)試日常熟悉的測(cè)試項(xiàng)目，還要加強(qiáng)塞釘電阻、調(diào)諧匹配單元阻抗、空扼流阻抗、護(hù)輪軌絕緣等項(xiàng)目的測(cè)試，并做好數(shù)據(jù)的對(duì)比分析。

3.2 加強(qiáng)新設(shè)備的驗(yàn)收工作

在新開(kāi)通站場(chǎng)對(duì)補(bǔ)償電容數(shù)量、安裝位置、塞釘電阻、空扼流、等位線位置、WAGO端子連接等方面的驗(yàn)收工作尤為重要。特別是在塞釘電阻的驗(yàn)收時(shí)，嚴(yán)格把關(guān)，消滅大孔、小孔、塞釘卷邊、塞釘反打等病害。接收器主軌、小軌接收電壓的調(diào)整必須嚴(yán)格按“調(diào)整表”進(jìn)行調(diào)整，對(duì)道床泄漏嚴(yán)重、道床電阻變化較大的區(qū)段也要適時(shí)按照“調(diào)整表”進(jìn)行調(diào)整。

3.3 做好防潮、防腐和設(shè)備防護(hù)工作

ZPW-2000A軌道電路室外設(shè)備長(zhǎng)期風(fēng)吹熱曬、雨淋，做好各部位的防腐工作尤為重要。防潮工作一直是電務(wù)部門(mén)的一項(xiàng)重要工作，對(duì)ZPW-2000A軌道電路也不例外，特別是做好發(fā)送端、接收端防護(hù)盒的防潮工作。由于列車(chē)速度加快，我們要做好設(shè)備的防護(hù)工作，防止列車(chē)沖擊及外界干擾造成設(shè)備不良。

3.4 做好配合施工工作、加強(qiáng)設(shè)備巡視

在配合工務(wù)施工時(shí)，防止大機(jī)作業(yè)時(shí)損傷電容、鋼包銅線；防止鋼軌接地，設(shè)備存在隱患需工務(wù)處理時(shí)，積極聯(lián)系工務(wù)克服。加強(qiáng)ZPW-2000A軌道電路的巡視工作，橋上設(shè)備還不要忽視護(hù)輪軌扣件、絕緣的巡視。