ZPW-2000A軌道電路竄頻故障分析及處理

陳利東

陳利東:華東交通大學電氣與電子工程學院 碩士研究生鄭州鐵路局電務處 工程師 450052 鄭州

眾所周知，隨著ZPW-2000A型軌道電路在我國鐵路建設中的普及，其在鐵路信號系統(tǒng)中的地位也越發(fā)重要。但隨著ZPW-2000A的廣泛應用，必然也會暴露出一些問題。

1 問題的提出

在ZPW-2000A暴露出的問題中，軌道電路竄頻干擾尤為突出，已影響行車安全。分析其原因，主要有室內(nèi)與室外2大部分。室內(nèi)有分線采集器配線錯誤、衰耗器故障等;室外有機械絕緣節(jié)破損、道岔跳線錯誤、電氣絕緣節(jié)調(diào)整不良、屏蔽電纜施工工藝不規(guī)范等。本文結(jié)合京廣客專聯(lián)調(diào)、聯(lián)試期間發(fā)現(xiàn)50多處竄頻干擾現(xiàn)象，提出解決該類問題基本步驟和方法。

2 原因分析及解決方法

首先要判斷是室內(nèi)還是室外問題，最簡單的是對故障區(qū)段做模擬。具體步驟是:先降低發(fā)送器(主、備)的發(fā)送電平級到最低(10級)，再甩掉室內(nèi)外分線柜(綜合柜)發(fā)送端與接收端的電纜，用短環(huán)線代替。等軌道繼電器吸起后，再次測量衰耗盤的軌入數(shù)據(jù)，如果沒有之前的異常竄頻，則問題很明顯是室外造成的，反之，則是室內(nèi)原因。

需要強調(diào)的是，站內(nèi)ZPW-2000A區(qū)段采用的是機械絕緣節(jié)，其接收器除了接收本區(qū)段的頻率信號外，基本不會收到其他頻率的信號，即使有也是很小的感應信號，約10 mV以內(nèi)屬于正常現(xiàn)象。而區(qū)間ZPW-2000A軌道電路采用的是電氣絕緣節(jié)，本區(qū)段接收器既要接收本區(qū)段主軌頻率信號，又要接收相鄰區(qū)段的小軌信號，所以測得的“軌入”一般都含有2種頻率信號。這2種信號可以通過頻率及其電壓值的大小來判斷是否為竄頻干擾。正常情況下，從衰耗器“軌入”測得主軌電壓值約為1～3 V，小軌信號電壓值約為幾百毫伏左右。而采用測量頻率方法可測量載頻是否存在與現(xiàn)場不一致的頻率。

確認室內(nèi)和室外問題后，從檢查下列設備來解決該類問題。

2.1 室內(nèi)

1．檢查分線采集器配線。客專線路 ZPW-2000A軌道區(qū)段均加設分線采集器，分別對發(fā)送及接收模擬網(wǎng)絡盤電纜側(cè)與設備側(cè)共4處進行電氣特性采集。在施工的過程中，因施工方對分線采集器配線錯誤導致軌道竄頻很多，所以在進行驗收時要認真檢查分線采集器配線，確保100%正確。

2．檢查衰耗器。ZPW-2000A主要電氣性能是從衰耗器的各個測試孔中得出，比如“功出”、“軌入”、 “主軌出”、 “小軌出”等。當“軌入”中測試出來的值有竄頻干擾，而從模擬網(wǎng)絡接收端未測到干擾信號時，則可能是衰耗器故障，需更換衰耗器來確認。

2.2 室外

1．檢查機械絕緣節(jié)。在站內(nèi)ZPW-2000A軌道區(qū)段中，如果判斷竄頻信號是室外故障造成，且竄頻信號來自于故障區(qū)段的相鄰區(qū)段時，則可確認是由兩區(qū)段間的機械絕緣節(jié)絕緣性能不良造成。在現(xiàn)場進一步確認絕緣破損處，并更換絕緣節(jié)即可。絕緣節(jié)破損會造成鄰區(qū)段干擾和鄰線干擾2種情況，分別如圖1、圖2所示。根據(jù)測的干擾頻率值能迅速判斷故障范圍。

2．檢查道岔跳線。現(xiàn)場確認絕緣節(jié)無破損且絕緣性能良好時，如果該區(qū)段屬于道岔區(qū)段，則道岔跳線釘錯也會造成相鄰區(qū)段互相干擾竄頻。檢查該故障時必須嚴格核對道岔跳線位置。

3．檢查電氣絕緣節(jié)。如圖3所示，電氣絕緣節(jié)是利用電磁諧振原理來實現(xiàn)的。當載頻確定后，選擇BA1和BA2的參數(shù)，讓BA1對相鄰區(qū)段2G載頻為2300 Hz的移頻信號呈現(xiàn)串聯(lián)諧振，使2G信息在BA1處被短路。對2G信息，BA1不僅不能接收，而且由于其短路作用，阻止了其向左傳送。同時調(diào)諧單元BA1對本區(qū)段1G載頻為1700 Hz的移頻信號呈現(xiàn)容性，并與26 m長的鋼軌及空心線圈SVA綜合電感配合，對1G信息呈現(xiàn)并聯(lián)諧振，使1G信息被接收。同理1G信息在BA2被短路，不能向右傳送而本區(qū)段信息被可靠接收，這樣就象有絕緣一樣隔離了相鄰區(qū)段的信息，這就是電氣絕緣節(jié)。

圖3 ZPW-2000A軌道電路電氣絕緣原理圖

無論從定性方面還是定量方面分析，元器件本身及諧振狀態(tài)不可能達到理想化狀態(tài)，無絕緣軌道電路電氣絕緣節(jié)竄碼問題都是客觀存在的，只是幅值大小不同。對于竄碼幅值較大的區(qū)段，應盡量降低竄碼信號的幅值，使串聯(lián)諧振零阻抗值更接近于零，即調(diào)整調(diào)諧單元的電容值、調(diào)整電容的分布等。

4．檢查內(nèi)屏蔽數(shù)字電纜。由于ZPW-2000A軌道電路所用的內(nèi)屏蔽數(shù)字電纜雙絞線構(gòu)成各個環(huán)路，改變了線間電磁感應的方向，使其相互抵消，因而對電磁場干擾有一定的抑制效果。所以要求施工方在施工過程中，對屏蔽電纜的扭絞盡可能在接入設備處打開，盡可能降低干擾信號的強度，且內(nèi)屏蔽數(shù)字電纜應嚴格執(zhí)行以下規(guī)定:①2個頻率相同的發(fā)送與接收回路嚴禁采用同一根電纜;②2個頻率相同的發(fā)送回路嚴禁使用同一屏蔽四芯組;③2個頻率相同的接收回路嚴禁使用同一屏蔽四芯組;④電纜中有2個及其以上的相同頻率的發(fā)送回路、或者有2個及其以上相同頻率的接收回路時，該電纜必須采用內(nèi)屏蔽數(shù)字信號電纜;⑤電纜中各發(fā)送、各接收頻率均不相同時，宜采用非內(nèi)屏蔽鐵路數(shù)字信號電纜，但線對必須按四芯組對角成對使用。

總之，造成ZPW-2000A軌道電路竄頻的原因很多，在處理過程中必須具體問題具體分析，“透過現(xiàn)象看本質(zhì)”，只有這樣，才能在發(fā)生竄頻故障后及時準確地進行處理。