ZPW-2000A軌道電路接收調(diào)諧單元開路故障分析及處理

方升煒 上海鐵路局電務(wù)處

ZPW-2000A軌道電路接收調(diào)諧單元開路故障分析及處理

方升煒 上海鐵路局電務(wù)處

結(jié)合ZPW-2000A軌道電路接收端調(diào)諧單元開路典型故障案例，介紹ZPW-2000A軌道電路電氣絕緣節(jié)原理，剖析接收端調(diào)諧單元開路故障現(xiàn)象、原因，提出處理措施，為同類故障及時查明原因和應(yīng)急處置提供參考。

ZPW-2000A；軌道電路；調(diào)諧單元；開路故障

ZPW-2000A無絕緣軌道電路將軌道電路分為主軌道電路和調(diào)諧區(qū)小軌道電路兩部分。調(diào)諧區(qū)小軌道電路將相鄰兩個軌道電路電氣隔絕，實現(xiàn)電氣絕緣節(jié)的作用。調(diào)諧區(qū)小軌道電路一般由調(diào)諧單元（客專ZPW-2000A中與匹配變壓器合并為調(diào)諧匹配單元）、空心線圈和區(qū)段內(nèi)的鋼軌組成。與機(jī)械絕緣節(jié)類似，電氣絕緣節(jié)相關(guān)設(shè)備不良也是容易導(dǎo)致軌道電路發(fā)生故障的重要因素，因此電氣絕緣節(jié)設(shè)備的維護(hù)顯得尤為重要。

1 典型案例

2016年5 月16日11：34，某區(qū)間(采用ZPW-2000A無絕緣軌道電路)12594G出現(xiàn)“紅光帶”故障，工務(wù)部門檢查線路設(shè)備正常，電務(wù)檢查處理后于14：05恢復(fù)設(shè)備正常使用。

1.1 處理經(jīng)過

通過對室內(nèi)設(shè)備進(jìn)行測試并調(diào)閱監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，12594G的“主軌”接收電壓為355 mV，而平時電壓為500 mV左右，且故障時電壓曲線出現(xiàn)異常波動（見圖1），同時其“小軌”電壓基本不變。

圖1 12594G“主軌”接收電壓曲線圖

測試12594G的“XGJ”，發(fā)現(xiàn)無電壓（正常狀態(tài)不小于20 V）。再利用監(jiān)測系統(tǒng)檢查12594G前方區(qū)段12580G的“小軌”電壓，發(fā)現(xiàn)12580G“小軌”電壓為220 mV,其平時電壓為140 mV左右，上升了57%，且在故障發(fā)生前的11：32左右出現(xiàn)逐漸升高趨勢，達(dá)到300 mv（監(jiān)測設(shè)置的上限）時突降為0 mV，在0 mV狀態(tài)維持25 s左右以后基本恢復(fù)正常。又經(jīng)過45 s左右，12580G“小軌”電壓開始逐漸上升，1分多鐘后升到220 mV保持穩(wěn)定（見圖2）。

圖2 12580G“小軌”電壓曲線圖

再利用監(jiān)測系統(tǒng)觀察12580G的“主軌”電壓，發(fā)現(xiàn)12580G“主軌”電壓為1 100 mV,其平時電壓為480 mV左右，上升了129%（見圖3）。進(jìn)一步測量發(fā)送與接收端相關(guān)數(shù)據(jù)后，判斷12594G軌道電路“紅光帶”故障的原因在于室外接收端設(shè)備不良。

圖3 12580G“主軌”電壓曲線圖

故障應(yīng)急處理人員攜帶備品調(diào)諧單元（型號：ZPW.P-2000）、等阻線等材料以及所需工具趕赴室外區(qū)間設(shè)備現(xiàn)場進(jìn)行檢查處置。經(jīng)故障應(yīng)急處理人員現(xiàn)場檢查測試，發(fā)現(xiàn)12580G接收端調(diào)諧單元斷線，更換調(diào)諧單元后12594G軌道電路“紅光帶”消失。進(jìn)一步檢查測試后設(shè)備恢復(fù)正常使用，故障處理完畢。

1.2 原因分析

從故障處置情況看，造成12594G軌道電路“紅光帶”故障的直接原因是其與鄰區(qū)段12580G的調(diào)諧區(qū)設(shè)備不良，鄰區(qū)段的接收端調(diào)諧單元斷線。故障區(qū)段設(shè)備示意圖見圖4。

圖4 故障區(qū)段設(shè)備示意圖

出現(xiàn)本區(qū)段“主軌”電壓降低、鄰區(qū)段“小軌”電壓上升57%、鄰區(qū)段“主軌”電壓上升129%、鄰區(qū)段接收“主軌”和“小軌”的載頻發(fā)生異變的原因如下：

從調(diào)諧區(qū)軌道電路原理來看：12594G的主軌道電路發(fā)送端通過調(diào)諧單元（主要器材為電感和電容）將信號發(fā)送到主軌道電路和小軌道電路，此時12594G發(fā)送端的調(diào)諧單元對于本區(qū)段的頻率構(gòu)成并聯(lián)諧振，呈現(xiàn)“極阻抗”狀態(tài)。對于12580G的頻率為串聯(lián)諧振，呈現(xiàn)“零阻抗”狀態(tài)，阻止12580G的信號進(jìn)入12594G區(qū)段。同時，12580G接收端的調(diào)諧單元對于本區(qū)段的頻率構(gòu)成并聯(lián)諧振，呈現(xiàn)“極阻抗”狀態(tài)。對于12594G的頻率為串聯(lián)諧振，呈現(xiàn)“零阻抗”狀態(tài)，阻止12594G的信號進(jìn)入12580G區(qū)段。

本次故障中，由于對12594G應(yīng)該呈現(xiàn)“零阻抗”、對12580G應(yīng)該呈現(xiàn)“極阻抗”的調(diào)諧單元（12580接收端）發(fā)生了斷線開路的問題，破壞了原有狀態(tài)，對于12580G頻率信號阻抗降低，對于12594G頻率信號阻抗升高，降低了12594G與12580G的信號隔離性能，導(dǎo)致兩個相鄰軌道電路區(qū)段出現(xiàn)信號越界傳輸，由此出現(xiàn)了圖2、圖3展示的軌道電路特性變化曲線以及接收載頻的異變，在更換12580G接收端調(diào)諧單元后設(shè)備恢復(fù)正常使用。

1.3 存在問題

從本次故障情況看，從故障發(fā)生到處理完畢，一共耗時2 h31 min，對鐵路運輸帶來較大干擾，主要存在四個方面問題。

一是設(shè)備故障應(yīng)急處理時間較長。雖然存在區(qū)間設(shè)備距離應(yīng)急值守點距離較遠(yuǎn)的客觀情況，趕赴現(xiàn)場途中耗費了較多時間，但是另一方面在判斷故障點的過程中也耗費了較多時間，存在應(yīng)急處理人員缺乏同類問題處理經(jīng)驗、對設(shè)備性能狀態(tài)掌握不夠熟悉等問題。

二是調(diào)諧單元產(chǎn)品質(zhì)量和施工質(zhì)量需改進(jìn)。檢查故障器材發(fā)現(xiàn)，存在配線端子銹蝕、接配線施工工藝標(biāo)準(zhǔn)不高等問題。從設(shè)備原理看，由于接收端對小軌道電路頻率信號呈現(xiàn)“零阻抗”，阻抗低，信號電流較大，因此對于相關(guān)連接部件的質(zhì)量要求高，在配線端子銹蝕、接配線施工工藝標(biāo)準(zhǔn)不高等情況下，加上軌旁設(shè)備受到列車運行沖擊振動，容易發(fā)生斷線開路故障。

三是設(shè)備關(guān)鍵部位的維修整治需加強(qiáng)。日常巡視檢修過程中對區(qū)間無絕緣軌道電路調(diào)諧區(qū)設(shè)備維修整治不夠重視，關(guān)鍵部位維修整治不夠到位。

四是監(jiān)測監(jiān)控功能不夠完善。監(jiān)測系統(tǒng)在出現(xiàn)本區(qū)段“主軌”電壓降低、鄰區(qū)段“小軌”和“主軌”電壓異常上升（尤其是主軌電壓明顯上升）、鄰區(qū)段接收“主軌”和“小軌”載頻發(fā)生異變等情況時未能及時有效地為應(yīng)急人員提供報警或提示，其功能有待進(jìn)一步完善。

2 對策措施

針對存在問題，采取如下措施加以整治：

2.1 提高ZPW-2000A軌道電路應(yīng)急處理能力

一是加強(qiáng)對ZPW-2000A軌道電路知識的學(xué)習(xí)培訓(xùn)，重點了解掌握調(diào)諧區(qū)設(shè)備構(gòu)成、原理和作用，弄清“主軌”和“小軌”之間的關(guān)系。二是通過對案例的學(xué)習(xí)，了解掌握在調(diào)諧區(qū)設(shè)備出現(xiàn)開路（如本案例）、短路（短路時相鄰區(qū)段軌出電壓同時出現(xiàn)較大幅度下降、其中一個區(qū)段發(fā)送端電纜側(cè)電壓升高，原理同上）情況下相關(guān)部位電壓變化情況，及時判斷找準(zhǔn)故障部位，努力縮短故障延時。三是在遠(yuǎn)端區(qū)間設(shè)備、長大橋隧內(nèi)的設(shè)備出現(xiàn)設(shè)備故障時，運用登乘動車組、機(jī)車或旅客列車等方式及時投送應(yīng)急搶險人員，增強(qiáng)應(yīng)急能力，縮短途中用時。

2.2 協(xié)調(diào)改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量和施工質(zhì)量

一是將調(diào)諧單元配線端子銹蝕、接配線施工工藝標(biāo)準(zhǔn)不高等問題通報相關(guān)設(shè)備供應(yīng)商，由其從源頭上優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計、針對性改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，消除“先天不足”因素。二是建立健全產(chǎn)品質(zhì)量信譽評價機(jī)制，運用信譽評價、通報考核等手段和方式，倒逼設(shè)備供應(yīng)商主動加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量問題研究攻關(guān)，切實提高產(chǎn)品源頭質(zhì)量。三是加強(qiáng)施工期間的協(xié)調(diào)配合，提高施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和工藝標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格施工質(zhì)量監(jiān)督，消除施工質(zhì)量隱患。

2.3 加強(qiáng)設(shè)備關(guān)鍵部位維修整治

一是組織做好調(diào)諧區(qū)設(shè)備基礎(chǔ)的固定和硬化工作，減少因震動等外部因素對設(shè)備使用可靠性的影響。二是在日常維修工作中，高度重視區(qū)間調(diào)諧區(qū)設(shè)備的維修，對于外部連接端子等部位加強(qiáng)檢查和整修，及時消除質(zhì)量隱患。三是將調(diào)諧區(qū)設(shè)備的檢查整治納入軌道電路年度和季節(jié)性檢查整治的重點項目，定期組織開展隱患檢查整治，及時整治克服設(shè)備質(zhì)量問題，提高運用質(zhì)量。

2.4 進(jìn)一步強(qiáng)化設(shè)備監(jiān)測監(jiān)控 一是用好既有監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，加強(qiáng)軌道電路設(shè)備運用質(zhì)量的巡視檢查，強(qiáng)化變化趨勢的觀察和研究分析，及早發(fā)現(xiàn)并處理設(shè)備運用質(zhì)量隱患，防范設(shè)備故障。二是根據(jù)案例信息，確定監(jiān)測報警界限，在出現(xiàn)本區(qū)段“主軌”電壓降低、鄰區(qū)段“小軌”和“主軌”電壓異常上升、鄰區(qū)段接收“主軌”和“小軌”載頻發(fā)生異變等情況時及時給出報警信息，為應(yīng)急人員處理設(shè)備故障提供有效幫助。三是優(yōu)化完善監(jiān)測系統(tǒng)功能，利用監(jiān)測采集到的各類信息，在故障部位的智能化診斷、監(jiān)測報警信息及時傳達(dá)到相關(guān)層級管理和作業(yè)人員以便及時應(yīng)急處置等方面加強(qiáng)研究和運用，為日常維修和應(yīng)急處置提供更及時、準(zhǔn)確、有效的保障。

[1]中國鐵路總公司.鐵總運［2015］322號.高速鐵路信號維護(hù)規(guī)則［S］.北京：中國鐵道出版社.2016.

[2]中國鐵路總公司.鐵總運［2015］238號.普速鐵路信號維護(hù)規(guī)則［S］.北京：中國鐵道出版社，2016.

[3]中國鐵路總公司.ZPW-2000A型無絕緣移頻自動閉塞系統(tǒng)［J］.北京：中國鐵道出版社.2013.

責(zé)任編輯：許耀元 竇國棟

來稿日期：2016-08-10