有渣ZPW2000A/K型軌道電路低電壓調(diào)整分析與研究

張相平

【摘 要】ZPW-2000A/K型軌道電路運行穩(wěn)定，是保證鐵路信號系統(tǒng)正常運行的重要條件。文章分析了客專有渣ZPW-2000A/K型軌道電路對信號設備的影響，著重介紹了影響有渣ZPW-2000A/K型無絕緣軌道電路的各種原因及其解決方法，對于鐵路信號系統(tǒng)有渣ZPW-2000A/K型軌道電路的應用有非常重要的意義。

【關鍵詞】有渣；ZPW-2000A/K型；軌道電路；電壓低

【中圖分類號】U284.28 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2017）03-0077-03

1 有渣ZPW-2000A/K型無絕緣軌道電路組成及工作原理

1.1 有渣ZPW-2000A/K型無絕緣軌道電路組成

ZPW-2000A/K型無絕緣軌道電路由室外和室內(nèi)2個部分組成。

1.1.1 室外部分

室外部分由電氣絕緣節(jié)（調(diào)諧區(qū)）、補償電容、調(diào)諧匹配單、空芯線圈、傳輸電纜、設備引接線組成。

（1）調(diào)諧區(qū)的工作原理。當前，鐵路線路多為長軌和電氣化牽引，為減少鋸軌，采用電氣分割相鄰軌道電路信號，利用調(diào)諧單元對不同頻率信號的不同阻抗值，實現(xiàn)相鄰區(qū)段信號的隔離，劃定軌道電路的控制范圍（如圖1所示）。

（2）補償電容的設置原理。通過需要補償?shù)膮^(qū)段長度和電容補償間距計算電容設置間距。道床漏泄電阻值<2 Ω·km時，補償電容值為40μF、46μF、50μF、55μF 4種型號的電容，分別對應的載頻為2 600 Hz、2 300 Hz、2 000 Hz、1 700 Hz，對應補償電容的理論間距為80 m、80 m、60 m、60 m。兩端都是電氣絕緣的區(qū)段，需補償?shù)膮^(qū)段長度是區(qū)段總長度減去一個調(diào)諧區(qū)的長度。一端為電氣絕緣節(jié)的區(qū)段，一端為機械絕緣節(jié)的區(qū)段，需補償?shù)膮^(qū)段長度是區(qū)段總長度減去半個調(diào)諧區(qū)的長度。站內(nèi)兩端都是機械絕緣節(jié)的，需補償?shù)膮^(qū)段長度是區(qū)段的總長度。以上內(nèi)容總結公式如下：需補償電容數(shù)量（n，四舍五入）=需補償區(qū)段長度（m）/不同類型電容理論補償間距（m）。實際補償電容間距（m）=需補償?shù)膮^(qū)段長度（m）/n。

1.1.2 室內(nèi)部分

室內(nèi)部分由發(fā)送器、接收器、防雷電纜模擬網(wǎng)絡盤等組成。

（1）發(fā)送器的工作原理。發(fā)送器用于產(chǎn)生高穩(wěn)定、高精度的移頻信號源，采用微電子器件構成。該設備中，考慮了同一載頻、同一低頻控制條件下的雙CPU電路。為實現(xiàn)雙CPU的自檢、互檢，2組CPU及1組用于產(chǎn)生FSK移頻信號的可編程控制器各自采用了獨立的石英晶體源。發(fā)送設備的放大器均采用了射極輸出器方式，防止故障時功出電壓的升高。設備考慮了對移頻載頻、低頻及幅度3個特征的檢測。2組CPU對檢測結果符合要求時，以動態(tài)信號輸出通過“安全與門”控制執(zhí)行環(huán)節(jié)——發(fā)送報警繼電器（FBJ）將信號輸出。系統(tǒng)采用“N+1”冗余設計。故障時，通過FBJ接點轉至“+1”FS。ZPW-2000A型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)短小軌道電路2個部分，并將短小軌道電路視為列車運行前方主軌道電路的所屬“延續(xù)段”。

（2）接收器的工作原理。接收器的作用如下：用于對主軌道電路移頻信號的解調(diào)，并配合與送電端相連接的調(diào)諧區(qū)短小軌道電路的檢查條件，動作軌道繼電器。實現(xiàn)對與送電端相連接的調(diào)諧區(qū)短小軌道電路移頻信號的解調(diào)，給出短小軌道電路執(zhí)行條件，送至相鄰軌道電路接收器。檢查軌道電路完好，減少分路死區(qū)長度，還用接收門限控制實現(xiàn)對BA斷線的檢查。接收器除接收本主軌道電路頻率信號外，還同時接收相鄰區(qū)段小軌道電路的頻率信號。接收器采用DSP數(shù)字信號處理技術，將接收到的2種頻率信號進行快速付氏變換，獲得2種信號能量譜的分布，并進行判決。上述“延續(xù)段”信號由運行前方相鄰軌道電路接收器處理，并將處理結果形成小軌道電路軌道繼電器執(zhí)行條件（XG、XGH）送至本軌道電路接收器，作為軌道繼電器（GJ）勵磁的必要檢查條件（XGJ、XGJH）之一。綜上，接收器用于接收主軌道電路信號，并在檢查所屬調(diào)諧區(qū)短小軌道電路狀態(tài)（XGJ、XGJH）條件下，動作本軌道電路的軌道繼電器（GJ）。此外，接收器還同時接收鄰段所屬調(diào)諧區(qū)小軌道電路信號，向相鄰區(qū)段提供小軌道電路狀態(tài)（XG、XGH）條件。

（3）防雷模擬網(wǎng)絡的調(diào)整原理。由于設計傳輸電纜長度與實際電纜長度存在差距，因此需對防雷模擬網(wǎng)絡進行調(diào)整，使補償電纜和實際電纜共同構成一個固定設計長度值。舉例說明：某區(qū)段實際長度為5 000 m。設計電纜傳輸長度（10 km）-實際長度（5 000 m）=模擬網(wǎng)絡長度（5 000 m），根據(jù)相關的技術標準查得調(diào)整方式，具體見表1。

1.2 有渣ZPW-2000A/K型無絕緣軌道電路工作原理

客專有渣ZPW-2000A/K型無絕緣軌道電路設備，完成軌道空閑占用檢查，并為CTCS2車載設備提供移動授權信息。軌道電路驅動軌道繼電器，列控中心同時通過采集軌道繼電器獲得列車占用信息，并依此為依據(jù)進行軌道電路編碼控制，無絕緣移頻自動閉塞系統(tǒng)設備基礎上，區(qū)間和站內(nèi)軌道電路采用計算機編碼控制方式，發(fā)送器采用雙機“1+1”冗余，接收采用成對雙機并聯(lián)運用。

2 有渣ZPW-2000A/K型無絕緣軌道電路的故障案例分析

2.1 例一

2013年7月20日，湘桂線桂林至二塘區(qū)間有渣ZPW-2000K無絕緣軌道電路調(diào)試階段，3627AG長度為740 m，載頻為1700-1，補償電容為12個，采用北京通號設計院出具的調(diào)整表調(diào)試，在天氣晴朗的情況下，室內(nèi)設備功出電平、接收電平、模擬電纜補償長度符合調(diào)整表的要求，送電正常，室外送端軌面電壓正常，為2.83 V（2.59～3.04 V），受端軌面電壓衰耗過大，為0.9 V（1.47～1.99 V），經(jīng)過室內(nèi)冗余衰耗器調(diào)整連線后，主軌出電壓為251mV（240～352 mV），已位于臨界值（要求在最不利條件下不小于240 mV）軌道繼電器能正常吸起，但達不到技術要求范圍，在下雨天或道床污染的情況下，電壓值很可能下降，造成紅軌。

通過現(xiàn)場檢查調(diào)諧匹配單元、空芯線圈、電纜、補償電容后發(fā)現(xiàn)，設備正常，電源引接線未并行綁扎，鋼軌底部石渣碰軌底，枕木與鋼軌之間用絕緣膠墊和木墊。通過分析及對道床電阻的現(xiàn)場測試（晴天測試）得出結論，在桂林至二塘間田心里明洞處下行線道床電阻為1 Ω·km，不符合大于4 Ω·km的要求，并對鋼軌底部絕緣膠墊進行測試，絕緣電阻在500 MΩ已上，符合標準值。

2.2 例二

2013年8月13日，天氣情況為小雨。湘桂線桂林站使用中的有渣ZPW-2000K軌道電路，XFJG軌道出現(xiàn)紅光帶，XFJG平時軌出電壓值為348 mV，出現(xiàn)紅光帶時測試數(shù)值是175 mV（下限值是240 mV，按設計標準只要軌出電壓值低于下限值就會出現(xiàn)紅光帶）。現(xiàn)場測試各電容位置電壓值發(fā)現(xiàn)，電容未損壞，剛軌沒有發(fā)生斷軌現(xiàn)象，設備測試正常。分析導致XFJG紅光帶的根本原因是道床電阻過低造成紅光帶。同時，把現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)發(fā)給北京通號設計院，經(jīng)北京通號設計院分析，道床電阻只有0.8 Ω·km，按照有渣ZPW-2000K型軌道電路調(diào)整表，要求道床電阻最低為2.0 Ω·km。

3 有渣ZPW-2000A/K型無絕緣軌道電路的故障處理方案

以桂林至二塘間田心里明洞處的3627AG線路作為試驗段，進行二次絕緣方案處理，采用高強樹脂基復合材料軌距擋板，使軌枕螺栓、扣件等與鋼軌絕緣，切斷導電回路；同時，協(xié)調(diào)工務部門對道床進行整治，將鋼軌底部與石渣接觸的地段清理干凈，讓鋼軌跟石渣徹底分開；取消鋼軌底部木墊；電務將調(diào)諧區(qū)引接線進行并行綁扎。經(jīng)過更換二次絕緣及石渣清理后，測量道床電阻阻值為2.3 Ω·km，軌面電壓明顯提高，達到1.2 V，軌出為302 mV。

經(jīng)過試驗分析得出以下結論。

（1）道床漏泄電阻低是導致軌道電路一次調(diào)整后軌出電壓偏低的主要原因，雨天道床漏泄電阻急劇降低，是導致軌道電路紅光帶的主要原因。

（2）軌底絕緣墊板絕緣電阻值是導致道床漏泄電阻小的原因。

（3）石渣碰鋼軌底導致道床漏泄電阻小。

（4）調(diào)諧區(qū)引接線進行并行綁扎為次要原因。

4 問題總結與建議對策

現(xiàn)將有渣ZPW-2000A/K型軌道電路工程施工中經(jīng)常出現(xiàn)的問題總結如下。

（1）工務部門采購不合格的石渣、絕緣墊板，容易造成道床漏泄電阻小，軌出電壓值低。

（2）工務部門在施工時，不按施工工藝要求施工，為了達到軌面標高符合設計要求，在墊絕緣膠墊不夠標高的情況下，再墊木墊，這容易造成道床漏泄電阻小，軌出電壓值低。

（3）工務部門在施工完畢時，清理軌底石渣太快，容易造成道床漏泄電阻小，軌出電壓值低。

（4）電務部門施工時，未按現(xiàn)場電纜實際長度補償，補償電容步長不對、設備安裝工藝不標準，也會造成軌出電壓值偏低。

針對有渣ZPW-2000A/K型軌道電路上述軌出電壓低故障現(xiàn)場及現(xiàn)場的經(jīng)驗，筆者總結了以下建議：①督促工務施工部門嚴格按照物資采購程序，上道石渣、墊板、枕木、枕螺栓等材料必須經(jīng)有資質(zhì)的檢驗部門檢驗合格后，方可上道使用。②現(xiàn)場施工嚴格按照施工工藝標準，模擬網(wǎng)絡盤電纜補償嚴格按照現(xiàn)場電纜實際長度進行補償，對軌道電路的電氣特性及時做記錄、觀察。③建議設備使用前，電務聯(lián)合工務部門，對軌枕絕緣電阻及鋼軌墊板絕緣電阻進行聯(lián)合整治。

5 結語

隨著現(xiàn)代化科技飛速發(fā)展，鐵路軌道電路設備的不斷更新，先進的設備能否有效運用，是擺在我們面前的一個新課題。為了鐵路運輸?shù)陌踩⒏咝ВJ真學習好鐵路信號的各種新技術和新設備，是對我們鐵路工程人提出的必不可少的要求，只有不斷地在工作中總結施工經(jīng)驗，才能更好地為鐵路工程施工服務，才能保證鐵路運輸和諧、安全、高效、快速地發(fā)展。

參 考 文 獻

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[3]陳東凌.鐵路技術管理規(guī)程[M].北京：中國鐵道出版社，2006.

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[責任編輯：陳澤琦]