鐵路信號系統ZPW-2000A軌道電路故障分析

車志霞,陳保平,燕 延,張朋飛,段 鑫,張守梁

(1.石家莊鐵道大學電氣與電子工程學院，河北 石家莊 050043；2.中鐵建電氣化局集團北方工程有限公司，山西 太原 030053)

鐵路信號系統ZPW-2000A軌道電路故障分析

車志霞1,陳保平1,燕 延1,張朋飛2,段 鑫1,張守梁1

(1.石家莊鐵道大學電氣與電子工程學院，河北 石家莊 050043；2.中鐵建電氣化局集團北方工程有限公司，山西 太原 030053)

隨著列車的大規模提速，列車運行對自動化控制的依賴性越來越高，軌道電路作為自動化控制系統的重要組成部分，在實際應用中會出現一些故障。如何準確地判斷出故障點位置并及時處理故障，已經成為了鐵道維修工作的研究重點。ZPW-2000 型自動閉塞，對于保證區間行車安全和提高區段通過能力，起著非常顯著的作用。目前，ZPW-2000型自動閉塞正在全面推廣，已經成為我國行車制式的主流。然而，在實際應用中，ZPW-2000A型無絕緣軌道電路在運行時會發生故障。因此，對 ZPW-2000A 無絕緣自動閉塞故障處理方面進行了一些探討。在理解ZPW-2000A軌道電路設備組成及原理的基礎上，對ZPW-2000A軌道電路故障進行了分類，并以流程圖的形式對每種故障類型作了詳細分析。最后以案例分析的形式驗證了該操作流程的可行性及可操作性，為以后軌道電路維修工人及時排除故障提供了便利。

繼電器； 軌道電路； 自動化控制； ZPW-2000A； 故障分類

0 引言

隨著人們生活水平的提高，人口流動性也在不斷增加，鐵路運輸的作用顯得至關重要。鐵路在交通運輸業中扮演著重要的角色，它不僅是必不可少的出行工具，而且是關系國家經濟命脈的重要物質運輸工具。中國經濟的蓬勃發展促使鐵路運輸建設也進入了飛速發展時期，從而使我國的鐵路網絡具有完善的功能和清晰的結構，使其能夠達到社會經濟發展的要求。自鐵路建立時列車的運行安全及運輸效率等內容就成為了人們關注的重點。

本文以朔黃鐵路科技發展有限公司 “基于光纖傳感技術的鐵道信號監測系統”項目為依托，所介紹的ZPW-2000A無絕緣軌道電路是我國較為成熟的ZPW-2000系列自動閉塞的一種。它是在引進法國UM71無絕緣軌道電路技術的基礎上，結合我國鐵路現狀，并提高了系統性能和安全指標的產物[1]。在我國鐵路的發展中，ZPW-2000A 軌道電路的普及表明了它的高可靠性和高安全性。

但在運行的實際過程中，由于積累經驗不足，故障判斷和處理不及時等問題會影響鐵路運輸的安全[2]。本文針對這一現象，對ZPW-2000A 軌道電路故障及處理流程進行了闡述。如果現場工作維修人員能夠掌握處理基本故障的技能，將對鐵路故障排除起到重要意義。

1 ZPW-2000A軌道電路概述

ZPW-2000A型無絕緣移頻自動閉塞系統是由室內、外兩部分構成[3]。ZPW-2000A型無絕緣軌道電路可看作是一送兩受的軌道電路，但和傳統意義的一送兩受的軌道電路有很大的區別。傳統意義軌道電路的受端只接收本區段的信號，而ZPW-2000A型無絕緣軌道電路的受端不僅接收本區段的信號，還接收鄰區段的調諧區段小軌道電路的信號。ZPW-2000A自動閉塞的系統結構如圖1所示。

圖1 系統結構圖

發送器和接收器是ZPW-2000A軌道電路中的重要組成部分，其中發送器采用“n+1”冗余方式，接收器采用“0.5+0.5”冗余方式，以保證信號傳遞的可靠性[4]。軌道電路發送接收設備工作原理可以理解為：發送信號由本區段發送端的發送器將信號分別送給本區段的主軌道電路和小軌道電路，本區段受端的接收器即接收本區段的主軌信號，同時還接收列車運行后方區段的小軌信號，并將后方小軌信號處理后以小軌道電路軌道繼電器執行條件(XG、XGH)送后方區段軌道電路接收器，作為后方區段軌道繼電器的勵磁吸起檢查條件(XGJ、XGJH)之一[5-6]。本區段的小軌信號將傳遞至列車運行的前方區段接收器，并經處理后形成本區段的小軌道電路軌道繼電器執行條件(XG、XGH)送至本區段軌道電路接收器，作為本區段軌道繼電器GJ勵磁的必要檢查條件(XGJ、XGJH)之一。因此，只有在本區段的主軌信號和小軌檢查條件均符合條件的情況下，才會使本區段的接收端的軌道繼電器吸起。ZPW-2000A接收器工作原理圖如圖2所示。

圖2 ZPW-2000A接收器工作原理圖

2 ZPW-2000A故障分析

由ZPW-2000A軌道電路原理及結構組成可知，ZPW-2000A軌道電路由兩部分組成，分別為主軌道電路和調諧區小軌道電路。其中，小軌電路成為兩相鄰區段的分界點，起到電氣隔離的作用。在軌道電路沒有列車通過或停留的情況下，若滿足主軌、小軌條件，則受端的區間軌道繼電器QGJ就能得到使其吸起的電流、電壓條件。當不符合兩者中的任意一個條件時，本區段的區間軌道繼電器就會處于落下狀態，出現軌道區段紅光帶。當軌道電路出現故障即區間有紅光帶時，就需要及時查找出故障點。針對區間軌道故障存在多種情況的問題，以下主要介紹三種常見的故障，并根據圖1軌道電路室的內外分布情況，簡單分析故障點判斷流程。

2.1 兩個區間同時出現紅光帶

當檢測到軌道電路兩個區間同時出現紅光帶時，其故障處理流程如圖3所示。

圖3 故障處理流程圖

2.2 一個區間出現紅光帶

當檢測到軌道電路一個區間出現紅光帶時，首先根據衰耗器發送、接收指示燈的亮滅來簡單判斷衰耗器發送接收電源的好壞。如果衰耗器完好無損，再測試衰耗器上的接線端子，比較端子電壓與規定電壓，最終判斷故障范圍。

2.3 改變運行方向導致出現紅光帶

軌道電路中出現區間紅光帶的另一種原因可能是進行了改變運行方向操作。當改變了運行方向之后，區間的發送與接收通道的位置得到調換：原來正向運行時的此區段小軌信息由前面區間的接收器接收，在改變運行方向之后，由反向前面區間的接收器獲得此信息，即改變方向使得小軌的位置得到了改變，而設備連接結構沒變[7]。對于以上所有現象的變化都離不開區間正方向繼電器(QZJ)和區間反方向繼電器(QFJ)的使用。改變運行方向，則在電路的正向發送通道中連接有反向前方區間的軌道電路接點，因而導致只要有一個軌道有問題，就會使得其后面所有區段都出現紅光帶[8]。

面對最前面紅光帶區段的現象其處理過程如下。首先，使用萬用表測“軌出2”和小軌繼電器(XGJ)的電壓來判斷小軌道的工作狀態。反向運行時小軌道不僅通道發生變化，位置也發生變化。現場開通調試時，容易忽略小軌道反方向調整。發現問題后，要注意是運行前方的接收器接收本區段小軌道信息，故障設備應該是運行前方的接收器。其次，采用萬用表測“軌出1”的電壓，來判斷主軌道是否處于正常的工作狀態。改變運行方向后，主軌從室內電纜模擬網絡到室外故障的可能性不大，應該重點查找室內電纜模擬網絡到發送器或接受器通道中的故障，因為這部分有區間正方向繼電器、區間反方向繼電器(QFJ)及運行前方軌道繼電器(GJ)的接點[9-10]。

3 故障案例分析

3.1 兩個區間同時出現紅光帶

①故障現象：相鄰兩個區段613G、625G同時出現紅光帶。

②處理過程。首先，根據故障分析流程，當出現相鄰區段同時故障時應查看前一區段衰耗器顯示。經觀察，當故障區段，即613G、625G，同時出現紅光帶時，檢測前方區段625G的衰耗器顯示狀況，發現625G的衰耗盤上“接收工作”指示燈滅燈，“發送工作”指示燈正常點綠燈。其次，采用CD96-3S選頻表測試衰耗盤“接收電源”、“軌入”、“軌出1”、“軌出2”的電壓發現都沒有電壓值，初步判斷可能是接收盒沒有24 V電源。最后，用儀表測試接收盒斷路器，結果沒有輸出，判斷為斷路器故障。

③排除方法：更換舊的斷路器之后故障消失且顯示正常。

④分析依據：前一區段625G接收器沒有24 V電源，使得本區段主軌信號和相鄰區段的小軌信號都不能送至接收器，結果導致本區段(缺主軌電壓)和臨近區段(缺小軌電壓)同時出現紅光帶。

3.2 一個區間出現紅光帶

①故障現象：某站間的963G區段出現紅光帶。

②查找過程。在區間發生故障時觀察衰耗器指示燈的顯示，并依據具體情況，通過測試電纜模擬網絡或者分線盤等設備插孔端子電壓來確定故障范圍。

對于本案例，首先，觀察到衰耗器上的發送指示燈正常顯示，而接收指示燈不亮，同時測得發送功出端子電壓也正常，而接收端沒有軌入電壓，所以可以認為發送器是完好的。其次，分別測試發送和接受端的電纜模擬網絡的插孔電壓，結果發現送端的“設備”側和“電纜”側兩插孔電壓值都存在且正常，而受端的這兩個插孔電壓值都為0，由此可以進一步確認故障點在送端室外到受端之間的電路上。然后，再縮小故障范圍，用儀表測試室內外分界點的分線盤端子電壓，結果測得發送端的電壓正常，而接收端的端子沒有電壓，從而可以說明本案例故障是在室外。最后，確定了范圍在室外，就應該由室外的發送側向著接收側逐段查找，又由于測得的軌面，匹配變壓器V1、V2端子都沒有電壓，而匹配變壓器E1、E2端子有電壓，所以可將故障鎖定為匹配變壓器故障[11]。

③排除方法：更換新的電纜線后故障消失，所以故障范圍判斷正確。

④分析依據：根據故障分析流程，可以通過觀察并測試衰耗器端子電壓、電纜模擬網絡電壓或者分線盤電壓來逐段分析確定故障范圍。

4 結束語

ZPW-2000A在實際使用中會發生故障，如維修工人的經驗不足、對設備技術原理掌握不全面，將不能準確實現故障定位，致使故障處理時間變長。本文針對此狀況，對ZPW- 2000A型無絕緣軌道電路區間常見故障進行了分類，對如何確定故障點以流程圖的形式進行了說明及分析，為今后從事鐵道故障分析的工作人員提供借鑒，方便其快速查找出故障點并及時排除故障。

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[3] 李志彤.ZPW-2000A軌道電路故障分析[J].通信世界,2016(18):286-287.

[4] 王婷.ZPW-2000A無絕緣軌道電路故障預測研究[D].成都:西南交通大學,2015.

[5] 紀祥海.ZPW-2000A軌道電路接收器冗余電路存在問題分析及對策[J].上海鐵道科技,2015(1):36-37.

[6] 蔡曉聰.淺談ZPW-2000A區間軌道電路故障分析應急處置[J].科技資訊,2013,35(6):58-59.

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[10]公續剛.客專ZPW-2000A移頻信號傳輸仿真與故障診斷研究[D].北京:中國鐵道科學研究院,2015.

[11]高志遠.ZPW-2000A軌道電路故障分析探討[J].山東工業技術,2015(10):161-163.

FaultAnalysisofZPW-2000ATrackCircuitforRailwaySignalSystem

CHE Zhixia1,CHEN Baoping1,YAN Yan1,ZHANG Pengfei2,DUAN Xin1，ZHANG Shouliang1

(1.School of Electrical and Electronic Engineering,Shijiazhuang Tiedao University,Shijiazhuang 050043,China; 2.North Engineering Co.,Ltd.，China Railway Construction Electricity Bureau Group，Taiyuan 030053,China)

With the rapid train speed increasing in large area,the operation of trains is increasingly depending on automatic control,Track circuit,as an important part of the automatic control system,some faults may occur in practical application.Accurately judging the fault and locating the position of fault as well as promptly dealing with the fault become the research priorities of the maintenance of railway.ZPW-2000 track circuit equipment plays a very significant role in ensuring the range safety,improving the section through capacity.At present,ZPW-2000 has been fully promoted in the overall railway,and has become the mainstream of driving standard in our country.While,in practical application of ZPW-2000A uninsulated tracking circuit,some reasons may lead to the faults in the run-time.Based on the understanding of the composition and principle of ZPW-2000A track circuit equipment,the faults of ZPW-2000A track circuit are classified and each type of fault is analyzed in the form of flowchart.Finally,the feasibility and operability of the process flow are verified by the case analysis,which provides convenience to the tracking circuit workers in future maintenance for troubleshooting.

Relay; Track circuit; Automatic control; ZPW-2000A; Fault classification

TH-39；TP202+.1

： A

10.16086/j.cnki.issn1000-0380.201709023

修改稿收到日期:2017-03-28

車志霞( 1991—)，女，在讀碩士研究生，主要從事鐵路信號及計算機測控技術的研究。E-mail:1606811399@qq.com。 陳保平(通信作者)，男，碩士，教授，主要從事鐵路信號及計算機測控技術的研究。E-mail:2482501850@qq.com。