普速線ZPW-2000A軌道電路調整電壓偏高問題的探討

葉建斌

(中國鐵路廣州局集團有限公司電務部，廣州 510088)

近年來，隨著國內鐵路運輸事業不斷發展，運行線路的行車密度、速度及承載重量也在不斷提高，ZPW-2000A 軌道電路作為信號基礎設備，是保證列車安全運行的一道重要保險。

早期線路，由于歷史原因，軌道電路調整電壓偏高，存在分路殘壓過高引起分路不良的風險。本文就此問題進行分析與探討。

1 現場測試

選擇國內某普速線ZPW-2000A 軌道電路作為測試樣本，隨機選取該線軌道電路典型分路不良區段，有砟路基區段3 個，有砟T 梁橋區段1 個，區段信息如表1 所示。

對所測試區段扣件和道砟情況進行勘察，如圖1所示。

表1 測試區段基本信息Tab.1 Basic information of test section

圖1 鋼軌扣件與道砟情況Fig.1 Condition of rial fastener and ballast

所測試區段軌枕扣件絕緣墊片良好，且鋼軌與道砟并無接觸。

用ME0802 軌道參數測試裝置測試所選區段的鋼軌一次參數和道砟電阻，測試距離為600 m，測試數據如表2 所示。

2 調整電壓過高問題分析

2.1 道砟電阻與軌入電壓曲線

根據ME0802 現場實測的鋼軌一次參數，結合該線軌道電路配置類型，用matlab 建立軌道電路仿真模型，計算軌道電路區段的道砟電阻值；再根據軌道電路載頻類型、送受端電纜長度、軌道電路區段長度，可畫出一系列軌入電壓與道砟電阻值的關系曲線。

表2 測試區段的鋼軌一次參數及道砟電阻值Tab.2 Rail primary parameters and ballast resistance values of test section

如圖2 所示，縱坐標為道砟電阻值，橫坐標為軌入電壓；當軌道電路載頻為1 700 Hz，送受端電纜控制長度為10 km 時，曲線分為兩條，分別對應軌道電路長度最大值1 400 m 和最小值1 351 m。

以測試選擇BG 為例，軌道電路區段長度為1 381 m，載頻為1 700 Hz，送受端電纜控制長度為10 km，通過調閱集中監測歷史年曲線數據，BG非施工時段最低軌入電壓為659 mV，查閱道砟電阻-軌入電壓曲線可得出： BG 歷史最低道砟電阻值大于4.1 Ω·km。

圖2 1 700 Hz載頻 1 351～1 400 m道砟電阻值-軌入電壓曲線Fig.2 1700 carrier frequency 1 351~1 400 m ballast resistance value- sending end rail surface voltage curve

對此次測試的其他軌道電路區段，根據信號機械室內的集中監測系統，查閱歷史最低軌入電壓，可得其歷史最低道砟電阻值，如表3 所示。

表3 測試區段最低道砟電阻統計Tab.3 The lowest ballast resistance statistics of test section

現場通過對測試軌道電路道床情況的勘察測試，進行仿真建模計算，查閱道砟電阻-軌入電壓曲線可知：4 個測試區段的道床條件較好，歷史最低道砟電阻值均大于1.5 Ω·km，可適用于高道床調整表。

2.2 不同道砟電阻值設計調整表對軌道電路的影響

在軌道電路室內室外設備配置相同，僅在道砟電阻不同的情況下，用matlab 建模進行仿真建模計算，根據不同道砟電阻值設計軌道電路調整表，并分別繪制出軌道電路區段長度與接收電平級曲線。

如圖3 所示，橫坐標為軌道電路區段長度，縱坐標為接收電平級。對比不同道砟電阻繪制的曲線可以明顯得出，在同樣區段配置條件下，設計最低道砟電阻值越大，接收電平級越低，因此主軌出電壓越低。

圖3 接收電平級對比情況Fig.3 Comparison of reception levels

在軌道電路配置相同的情況下，通過建模同樣可以分別繪制出按照不同道砟電阻設計的調整表,進行調整后，軌道電路區段長度與主軌出電壓上限電壓曲線。

如圖4 所示，縱坐標為軌道電路接收器主軌出電壓上限值，縱坐標為軌道電路區段長度，對比不同道砟電阻繪制的曲線可以明顯得出，同樣軌道電路區段配置相同的條件下，設計最低道砟電阻值越大，軌道電路接收器主軌出電壓上限越低。

圖4 軌出電壓上限對比Fig.4 Comparison of receiving end rail surface voltage upper limits

3 解決方案

經調查，現場測試的既有ZPW-2000A 軌道電路設備開通時間較早，該線路的軌道電路調整均參照舊版《鐵路信號維護規則》中的通用調整表進行。

以BG 為例，載頻1 700 Hz，區段長度1 381 m，控制電纜長度為10 km，按維規調整表進行調整，如圖5 所示。

根據圖5 方框中的數據，該調整表適用于最低道砟電阻1 Ω·km 的軌道電路，BG 的發送電平級為3 級，接收電平級為99 級，因此軌道電路接收器的主軌出上限很高，為656 mV。

根據前面小結的仿真計算結果，BG 實測道砟電阻大于20 Ω·km，且其歷史最低道砟電阻值為4.1 Ω·km，因此可用高道床調整表進行調整。

如圖6 所示，BG 采用2 Ω·km 高道床調整表調整后，在發送電平級維持不變的情況下，接收電平級由99 級降為59 級，軌出電壓和分路殘壓下降40.4%。

圖5 舊維規通用調整Fig.5 General adjustment table of old maintenance regulation

圖6 2 Ω·km軌道電路調整Fig.6 Adjustment table of track circuit of 2 Ω·km

4 總結

選擇普速線占用丟失的典型軌道電路區段進行調查，根據現場實測參數以及軌道電路區段配置，用matlab 進行建模仿真，繪制出道砟電阻值與軌入電壓關系曲線。查閱信號機械室內集中監測系統2年以上的軌入電壓年曲線，分析并準確查找歷史最低軌入電壓；結合道砟電阻值與軌入電壓關系曲線，得出歷史最低道砟電阻值，進而選取適用的高道床調整表，改善了由于調整電壓偏高而造成分路殘壓過高的問題。