ZPW-2000A軌道電路小軌電壓異常判斷分析

劉國鵬

(中國鐵路太原局集團有限公司電務部，太原 030013)

目前，ZPW-2000A軌道電路普遍運用于國內普速、高速鐵路，其安全與穩定運用越來越重要。但ZPW-2000A軌道電路電壓異常問題一直困擾著現場信號維護人員，尤其是ZPW-2000A軌道電路小軌電壓的波動，因反復出現造成現場不易查找，且在故障處理中對小軌電壓關注不夠或漏分析，造成查找故障走彎路，增大延時。為此，結合現場經驗及案例，充分利用信號集中監測數據及曲線，分析小軌電壓波動、異常等原因。

1 ZPW-2000A軌道電路監測概述

1.1 ZPW-2000A軌道電路監測中小軌電壓與定義中的小軌區別

ZPW-2000A軌道電路分為主軌道電路和調諧區小軌道電路兩部分，小軌道部分即為列車運行前方主軌道電路的所屬“延續段”。在現場監測中，某區段接收器接收的小軌電壓實際為該區段列車運行后方區段（即與其接收端相鄰區段）的小軌電壓。如圖1所示，AG接收器接收的小軌電壓是與AG主軌電壓不同載頻的另一載頻信息，從小軌道電路定義上可看出它實際是“BG”小軌道的電壓，它的載頻和“BG”主軌相同。 因此，在日常小軌電壓分析中一定要將監測中小軌電壓與ZPW-2000A軌道電路定義中小軌（延續段）區別開。

圖1 ZPW-2000A軌道電路原理框圖Fig.1 ZPW-2000A track circuit principle block diagram

1.2 ZPW-2000A軌道電路監測采集

ZPW-2000A軌道電路監測模擬量包括：發送功出信號電壓、發送功出信號電流、發送功出信號載頻、發送功出信號低頻、主軌入信號電壓、主軌入信號載頻、主軌入信號低頻、小軌入信號電壓、小軌入信號載頻、小軌入信號低頻、主軌出電壓、小軌出電壓、送端分線盤電壓、發送電纜載頻、發送電纜低頻、受端分線盤電壓、接收電纜載頻和接收電纜低頻，采樣點如圖2所示。

1.3 正常狀態下ZPW-2000A軌道電路小軌電壓監測曲線

ZPW-2000A軌道電路正常調整、占用狀態時小軌電壓的日曲線如圖3所示。在調整狀態時，小軌電壓基本處于標準范圍內的一條直線。當有車占用主軌道且接近調諧區時，小軌電壓曲線則是連續、幅值逐漸增大的正弦波，且不同的區段其正弦波曲線各不相同，但同一個區段的正弦波曲線基本一樣。當列車通過調諧區段后，小軌電壓曲線形成與主軌相類似的占用方波。此類波形屬于正常波動，若現場監測報警沒有其過濾功能，將會造成現場大量的誤報警。

2 ZPW-2000A軌道電路小軌電壓異常波動典型案例分析

2.1 ZPW-2000A設備器材不良造成小軌電壓波動

某站0338G小軌出電壓長時間在131～148 mV之間波動，對現場室內外設備、電纜等均進行了檢查及更換（注：器材更換使用的備品均是同時間出廠的），仍未恢復，最終將0338G使用的2012年出廠接收器更換為2008年出廠的接收器后，0338G小軌出電壓恢復正常，如圖4所示。后聯系廠家共同查找分析，屬于批次器材問題造成，為此，對該線路上存在類似波動的15個區段小軌電壓進行了調查，更換相應批次接收器，觀察小軌電壓再未發生波動，解決問題。

2.2 配線錯誤造成小軌電壓波動

檢查某站2300BG小軌出電壓（載頻2 600 Hz）長時間在 130 ～ 172 mV 之間波動，其功出、主軌入、主軌出電壓均正常。經盯控現場檢查發現室內QKZ的1根+24 V電源線錯配到ZPW-2000A軌道電路“ +1”FS（X）發送器（默認載頻 2 600 Hz） 的 S2 端 子，造成2300BG小軌出電壓長期波動。

圖2 ZPW-2000A軌道電路監測采樣點示意圖Fig.2 Schematic diagram of ZPW-2000A track circuit monitoring sampling points

圖3 ZPW-2000A軌道電路小軌電壓曲線Fig.3 ZPW-2000A track circuit small rail voltage curve

圖4 接收器更換前后小軌電壓對比圖Fig.4 Comparison diagram of small rail voltage before and after receiver replacement

2.3 電纜線間絕緣不良造成小軌電壓波動

檢查某站發現4126BG小軌出電壓大幅上升且波動，如圖5所示，其主軌出電壓同時下降，經檢查發現室外兩接收電纜芯線間線間絕緣不良造成小軌電壓波動。

圖5 電纜不良造成的小軌電壓波動Fig.5 Small rail voltage fluctuation caused by poor cables

2.4 電容塞釘虛接造成小軌電壓波動下降

檢查某中繼站1689BG，發現小軌電壓呈劣化趨勢下降，并出現較小波動，如圖6所示，經現場檢查發現后方區段送端第1個電容塞釘虛接導致小軌電壓降低。監測分析中，當本區段小軌電壓與后方區段主軌電壓出現同升同降現象時，一般情況是由于后方區段送端調諧匹配單元引接線塞釘與鋼軌接觸劣化造成。當檢查塞釘接觸正常后，也可能是后方區段送端附近電容劣化導致。

2.5 配線接地造成小軌電壓波動

某站0220G小軌出電壓長期在141～171 mV之間波動，經盯控現場檢查處理，發現當關閉“+1”發送器時，觀察0220G小軌出電壓恢復正常，于是初步判斷為“+1”發送器造成小軌出電壓波動。對“+1”發送器進行檢查發現輸出端子S2對地電壓測試存在接地現象，通過進一步查看“+1”發送電路圖及甩線（因“+1”發送器接入區段較多，可用甩線方法縮小范圍，即將中間區段甩線后測試S2對地電壓，若正常則可排除中間區段之前的所有區段均正常。然后再次甩線查找，從而縮小范圍判斷故障點）查找發現，甩掉第N個區段的線時， S2對地電壓異常，且前一個區段（N-1區段）甩線后，測試S2對地電壓正常，則判斷為N-1區段到第N個區段之間存在接地點，后縷線查找發現使用的雙芯絞型阻燃屏蔽線的屏蔽銅網與芯線間破皮短路，造成“+1”發送功出電壓接地。

圖6 小軌電壓下降波動圖Fig.6 Small rail voltage drop fluctuation diagram

3 ZPW-2000A軌道電路故障時小軌電壓查找分析

2020年X月XX日，某站區間下行線S1LQG、3898G紅光帶，經查看信號集中監測故障時，S1LQG功出電壓、功出電流正常，主軌入、主軌出電壓分別從 935 mV、627 mV 下降到 666 mV、453 mV；3898G功出電壓正常、功出電流從356 mA上升到367 mA，主軌入、主軌出、小軌出電壓均從正常值下降到0 mV。分析此故障：首先考慮S1LQG紅光帶應為3898G小軌出電壓降為零造成（小軌參與聯鎖，S1LQG的GJ吸起條件之一就是3898G送給它的小軌道電路繼電器執行條件,如圖7所示）。其次分析3898G紅光帶，從數據上看，3898G功出電壓正常、功出電流升高，接收端電壓均降為零，此現象明顯是接收通道存在問題，較大可能是接收端出現開路，且S1LQG的主軌入電壓也出現下降。綜合上述現象，說明S1LQG與3898G之間的調諧區出現問題（電氣絕緣不良），重點考慮室外3898G的接收端存在問題。后經現場檢查發現，3898G接收端調諧匹配單元與鋼軌引接線間連線斷開造成。若忽視小軌電壓分析，則不能快速確定故障范圍。

圖7 小軌參與聯鎖示意圖Fig.7 Schematic diagram of small rail participating in interlocking

2020年X月XX日，某站區間5464AG、5464BG紅光帶（此線路ZPW-2000A軌道電路小軌參與聯鎖），經查看信號集中監測,故障時5464BG、5464AG、以及前方區段5482G的相關電氣特性數據，如圖8所示。分析此故障：根據監測查看數據，首先可能判斷5464BG的發送通道處于開路狀態（功出電流及接收端電壓均降為0），且5464AG的小軌出電壓降為零也是由于5464BG發送通道處于開路造成；其次5464AG在主軌道電壓均正常的情況下GJ落下，其前方區段5482G的小軌電壓均由正常值下降到忽略不計的范圍，因小軌參與聯鎖，很容易判斷出5464AG的GJ落下是由于5482G小軌電壓異常造成的, 5464BG紅光帶則是由于5464AG的GJ落下切斷5464BG的發送通道造成。進一步查看5482G，其主軌道電壓均正常（說明室外設備正常），則現場應重點檢查5482G室內接收通道相關設備，后經更換5482G軌道接收器后恢復正常。此故障說明小軌參與聯鎖的情況下，分析小軌電壓對于ZPW-2000A軌道電路日常維護的重要性。

圖8 相關區段電氣特性數據及電路示意圖Fig.8 Schematic diagram of electrical characteristic data and circuit for the relevant section

4 結束語

ZPW-2000A軌道電路分布面廣，設備參數發生異常變化或故障后，需從關聯數據、關鍵節點等入手，按照小軌道電氣特性異常變化的判斷分析查找思路，不斷積累案例，總結經驗，探尋規律，形成準確、快速、有效的查找方法，用以指導現場工作，提升ZPW-2000A軌道電路維護水平。