ZPW-2000R軌道電路調(diào)諧區(qū)內(nèi)動(dòng)車(chē)組緊急制動(dòng)的案例分析

汪榮光

（中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司南京電務(wù)段，南京 210011）

ZPW-2000R軌道電路是國(guó)內(nèi)自動(dòng)閉塞區(qū)段ZPW-2000系列軌道電路中的一種。本文通過(guò)一起動(dòng)車(chē)組在ZPW-2000R軌道電路區(qū)間調(diào)諧區(qū)內(nèi)緊急制動(dòng)的案例進(jìn)行深層原因分析、總結(jié)，指出問(wèn)題所在，并提出行車(chē)控制措施，減少異常停車(chē)故障發(fā)生，確保鐵路運(yùn)輸安全。

1 ZPW-2000R軌道電路概述

200 km/h及以上客運(yùn)專線ZPW-2000R型無(wú)絕緣移頻軌道電路系統(tǒng)設(shè)備由室內(nèi)設(shè)備和室外設(shè)備兩大部分組成。

室內(nèi)單元設(shè)備包括發(fā)送器、功放器、接收器、衰耗器、移頻采集器、防雷模擬網(wǎng)絡(luò)盤(pán)、通道采集器、采集中繼器和系統(tǒng)維護(hù)終端等。這些設(shè)備都安裝在室內(nèi)相應(yīng)的機(jī)柜內(nèi)。室內(nèi)相應(yīng)的機(jī)柜包括無(wú)絕緣移頻軌道電路機(jī)柜、無(wú)絕緣移頻軌道電路接口柜。

室外單元設(shè)備包括站內(nèi)匹配變壓器、調(diào)諧匹配單元、機(jī)械節(jié)空心線圈及補(bǔ)償電容。相應(yīng)的設(shè)備安裝在防護(hù)罩中。

2 故障概況

2021年6月15日12：58，CR300BF-5001-00車(chē)擔(dān)當(dāng)C3163次運(yùn)行任務(wù)，運(yùn)行至A線路所至B站區(qū)間，DMI提示移動(dòng)授權(quán)縮短，ATP觸發(fā)緊急制動(dòng)停車(chē)，于13：02重新開(kāi)車(chē)。

故障時(shí)B站進(jìn)站信號(hào)未開(kāi)放，3579AG（B站兩接近軌）發(fā)U碼，3595CG（B站三接近軌）發(fā)HU碼。 如圖1所示。

圖1 A線路所-B站平面示意Fig.1 The layout of block post A and station B

3 故障分析

3.1 車(chē)載數(shù)據(jù)分析

1）查看SAM概要數(shù)據(jù)(200C型ATP的運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄)，2021-06-15 12:58:23，DMI提示“[053]移動(dòng)授權(quán)縮短”，觸發(fā)緊急制動(dòng)，如圖2所示。

圖2 SAM概要數(shù)據(jù)截圖Fig.2 SAM summary data screenshot

2）查看SAM數(shù)據(jù)152包，載頻1 700 Hz區(qū)段起點(diǎn)位置299.427 m，終點(diǎn)位置300.349 m；載頻2 300 Hz區(qū)段起點(diǎn)位置300.349 m，終點(diǎn)位置300.934 m。

列車(chē)在2021-06-15 12:58:08（周期24 524 982）至2021-06-15 12:58:23（周期24 525 085）為載頻1 700 Hz至載頻2 300 Hz調(diào)諧區(qū)，此期間載頻一直為1 700 Hz,低頻由U碼變?yōu)镠U碼，ATP重新計(jì)算移動(dòng)授權(quán)終點(diǎn)位置為載頻1 700 Hz區(qū)段末端，所以移動(dòng)授權(quán)終點(diǎn)值為0 m，列車(chē)速度為7 km/h，觸發(fā)緊急制動(dòng)停車(chē)，如圖3所示。

圖3 SAM 152數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)截圖Fig.3 SAM 152 data packet data screenshot

3）查看SAM數(shù)據(jù)153包，列車(chē)在2021-06-15 12:58:08（周期24 524 982）至2021-06-15 12:58:23（周期24 525 085）的載頻1 700 Hz至載頻2 300 Hz調(diào)諧區(qū)，低速通過(guò)調(diào)諧區(qū)時(shí)間約15 s，地面載頻一直發(fā)送1 700 Hz，所以譯出載頻一直為1 700 Hz，低頻由U碼變HU碼。

4）根據(jù)200C車(chē)載ATP處理邏輯，如果車(chē)載收到新的載頻或者越過(guò)區(qū)段切換點(diǎn)50 m，則判斷進(jìn)入新的區(qū)段， 2021-06-15 12:58:23（周期24 525 085），ATP收到1 700 Hz且越過(guò)區(qū)段切換點(diǎn)37 m（當(dāng)時(shí)測(cè)距誤差為[-8,12] m），不具備進(jìn)入新區(qū)段條件，接收到HU碼，判斷為本區(qū)段HU碼，移動(dòng)授權(quán)終點(diǎn)值為0 m，轉(zhuǎn)入冒進(jìn)模式，觸發(fā)緊急制動(dòng)。

5）從車(chē)載ATP數(shù)據(jù)分析得出：車(chē)載ATP在3579AG正常接收1 700 Hz的U 碼，而在3595CG調(diào)諧區(qū)又接到1 700 Hz的HU碼，判斷還是在3579AG，觸發(fā)緊急制動(dòng)。

3.2 地面設(shè)備測(cè)試分析

3.2.1 室內(nèi)外設(shè)備狀態(tài)檢查

天窗點(diǎn)內(nèi)對(duì)室內(nèi)、外設(shè)備全部檢查測(cè)試，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)標(biāo)，符合要求，地面設(shè)備未見(jiàn)異常。

3.2.2 模擬動(dòng)車(chē)走行測(cè)試

1）因列車(chē)輪對(duì)短路鋼軌分路電阻較小，幾乎為零，為更加接近輪對(duì)分路電阻，不采用0.15 Ω普通分路線，而采用分路定壓儀0.06 Ω檔在調(diào)諧區(qū)短路鋼軌，模擬動(dòng)車(chē)走行，測(cè)試鋼軌短路電流，測(cè)出載頻、電流、低頻變化情況。用分路定壓儀在3595CG調(diào)諧區(qū)內(nèi)短路模擬動(dòng)車(chē)走行，測(cè)試第一輪對(duì)鋼軌短路電流（TCR天線距離第一輪對(duì)最近）。測(cè)試情況如表1所示。

表1 調(diào)諧區(qū)分路測(cè)試數(shù)據(jù)Tab.1 Shunting test data in tuning area

2）用分路定壓儀在調(diào)諧區(qū)內(nèi)各點(diǎn)短路，查看3579AG和3595CG狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)在距離3579AG-FS調(diào)諧單元15.1～17.6 m位置，兩個(gè)區(qū)段均不能被短路出現(xiàn)紅光帶，判定“死區(qū)”（軌道電路中兩根鋼軌短路無(wú)分路效應(yīng)的區(qū)域）范圍在空心線圈左側(cè)0.9 m，右側(cè)1.6 m范圍。如圖4所示。

圖4 調(diào)諧區(qū)“死區(qū)”示意Fig.4 Schematic diagram of “dead zone” in tuning area

3.2.3 原因分析

1）從以上地面測(cè)試數(shù)據(jù)分析，調(diào)諧區(qū)空心線圈左側(cè)（3579AG），列車(chē)輪對(duì)短路鋼軌時(shí)，3579AG 1 700 Hz U 碼信號(hào)強(qiáng)于右側(cè)（3595CG）HU 信號(hào)。按模擬測(cè)試數(shù)據(jù)推斷動(dòng)車(chē)走行，動(dòng)車(chē)在調(diào)諧區(qū)左側(cè)一直運(yùn)行至17.5 m位置都正常。當(dāng)運(yùn)行至18 m位置時(shí)，由于3595CG紅光帶，此時(shí)3579AG轉(zhuǎn)碼為HU碼，且1 700 Hz幅值大于2 300 Hz幅值，（200C車(chē)載ATP處理地面信號(hào)邏輯：按信號(hào)幅值大小進(jìn)行判斷，取幅值大的載頻信號(hào)進(jìn)行接收，連續(xù)接收4 s鎖定信號(hào)）此情況一直持續(xù)到24.2 m位置，即動(dòng)車(chē)ATP在18～24.2 m期間一直接收1 700 Hz的HU碼信號(hào)，按當(dāng)時(shí)車(chē)速7 km/h,每秒走行1.9 m，18～24.2 m間距6.2 m，走行時(shí)間約為3.3 s，加上現(xiàn)場(chǎng)模擬測(cè)試誤差即可達(dá)到4 s左右，此時(shí)間滿足ATP輸出緊急制動(dòng)時(shí)間。

由于分路定壓儀短路鋼軌與列車(chē)輪對(duì)短路鋼軌分路電阻存在差異，推算出的“死區(qū)”范圍也存在一定誤差。為確保能夠正常行駛，根據(jù)模擬測(cè)試數(shù)據(jù)中1 700 Hz與2 300 Hz短路電流值大小變化，將調(diào)諧區(qū)內(nèi)“死區(qū)”范圍適當(dāng)擴(kuò)大，在距離3579AGFS調(diào)諧單元10～25.2 m范圍內(nèi)，倒推計(jì)算列車(chē)走行速度，15.2 m走行4 s，每秒走行3.8 m即速度為13.7 km/h,考慮各種誤差、延時(shí)影響，并留一定富余量，將車(chē)速控制在不低于15 km/h下，是能夠確保動(dòng)車(chē)在調(diào)諧區(qū)內(nèi)小于4 s時(shí)間走完“死區(qū)”范圍，使得車(chē)載設(shè)備不滿足處理邏輯所需的時(shí)間，不輸出緊急制動(dòng)命令，正常通過(guò)調(diào)諧區(qū)。

2）根據(jù)模擬測(cè)試情況，“死區(qū)”在調(diào)諧區(qū)15.1 m位置，假設(shè)第一軸輪對(duì)在18 m位置，第二軸輪對(duì)則在15.5 m，在“死區(qū)”內(nèi)，第三軸輪對(duì)在0.2 m，第四軸輪對(duì)在3579AG主軌區(qū)域內(nèi)。如圖5所示。

圖5 模擬輪軸位置關(guān)系Fig.5 Simulation position diagram of wheel shaft

3）根據(jù)以上輪軸關(guān)系，由于3579AG發(fā)送端匹配變壓器至空心線圈間只有一個(gè)輪對(duì)在軌面短路，且在“死區(qū)”內(nèi)，因此3579AG的1 700 Hz信號(hào)不能被短死，從而串至空心線圈右側(cè)范圍高于3595CG 2 300 Hz信號(hào)。

4）ZPW-2000R軌道電路根據(jù)其制式結(jié)構(gòu)，列車(chē)正向運(yùn)行時(shí)先壓調(diào)諧區(qū)小軌，再壓主軌。當(dāng)列車(chē)壓入調(diào)諧區(qū)空心線圈右側(cè)時(shí)，本區(qū)段紅光帶，導(dǎo)致前一區(qū)段低頻碼由U碼變HU碼，調(diào)諧區(qū)小軌載頻與前一區(qū)段載頻一致，與本區(qū)段不一致，因動(dòng)車(chē)組在調(diào)諧區(qū)內(nèi)運(yùn)行速度過(guò)低，導(dǎo)致在空心線圈死區(qū)范圍內(nèi)走行時(shí)間接近4 s，且接收的是同一載頻1 700 Hz的U碼和HU碼，ATP車(chē)載設(shè)備判定同一區(qū)段內(nèi)信號(hào)跳變冒進(jìn)，同時(shí)滿足ATP動(dòng)作時(shí)間，因此輸出緊急制動(dòng)停車(chē)。

4 結(jié)論

1）緊急制動(dòng)原因：從車(chē)載數(shù)據(jù)和地面測(cè)試數(shù)據(jù)分析得知，此次異常停車(chē)的原因是動(dòng)車(chē)組在前一區(qū)段和次一區(qū)段調(diào)諧區(qū)先后收到1 700 Hz的 U碼和1 700 Hz的HU碼信號(hào)，誤判為同一區(qū)段信號(hào)跳變，觸發(fā)緊急制動(dòng)。

2）舉一反三，ZPW-2000A制式區(qū)段是否會(huì)存在此類問(wèn)題：對(duì)比ZPW-2000R軌道電路，ZPW-2000A其結(jié)構(gòu)是列車(chē)正向運(yùn)行時(shí)先壓主軌，再壓調(diào)諧區(qū)小軌，調(diào)諧區(qū)小軌載頻與主軌一致，列車(chē)在本區(qū)段調(diào)諧區(qū)內(nèi)走行，次一區(qū)段不會(huì)紅光帶，本區(qū)段載頻、低頻均不發(fā)生變化，因此不存在速度過(guò)慢導(dǎo)致緊急制動(dòng)停車(chē)問(wèn)題。兩種區(qū)間軌道電路結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 兩種區(qū)間軌道電路結(jié)構(gòu)Fig.6 Structure of two section track circuits

5 解決方案

在自動(dòng)閉塞區(qū)間ZPW-2000R軌道電路制式區(qū)段運(yùn)行時(shí)，動(dòng)車(chē)組在調(diào)諧區(qū)內(nèi)速度不低于15 km/h，建議納入技術(shù)規(guī)章予以明確規(guī)定，避免車(chē)載ATP誤判輸出緊急制動(dòng)導(dǎo)致異常停車(chē)故障的發(fā)生。