站內ZPW-2000A一體化軌道電路低道床適應性研究

邵嘉聲

（中國鐵建電氣化局集團有限公司，北京 100043）

1 概述

廣深鐵路四線分為高速I、II線和普速III、IV線，高速I、II線進行了信號設備升級，對站內軌道電路進行改造，站場線路利舊。改造完成后，部分車站城際場站應用ZPW-2000A一體化軌道電路。根據廣深高速I、II線站內為既有道床的現狀，存在發生道床電阻值不達標，出現“紅光帶”的風險。開展站內ZPW-2000A一體化軌道電路在低道床條件下的適應性研究，以確保工作效率，降低出現“紅光帶”的風險。

2 現場測試及分析

2.1 測試內容

軌道區段配置統計：統計各軌道區段的配置情況，包含：區段長度、載頻、線路類型、道岔位置、補償電容數量、信號電纜長度等基礎信息。

實時數據采集與分析：記錄各軌道區段當前工作參數情況，用于分析軌道電路工作情況。

歷史數據采集與分析：記錄各軌道區段的歷史工作參數情況，用于分析最低道床電阻值。

調整狀態下的電壓測試：在室內設備處測試功出電壓、功出電流、軌入電壓、主軌出電壓。室外測試送端、受端軌面電壓，送端、受端引接線電流及各補償電容位置處的軌面電壓。

分路狀態下的測試：使用分路桿（分路電阻0.15 Ω）在室外送端、受端、補償電容位置處進行分路狀態測試，記錄分路電流及區段狀態。

2.2 測試數據分析

在區段送端、受端、補償電容位置處用移頻表測試軌面電壓、引接線電流，測試記錄如表1所示。用分路桿進行分路測試（分路電阻選擇0.15 Ω），記錄分路電流、分路殘壓及軌道繼電器狀態，測試記錄如表2所示。

表1 調整狀態測試記錄Tab. 1 Adjustment Status Test Record

表2 分路狀態測試記錄Tab. 2 Branch state test record

3 計算與仿真分析

根據軌道電路系統結構、設備構成、參數和實際配置，基于傳輸原理建立站內一體化軌道電路的傳輸模型，并與實測數據進行對比，驗證模型的正確性。鑒于股道區段鋼軌線路結構簡單，測試數據量豐富的特點，選擇股道區段進行模型驗證，仿真計算多個區段調整狀態的軌面電壓及關鍵位置的分路電流，并與實測數據進行對比。

3.1 仿真條件

根據測試區段的實際情況和軌道電路標準參數，仿真條件如下。

1）區段長度：實際長度。

2）補償電容：25 μF，按照實際數量及標準間距。

3）電纜長度：10 km。

4）道床電阻：∞ Ω·km。

5）分路電阻：0.15 Ω。

6）鋼軌參數：如表3所示。7）功出等級：實際使用等級。

表3 鋼軌參數Tab. 3 Rail parameters

8）數據對比位置：發送端、接收端及各個補償電容位置。

3.2 數據對比

對運用一體化軌道電路的股道區段的送端、受端及各個補償電容位置處的調整狀態軌面電壓及分路電流進行仿真。各區段仿真情況與實測結果對比，如圖1、2所示。

圖1 ⅡG2 軌面電壓仿真和實測值對比情況Fig.1 Comparison of the simulated and measured values of IIG2 rail surface voltage

由于現場鋼軌一次參數存在離散性、道床電阻分布不均勻、實際補償電纜長度誤差、分路電阻差異和實際電容安裝位置變化等情況，仿真結果與實測值存在少量誤差，各關鍵點電壓和電流變化趨勢相同，仿真值與實測值相一致。

圖2 ⅡG2 分路電流仿真和實測值對比情況Fig.2 Comparison of the simulated and measured values of IIG2 shunt current

4 區段最低道床電阻計算

4.1 軌道區段軌出電壓變化情況

根據歷史數據情況分析，11～12月為干燥季節，5～7月為潮濕季節，每個站以一個典型區段為例，列出年曲線、干燥季節、潮濕季節的月曲線。以車站為單位，對每個區段的受潮濕環境影響的軌入電壓最大值、最小值進行統計，根據區段配置情況進行最低道床電阻值分析和計算，具體情況如表4所示。

表4 干燥季節和潮濕季節軌出情況對比Tab. 4 Comparison of derailment in dry season and wet season

干燥季節和潮濕季節變化規律較類似，潮濕季節軌出電壓最大和最小值較干燥季節下降約3%左右，滿足軌道電路調整要求。

4.2 道床電阻、軌面電壓與傳輸極限長度的關系

1）無岔區段

軌面電壓、道床電阻和極限傳輸長度關系如圖3所示。

圖3 4種頻率無岔區段極限長度Fig.3 Limit length of switchless section with four frequencies

2）道岔區段

道岔區段計算分為兩種類型：第一種類型包含1組道岔，岔長為160 m；第二種類型包含2組道岔，第1組岔長為80 m，第2組岔長為160 m。

以一組道岔為例進行分析，其中直軌軌面電壓、道床電阻和極限傳輸長度關系如圖4所示。

圖4 4種頻率道岔區段極限長度Fig.4 Limit length of switch section with four frequencies

當 道 床 電 阻 為0.6 Ω·km時，1 700 Hz、2 000 Hz、2 300 Hz極限長度為350 m，2 600 Hz極限長度為300 m；當道床電阻為1 Ω·km時，4種載頻下極限長度為400 m；當道床電阻為2 Ω·km時，4種載頻下極限長度為650 m。

5 總結

對現場測試情況及分析，21%的區段歷史最低道床電阻小于2 Ω·km，75%的區段歷史最低道床電阻在2～5 Ω·km之間，4%的區段歷史最低道床電阻大于5 Ω·km。根據分析結果，當前廣深I、II線站內道床情況能夠滿足ZPW-2000A一體化軌道電路區段長度劃分。站內軌道道床適應ZPW-2000A一體化軌道電路的應用條件，ZPW-2000A一體化軌道電路在現場應用良好。