利用機車信號數(shù)據(jù)分析補償電容工作狀態(tài)

熊小良

熊小良:南昌鐵路局電務(wù)處檢測所 助理工程師 330002 南昌

動態(tài)檢測是檢測ZPW-2000移頻軌道電路補償電容質(zhì)量的主要方式，通過動態(tài)檢測可以快速、便捷地了解補償電容的工作狀態(tài)，是實現(xiàn)ZPW-2000移頻軌道電路狀態(tài)修的重要手段。但由于日常信號動態(tài)檢測是按一定的列車固定交路進行，造成絕大部分車站側(cè)線股道補償電容長期得不到應(yīng)有的檢測。為此，根據(jù)現(xiàn)有信號系統(tǒng)的各種監(jiān)測、記錄數(shù)據(jù)情況，提出解決辦法，并就具體操作方式進行詳細闡述。

1 現(xiàn)狀分析及解決辦法

由于車站側(cè)線股道處于動態(tài)檢測盲區(qū)，設(shè)備維護管理部門一般規(guī)定對側(cè)線股道補償電容進行定期人工測試，這不但增大了工作量，也給安全帶來許多不定因素。另外，由于人工測試周期相對較長，不能完全滿足設(shè)備維護工作的需要，給站內(nèi)ZPW-2000移頻設(shè)備的維修、維護工作造成很大被動。為了解決這個問題，提出利用對機車信號記錄器數(shù)據(jù)的分析，來彌補這個動態(tài)檢測的盲區(qū)。

2 分析方法探討

2.1 曲線中電容有效標志的確定

利用機車信號記錄器數(shù)據(jù)來分析側(cè)線股道補償電容的工作狀態(tài)。首先要研究機車信號記錄曲線，就是研究機車經(jīng)過電容時，機車信號所記錄的曲線有沒有特殊變化，如有特殊變化就可以認定為電容有效的標志。圖1所示為機車信號記錄器數(shù)據(jù)記錄的一段各補償電容正常時的曲線截圖。

圖1中曲線是由若干個圓滑小曲線連接而成，相鄰2個曲線連接部位有一個曲線變化突變點，稱為補償電容的有效標志。根據(jù)ZPW-2000軌道電路設(shè)計原理，機車剛進入軌道電路區(qū)段時，可以近似認為補償電容C1與這一小段鋼軌相互補償，使之呈純阻性，這時機車感應(yīng)電壓相對最高。隨著列車向C1移動，機車輪對不斷短路鋼軌，使輪對距C1之間的距離越來越短，鋼軌產(chǎn)生的感抗也越來越小，這時C1與機車第一輪對之間的阻抗逐漸由純阻性向容性轉(zhuǎn)變，C1的補償效果也由最初的較好狀態(tài)逐漸向過補狀態(tài)轉(zhuǎn)變，并且機車靠電容越近，過補現(xiàn)象越明顯。當(dāng)機車輪對壓到電容兩端時，由于列車輪對與C1之間沒有鋼軌阻抗，對鋼軌的感抗處于電容過補現(xiàn)象最明顯狀況。當(dāng)機車輪對越過補償電容C1時，此時C1被輪對短路已不起作用，而輪對距C2之間的鋼軌最長，C2對鋼軌的感抗處于欠補狀態(tài)，隨著輪對與C2之間的距離逐漸縮短，使C2對鋼軌感抗的補償作用越來越好，機車的感應(yīng)電壓也逐漸升高。

圖1 機車信號記錄器數(shù)據(jù)正常曲線截圖

當(dāng)補償作用到達最佳狀態(tài)后，隨著輪對與電容C2之間距離進一步縮短，鋼軌感抗逐漸變小，鋼軌上的傳輸特性又由最佳狀態(tài)向過補狀態(tài)過渡，這樣周而復(fù)始就形成了圖1中所出現(xiàn)的曲線。在機車跨過補償電容位置時，正好是電容的補償效果由過補向欠補跳變，表現(xiàn)在曲線上就是變化趨勢突變，即產(chǎn)生一個突變連接點。如某一點補償電容失效，在這一段只有鋼軌感抗的漸進式變化，不存在阻抗的突變，故在曲線上不會產(chǎn)生突變點。

2.2 曲線中電容位置的確定

ZPW-2000移頻軌道電路的補償電容是按一定安裝間距設(shè)置的，根據(jù)其工作原理及設(shè)計規(guī)定，與軌道電路兩端絕緣節(jié)相鄰的2個補償電容與絕緣的距離為半個間距，其他補償電容之間為一個間距，而且補償電容的一個間距設(shè)置原則約為100 m。這樣在分析機車信號記錄器數(shù)據(jù)時，通過2根標線標出每一個補償電容的設(shè)計位置，如果在應(yīng)該有電容的位置，曲線上沒有出現(xiàn)電容有效標志，就說明這個電容可能失效;如果在設(shè)計上不應(yīng)該有電容的位置，記錄曲線上卻出現(xiàn)了電容有效標志，說明這個電容安裝位置不符合規(guī)定。

3 實際操作與驗證

3.1 電容失效分析

實際分析機車信號記錄器數(shù)據(jù)時，可直接將窗口定位在顯示站內(nèi)股道傳輸曲線上。具體做法是:先快速移動曲線，當(dāng)看到一段無碼時，結(jié)合曲線上的信號機和站名位置標記，就可以認定窗口顯示的是否是站內(nèi)股道。在確定了分析對象后，再從股道區(qū)段曲線的始端到終端，用紅、黃標線分別將所有曲線相鄰?fù)蛔凕c間的距離算出，如圖2右下角“光標公里差”顯示的數(shù)據(jù)就是兩光標之間的距離。然后比對這些數(shù)據(jù)，符合設(shè)計間距的說明補償電容有效，并可以用此間距作為本區(qū)段補償電容設(shè)計安裝間距的參考;不符合設(shè)計間距的為電容有問題?！肮鈽斯锊睢憋@示的數(shù)據(jù)為90 m，根據(jù)設(shè)計規(guī)則，間距正常，同時曲線上有電容有效標志，可以認定為該段曲線兩端補償電容工作狀態(tài)正常。

再看圖3，圖3與圖2為同一股道區(qū)段，“光標公里差”顯示的數(shù)據(jù)為217 m，如果以圖2標線間距90 m作為參考值的話，入口端絕緣節(jié)與補償電容C1間距應(yīng)該為45 m，C1與C2間距為90 m，C2與C3間距也為90 m，3個間距總共225 m，因為機車信號記錄器數(shù)據(jù)可能存在誤差，所以可近似認為圖3中兩標線間“光標公里差”顯示的217 m即為225 m，也就是說在圖3的紅黃標線之間應(yīng)設(shè)置2個補償電容C1和C2，但記錄曲線上紅黃標線之間沒有出現(xiàn)補償電容有效標志，就可以確定本區(qū)段補償電容C1和C2失效。

在確定了股道中電容失效后，還需要明確具體是幾股道。這個問題可借助于TDCS/CTC系統(tǒng)。利用機車信號記錄器數(shù)據(jù)中記錄的日期、時間和車次號等信息，到TDCS/CTC終端回放站內(nèi)這個時間段該次列車運行情況，就可以確定補償電容失效的準確股道。

如通過CTC終端回放2011年7月9日12:41，醴陵站K788次列車的運行情況可知，圖3中的異常曲線是醴陵站的4道，而醴陵站4道軌道電路上由4G1和4G2組成，上行進4G時列車先進入4G2。這樣就分析出醴陵站4G2上行入口段C1和C2失效。最后通過現(xiàn)場檢查確認醴陵站4G2區(qū)段長度為708 m，設(shè)計補償電容安裝間距為88.5 m，設(shè)計安裝數(shù)量為8個，但4G2實際只安裝了6個補償電容，靠S進站信號機一端220 m范圍內(nèi)沒有安裝補償電容，即C1和C2補償電容沒有裝。

3.2 電容安裝間距正確性分析

用這種方法不但可以發(fā)現(xiàn)電容是否有效，還可以對電容安裝間距是否符合規(guī)定進行分析判斷。如向塘站5道入口至C1間距為39 m、C1至C2間距為57 m、C2至C3間距為95 m，考慮到誤差，該區(qū)段補償電容間距約為95 m左右，入口至C1間符合半個間距的設(shè)計要求，C2至C3間符合一個間距的設(shè)計要求，但C1至C2間設(shè)計要求是一個間距，而標線記錄的數(shù)據(jù)約為半個間距，所以判定為C1至C2間電容安裝間距不正確。經(jīng)現(xiàn)場核對，C1至絕緣節(jié)距離48 m，C1至C2間距55.3 m，C1至C2間電容間距安裝不正確。所以該股道的補償電容除C1安裝間距正確外，其余電容安裝間距均不正確。

4 結(jié)束語

通過實踐檢驗，利用機車信號數(shù)據(jù)分析站內(nèi)側(cè)線股道補償電容工作狀態(tài)方法，對檢查側(cè)線股道補償電容工作狀態(tài)具有較強的指導(dǎo)意義，可以替代動態(tài)檢測對站內(nèi)側(cè)線股道補償電容進行檢查。經(jīng)過一段時間的檢驗，發(fā)現(xiàn)并核實處理了南昌鐵路局醴陵、橫峰、向塘、新余、宜春等站8處補償電容問題，而且還促進現(xiàn)場舉一反三，克服多處補償電容漏裝問題，取得了良好的效果。然而，通過上述方法雖然從技術(shù)上可以解決利用機車信號記錄器數(shù)據(jù)分析站內(nèi)側(cè)線股道補償電容工作狀態(tài)問題，但要完全彌補動態(tài)檢測的盲區(qū)，使這項工作制度化，還需要做許多細致的管理和技術(shù)工作。如怎樣確定動態(tài)檢測未覆蓋到的股道數(shù)據(jù)，怎樣準確得到在本周期內(nèi)經(jīng)過了這些股道的機車數(shù)據(jù)，怎樣規(guī)范機車信號記錄器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲存放等等，這些工作都需要通過建立科學(xué)詳細的操作流程，制定合理可行的管理制度來解決，這也將是此項工作發(fā)揮實際規(guī)模作用需要研究的重點方向。

［1］ 中華人民共和國鐵道部．鐵運［2008］142號．鐵路信號維護規(guī)則 技術(shù)標準［S］．2008．

［2］ 中華人民共和國鐵道部科學(xué)技術(shù)司．科技技［2007］205號．無絕緣軌道電路補償電容器技術(shù)條件［S］．2007．

［3］ 中華人民共和國鐵道部科學(xué)技術(shù)司、運輸局．科技運［2008］36號．ZPW-2000系列無絕緣軌道電路技術(shù)條件［S］．2007．

［4］ 上海鐵路通信工廠．JT-C系列機車信號車載系統(tǒng)［R］．2007