有渣ZPW2000A/K型軌道電路低電壓調(diào)整分析與研究

張相平

【摘 要】ZPW-2000A/K型軌道電路運(yùn)行穩(wěn)定，是保證鐵路信號(hào)系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要條件。文章分析了客專(zhuān)有渣ZPW-2000A/K型軌道電路對(duì)信號(hào)設(shè)備的影響，著重介紹了影響有渣ZPW-2000A/K型無(wú)絕緣軌道電路的各種原因及其解決方法，對(duì)于鐵路信號(hào)系統(tǒng)有渣ZPW-2000A/K型軌道電路的應(yīng)用有非常重要的意義。

【關(guān)鍵詞】有渣；ZPW-2000A/K型；軌道電路；電壓低

【中圖分類(lèi)號(hào)】U284.28 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2017）03-0077-03

1 有渣ZPW-2000A/K型無(wú)絕緣軌道電路組成及工作原理

1.1 有渣ZPW-2000A/K型無(wú)絕緣軌道電路組成

ZPW-2000A/K型無(wú)絕緣軌道電路由室外和室內(nèi)2個(gè)部分組成。

1.1.1 室外部分

室外部分由電氣絕緣節(jié)（調(diào)諧區(qū)）、補(bǔ)償電容、調(diào)諧匹配單、空芯線圈、傳輸電纜、設(shè)備引接線組成。

（1）調(diào)諧區(qū)的工作原理。當(dāng)前，鐵路線路多為長(zhǎng)軌和電氣化牽引，為減少鋸軌，采用電氣分割相鄰軌道電路信號(hào)，利用調(diào)諧單元對(duì)不同頻率信號(hào)的不同阻抗值，實(shí)現(xiàn)相鄰區(qū)段信號(hào)的隔離，劃定軌道電路的控制范圍（如圖1所示）。

（2）補(bǔ)償電容的設(shè)置原理。通過(guò)需要補(bǔ)償?shù)膮^(qū)段長(zhǎng)度和電容補(bǔ)償間距計(jì)算電容設(shè)置間距。道床漏泄電阻值<2 Ω·km時(shí)，補(bǔ)償電容值為40μF、46μF、50μF、55μF 4種型號(hào)的電容，分別對(duì)應(yīng)的載頻為2 600 Hz、2 300 Hz、2 000 Hz、1 700 Hz，對(duì)應(yīng)補(bǔ)償電容的理論間距為80 m、80 m、60 m、60 m。兩端都是電氣絕緣的區(qū)段，需補(bǔ)償?shù)膮^(qū)段長(zhǎng)度是區(qū)段總長(zhǎng)度減去一個(gè)調(diào)諧區(qū)的長(zhǎng)度。一端為電氣絕緣節(jié)的區(qū)段，一端為機(jī)械絕緣節(jié)的區(qū)段，需補(bǔ)償?shù)膮^(qū)段長(zhǎng)度是區(qū)段總長(zhǎng)度減去半個(gè)調(diào)諧區(qū)的長(zhǎng)度。站內(nèi)兩端都是機(jī)械絕緣節(jié)的，需補(bǔ)償?shù)膮^(qū)段長(zhǎng)度是區(qū)段的總長(zhǎng)度。以上內(nèi)容總結(jié)公式如下：需補(bǔ)償電容數(shù)量（n，四舍五入）=需補(bǔ)償區(qū)段長(zhǎng)度（m）/不同類(lèi)型電容理論補(bǔ)償間距（m）。實(shí)際補(bǔ)償電容間距（m）=需補(bǔ)償?shù)膮^(qū)段長(zhǎng)度（m）/n。

1.1.2 室內(nèi)部分

室內(nèi)部分由發(fā)送器、接收器、防雷電纜模擬網(wǎng)絡(luò)盤(pán)等組成。

（1）發(fā)送器的工作原理。發(fā)送器用于產(chǎn)生高穩(wěn)定、高精度的移頻信號(hào)源，采用微電子器件構(gòu)成。該設(shè)備中，考慮了同一載頻、同一低頻控制條件下的雙CPU電路。為實(shí)現(xiàn)雙CPU的自檢、互檢，2組CPU及1組用于產(chǎn)生FSK移頻信號(hào)的可編程控制器各自采用了獨(dú)立的石英晶體源。發(fā)送設(shè)備的放大器均采用了射極輸出器方式，防止故障時(shí)功出電壓的升高。設(shè)備考慮了對(duì)移頻載頻、低頻及幅度3個(gè)特征的檢測(cè)。2組CPU對(duì)檢測(cè)結(jié)果符合要求時(shí)，以動(dòng)態(tài)信號(hào)輸出通過(guò)“安全與門(mén)”控制執(zhí)行環(huán)節(jié)——發(fā)送報(bào)警繼電器（FBJ）將信號(hào)輸出。系統(tǒng)采用“N+1”冗余設(shè)計(jì)。故障時(shí)，通過(guò)FBJ接點(diǎn)轉(zhuǎn)至“+1”FS。ZPW-2000A型無(wú)絕緣軌道電路將軌道電路分為主軌道電路和調(diào)諧區(qū)短小軌道電路2個(gè)部分，并將短小軌道電路視為列車(chē)運(yùn)行前方主軌道電路的所屬“延續(xù)段”。

（2）接收器的工作原理。接收器的作用如下：用于對(duì)主軌道電路移頻信號(hào)的解調(diào)，并配合與送電端相連接的調(diào)諧區(qū)短小軌道電路的檢查條件，動(dòng)作軌道繼電器。實(shí)現(xiàn)對(duì)與送電端相連接的調(diào)諧區(qū)短小軌道電路移頻信號(hào)的解調(diào)，給出短小軌道電路執(zhí)行條件，送至相鄰軌道電路接收器。檢查軌道電路完好，減少分路死區(qū)長(zhǎng)度，還用接收門(mén)限控制實(shí)現(xiàn)對(duì)BA斷線的檢查。接收器除接收本主軌道電路頻率信號(hào)外，還同時(shí)接收相鄰區(qū)段小軌道電路的頻率信號(hào)。接收器采用DSP數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，將接收到的2種頻率信號(hào)進(jìn)行快速付氏變換，獲得2種信號(hào)能量譜的分布，并進(jìn)行判決。上述“延續(xù)段”信號(hào)由運(yùn)行前方相鄰軌道電路接收器處理，并將處理結(jié)果形成小軌道電路軌道繼電器執(zhí)行條件（XG、XGH）送至本軌道電路接收器，作為軌道繼電器（GJ）勵(lì)磁的必要檢查條件（XGJ、XGJH）之一。綜上，接收器用于接收主軌道電路信號(hào)，并在檢查所屬調(diào)諧區(qū)短小軌道電路狀態(tài)（XGJ、XGJH）條件下，動(dòng)作本軌道電路的軌道繼電器（GJ）。此外，接收器還同時(shí)接收鄰段所屬調(diào)諧區(qū)小軌道電路信號(hào)，向相鄰區(qū)段提供小軌道電路狀態(tài)（XG、XGH）條件。

（3）防雷模擬網(wǎng)絡(luò)的調(diào)整原理。由于設(shè)計(jì)傳輸電纜長(zhǎng)度與實(shí)際電纜長(zhǎng)度存在差距，因此需對(duì)防雷模擬網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整，使補(bǔ)償電纜和實(shí)際電纜共同構(gòu)成一個(gè)固定設(shè)計(jì)長(zhǎng)度值。舉例說(shuō)明：某區(qū)段實(shí)際長(zhǎng)度為5 000 m。設(shè)計(jì)電纜傳輸長(zhǎng)度（10 km）-實(shí)際長(zhǎng)度（5 000 m）=模擬網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)度（5 000 m），根據(jù)相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)查得調(diào)整方式，具體見(jiàn)表1。

1.2 有渣ZPW-2000A/K型無(wú)絕緣軌道電路工作原理

客專(zhuān)有渣ZPW-2000A/K型無(wú)絕緣軌道電路設(shè)備，完成軌道空閑占用檢查，并為CTCS2車(chē)載設(shè)備提供移動(dòng)授權(quán)信息。軌道電路驅(qū)動(dòng)軌道繼電器，列控中心同時(shí)通過(guò)采集軌道繼電器獲得列車(chē)占用信息，并依此為依據(jù)進(jìn)行軌道電路編碼控制，無(wú)絕緣移頻自動(dòng)閉塞系統(tǒng)設(shè)備基礎(chǔ)上，區(qū)間和站內(nèi)軌道電路采用計(jì)算機(jī)編碼控制方式，發(fā)送器采用雙機(jī)“1+1”冗余，接收采用成對(duì)雙機(jī)并聯(lián)運(yùn)用。

2 有渣ZPW-2000A/K型無(wú)絕緣軌道電路的故障案例分析

2.1 例一

2013年7月20日，湘桂線桂林至二塘區(qū)間有渣ZPW-2000K無(wú)絕緣軌道電路調(diào)試階段，3627AG長(zhǎng)度為740 m，載頻為1700-1，補(bǔ)償電容為12個(gè)，采用北京通號(hào)設(shè)計(jì)院出具的調(diào)整表調(diào)試，在天氣晴朗的情況下，室內(nèi)設(shè)備功出電平、接收電平、模擬電纜補(bǔ)償長(zhǎng)度符合調(diào)整表的要求，送電正常，室外送端軌面電壓正常，為2.83 V（2.59～3.04 V），受端軌面電壓衰耗過(guò)大，為0.9 V（1.47～1.99 V），經(jīng)過(guò)室內(nèi)冗余衰耗器調(diào)整連線后，主軌出電壓為251mV（240～352 mV），已位于臨界值（要求在最不利條件下不小于240 mV）軌道繼電器能正常吸起，但達(dá)不到技術(shù)要求范圍，在下雨天或道床污染的情況下，電壓值很可能下降，造成紅軌。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢查調(diào)諧匹配單元、空芯線圈、電纜、補(bǔ)償電容后發(fā)現(xiàn)，設(shè)備正常，電源引接線未并行綁扎，鋼軌底部石渣碰軌底，枕木與鋼軌之間用絕緣膠墊和木墊。通過(guò)分析及對(duì)道床電阻的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試（晴天測(cè)試）得出結(jié)論，在桂林至二塘間田心里明洞處下行線道床電阻為1 Ω·km，不符合大于4 Ω·km的要求，并對(duì)鋼軌底部絕緣膠墊進(jìn)行測(cè)試，絕緣電阻在500 MΩ已上，符合標(biāo)準(zhǔn)值。

2.2 例二

2013年8月13日，天氣情況為小雨。湘桂線桂林站使用中的有渣ZPW-2000K軌道電路，XFJG軌道出現(xiàn)紅光帶，XFJG平時(shí)軌出電壓值為348 mV，出現(xiàn)紅光帶時(shí)測(cè)試數(shù)值是175 mV（下限值是240 mV，按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)只要軌出電壓值低于下限值就會(huì)出現(xiàn)紅光帶）?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試各電容位置電壓值發(fā)現(xiàn)，電容未損壞，剛軌沒(méi)有發(fā)生斷軌現(xiàn)象，設(shè)備測(cè)試正常。分析導(dǎo)致XFJG紅光帶的根本原因是道床電阻過(guò)低造成紅光帶。同時(shí)，把現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)發(fā)給北京通號(hào)設(shè)計(jì)院，經(jīng)北京通號(hào)設(shè)計(jì)院分析，道床電阻只有0.8 Ω·km，按照有渣ZPW-2000K型軌道電路調(diào)整表，要求道床電阻最低為2.0 Ω·km。

3 有渣ZPW-2000A/K型無(wú)絕緣軌道電路的故障處理方案

以桂林至二塘間田心里明洞處的3627AG線路作為試驗(yàn)段，進(jìn)行二次絕緣方案處理，采用高強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料軌距擋板，使軌枕螺栓、扣件等與鋼軌絕緣，切斷導(dǎo)電回路；同時(shí)，協(xié)調(diào)工務(wù)部門(mén)對(duì)道床進(jìn)行整治，將鋼軌底部與石渣接觸的地段清理干凈，讓鋼軌跟石渣徹底分開(kāi)；取消鋼軌底部木墊；電務(wù)將調(diào)諧區(qū)引接線進(jìn)行并行綁扎。經(jīng)過(guò)更換二次絕緣及石渣清理后，測(cè)量道床電阻阻值為2.3 Ω·km，軌面電壓明顯提高，達(dá)到1.2 V，軌出為302 mV。

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)分析得出以下結(jié)論。

（1）道床漏泄電阻低是導(dǎo)致軌道電路一次調(diào)整后軌出電壓偏低的主要原因，雨天道床漏泄電阻急劇降低，是導(dǎo)致軌道電路紅光帶的主要原因。

（2）軌底絕緣墊板絕緣電阻值是導(dǎo)致道床漏泄電阻小的原因。

（3）石渣碰鋼軌底導(dǎo)致道床漏泄電阻小。

（4）調(diào)諧區(qū)引接線進(jìn)行并行綁扎為次要原因。

4 問(wèn)題總結(jié)與建議對(duì)策

現(xiàn)將有渣ZPW-2000A/K型軌道電路工程施工中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題總結(jié)如下。

（1）工務(wù)部門(mén)采購(gòu)不合格的石渣、絕緣墊板，容易造成道床漏泄電阻小，軌出電壓值低。

（2）工務(wù)部門(mén)在施工時(shí)，不按施工工藝要求施工，為了達(dá)到軌面標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求，在墊絕緣膠墊不夠標(biāo)高的情況下，再墊木墊，這容易造成道床漏泄電阻小，軌出電壓值低。

（3）工務(wù)部門(mén)在施工完畢時(shí)，清理軌底石渣太快，容易造成道床漏泄電阻小，軌出電壓值低。

（4）電務(wù)部門(mén)施工時(shí)，未按現(xiàn)場(chǎng)電纜實(shí)際長(zhǎng)度補(bǔ)償，補(bǔ)償電容步長(zhǎng)不對(duì)、設(shè)備安裝工藝不標(biāo)準(zhǔn)，也會(huì)造成軌出電壓值偏低。

針對(duì)有渣ZPW-2000A/K型軌道電路上述軌出電壓低故障現(xiàn)場(chǎng)及現(xiàn)場(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)，筆者總結(jié)了以下建議：①督促工務(wù)施工部門(mén)嚴(yán)格按照物資采購(gòu)程序，上道石渣、墊板、枕木、枕螺栓等材料必須經(jīng)有資質(zhì)的檢驗(yàn)部門(mén)檢驗(yàn)合格后，方可上道使用。②現(xiàn)場(chǎng)施工嚴(yán)格按照施工工藝標(biāo)準(zhǔn)，模擬網(wǎng)絡(luò)盤(pán)電纜補(bǔ)償嚴(yán)格按照現(xiàn)場(chǎng)電纜實(shí)際長(zhǎng)度進(jìn)行補(bǔ)償，對(duì)軌道電路的電氣特性及時(shí)做記錄、觀察。③建議設(shè)備使用前，電務(wù)聯(lián)合工務(wù)部門(mén)，對(duì)軌枕絕緣電阻及鋼軌墊板絕緣電阻進(jìn)行聯(lián)合整治。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著現(xiàn)代化科技飛速發(fā)展，鐵路軌道電路設(shè)備的不斷更新，先進(jìn)的設(shè)備能否有效運(yùn)用，是擺在我們面前的一個(gè)新課題。為了鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩?、高效，認(rèn)真學(xué)習(xí)好鐵路信號(hào)的各種新技術(shù)和新設(shè)備，是對(duì)我們鐵路工程人提出的必不可少的要求，只有不斷地在工作中總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)，才能更好地為鐵路工程施工服務(wù)，才能保證鐵路運(yùn)輸和諧、安全、高效、快速地發(fā)展。

參 考 文 獻(xiàn)

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[2]魏源，范東賀，盧鑫.基于軌道電路解決站內(nèi)分路不良方案的研究[J].價(jià)值工程，2014（8）.

[3]陳東凌.鐵路技術(shù)管理規(guī)程[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2006.

[4]趙懷東.ZPW-2000A型自動(dòng)閉塞設(shè)備安裝與維護(hù)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2012.

[5]北京鐵路局.ZPW-2000A型自動(dòng)閉塞設(shè)備知識(shí)問(wèn)答與故障案例[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2009.

[責(zé)任編輯：陳澤琦]