普速線(xiàn)ZPW-2000A軌道電路調(diào)整電壓偏高問(wèn)題的探討

葉建斌

(中國(guó)鐵路廣州局集團(tuán)有限公司電務(wù)部，廣州 510088)

近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)鐵路運(yùn)輸事業(yè)不斷發(fā)展，運(yùn)行線(xiàn)路的行車(chē)密度、速度及承載重量也在不斷提高，ZPW-2000A 軌道電路作為信號(hào)基礎(chǔ)設(shè)備，是保證列車(chē)安全運(yùn)行的一道重要保險(xiǎn)。

早期線(xiàn)路，由于歷史原因，軌道電路調(diào)整電壓偏高，存在分路殘壓過(guò)高引起分路不良的風(fēng)險(xiǎn)。本文就此問(wèn)題進(jìn)行分析與探討。

1 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

選擇國(guó)內(nèi)某普速線(xiàn)ZPW-2000A 軌道電路作為測(cè)試樣本，隨機(jī)選取該線(xiàn)軌道電路典型分路不良區(qū)段，有砟路基區(qū)段3 個(gè)，有砟T 梁橋區(qū)段1 個(gè)，區(qū)段信息如表1 所示。

對(duì)所測(cè)試區(qū)段扣件和道砟情況進(jìn)行勘察，如圖1所示。

表1 測(cè)試區(qū)段基本信息Tab.1 Basic information of test section

圖1 鋼軌扣件與道砟情況Fig.1 Condition of rial fastener and ballast

所測(cè)試區(qū)段軌枕扣件絕緣墊片良好，且鋼軌與道砟并無(wú)接觸。

用ME0802 軌道參數(shù)測(cè)試裝置測(cè)試所選區(qū)段的鋼軌一次參數(shù)和道砟電阻，測(cè)試距離為600 m，測(cè)試數(shù)據(jù)如表2 所示。

2 調(diào)整電壓過(guò)高問(wèn)題分析

2.1 道砟電阻與軌入電壓曲線(xiàn)

根據(jù)ME0802 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的鋼軌一次參數(shù)，結(jié)合該線(xiàn)軌道電路配置類(lèi)型，用matlab 建立軌道電路仿真模型，計(jì)算軌道電路區(qū)段的道砟電阻值；再根據(jù)軌道電路載頻類(lèi)型、送受端電纜長(zhǎng)度、軌道電路區(qū)段長(zhǎng)度，可畫(huà)出一系列軌入電壓與道砟電阻值的關(guān)系曲線(xiàn)。

表2 測(cè)試區(qū)段的鋼軌一次參數(shù)及道砟電阻值Tab.2 Rail primary parameters and ballast resistance values of test section

如圖2 所示，縱坐標(biāo)為道砟電阻值，橫坐標(biāo)為軌入電壓；當(dāng)軌道電路載頻為1 700 Hz，送受端電纜控制長(zhǎng)度為10 km 時(shí)，曲線(xiàn)分為兩條，分別對(duì)應(yīng)軌道電路長(zhǎng)度最大值1 400 m 和最小值1 351 m。

以測(cè)試選擇BG 為例，軌道電路區(qū)段長(zhǎng)度為1 381 m，載頻為1 700 Hz，送受端電纜控制長(zhǎng)度為10 km，通過(guò)調(diào)閱集中監(jiān)測(cè)歷史年曲線(xiàn)數(shù)據(jù)，BG非施工時(shí)段最低軌入電壓為659 mV，查閱道砟電阻-軌入電壓曲線(xiàn)可得出： BG 歷史最低道砟電阻值大于4.1 Ω·km。

圖2 1 700 Hz載頻 1 351～1 400 m道砟電阻值-軌入電壓曲線(xiàn)Fig.2 1700 carrier frequency 1 351~1 400 m ballast resistance value- sending end rail surface voltage curve

對(duì)此次測(cè)試的其他軌道電路區(qū)段，根據(jù)信號(hào)機(jī)械室內(nèi)的集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，查閱歷史最低軌入電壓，可得其歷史最低道砟電阻值，如表3 所示。

表3 測(cè)試區(qū)段最低道砟電阻統(tǒng)計(jì)Tab.3 The lowest ballast resistance statistics of test section

現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)對(duì)測(cè)試軌道電路道床情況的勘察測(cè)試，進(jìn)行仿真建模計(jì)算，查閱道砟電阻-軌入電壓曲線(xiàn)可知：4 個(gè)測(cè)試區(qū)段的道床條件較好，歷史最低道砟電阻值均大于1.5 Ω·km，可適用于高道床調(diào)整表。

2.2 不同道砟電阻值設(shè)計(jì)調(diào)整表對(duì)軌道電路的影響

在軌道電路室內(nèi)室外設(shè)備配置相同，僅在道砟電阻不同的情況下，用matlab 建模進(jìn)行仿真建模計(jì)算，根據(jù)不同道砟電阻值設(shè)計(jì)軌道電路調(diào)整表，并分別繪制出軌道電路區(qū)段長(zhǎng)度與接收電平級(jí)曲線(xiàn)。

如圖3 所示，橫坐標(biāo)為軌道電路區(qū)段長(zhǎng)度，縱坐標(biāo)為接收電平級(jí)。對(duì)比不同道砟電阻繪制的曲線(xiàn)可以明顯得出，在同樣區(qū)段配置條件下，設(shè)計(jì)最低道砟電阻值越大，接收電平級(jí)越低，因此主軌出電壓越低。

圖3 接收電平級(jí)對(duì)比情況Fig.3 Comparison of reception levels

在軌道電路配置相同的情況下，通過(guò)建模同樣可以分別繪制出按照不同道砟電阻設(shè)計(jì)的調(diào)整表,進(jìn)行調(diào)整后，軌道電路區(qū)段長(zhǎng)度與主軌出電壓上限電壓曲線(xiàn)。

如圖4 所示，縱坐標(biāo)為軌道電路接收器主軌出電壓上限值，縱坐標(biāo)為軌道電路區(qū)段長(zhǎng)度，對(duì)比不同道砟電阻繪制的曲線(xiàn)可以明顯得出，同樣軌道電路區(qū)段配置相同的條件下，設(shè)計(jì)最低道砟電阻值越大，軌道電路接收器主軌出電壓上限越低。

圖4 軌出電壓上限對(duì)比Fig.4 Comparison of receiving end rail surface voltage upper limits

3 解決方案

經(jīng)調(diào)查，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的既有ZPW-2000A 軌道電路設(shè)備開(kāi)通時(shí)間較早，該線(xiàn)路的軌道電路調(diào)整均參照舊版《鐵路信號(hào)維護(hù)規(guī)則》中的通用調(diào)整表進(jìn)行。

以BG 為例，載頻1 700 Hz，區(qū)段長(zhǎng)度1 381 m，控制電纜長(zhǎng)度為10 km，按維規(guī)調(diào)整表進(jìn)行調(diào)整，如圖5 所示。

根據(jù)圖5 方框中的數(shù)據(jù)，該調(diào)整表適用于最低道砟電阻1 Ω·km 的軌道電路，BG 的發(fā)送電平級(jí)為3 級(jí)，接收電平級(jí)為99 級(jí)，因此軌道電路接收器的主軌出上限很高，為656 mV。

根據(jù)前面小結(jié)的仿真計(jì)算結(jié)果，BG 實(shí)測(cè)道砟電阻大于20 Ω·km，且其歷史最低道砟電阻值為4.1 Ω·km，因此可用高道床調(diào)整表進(jìn)行調(diào)整。

如圖6 所示，BG 采用2 Ω·km 高道床調(diào)整表調(diào)整后，在發(fā)送電平級(jí)維持不變的情況下，接收電平級(jí)由99 級(jí)降為59 級(jí)，軌出電壓和分路殘壓下降40.4%。

圖5 舊維規(guī)通用調(diào)整Fig.5 General adjustment table of old maintenance regulation

圖6 2 Ω·km軌道電路調(diào)整Fig.6 Adjustment table of track circuit of 2 Ω·km

4 總結(jié)

選擇普速線(xiàn)占用丟失的典型軌道電路區(qū)段進(jìn)行調(diào)查，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)參數(shù)以及軌道電路區(qū)段配置，用matlab 進(jìn)行建模仿真，繪制出道砟電阻值與軌入電壓關(guān)系曲線(xiàn)。查閱信號(hào)機(jī)械室內(nèi)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)2年以上的軌入電壓年曲線(xiàn)，分析并準(zhǔn)確查找歷史最低軌入電壓；結(jié)合道砟電阻值與軌入電壓關(guān)系曲線(xiàn)，得出歷史最低道砟電阻值，進(jìn)而選取適用的高道床調(diào)整表，改善了由于調(diào)整電壓偏高而造成分路殘壓過(guò)高的問(wèn)題。