ZPW-2000A軌道電路紅光帶故障案例與分析

高志勇，張金波

（1．中國鐵路北京局集團有限公司安監(jiān)室唐山安全監(jiān)察隊，河北唐山 063000；2．中國鐵路北京局集團有限公司唐山電務段，河北唐山 063000）

1 概述

軌道電路在鐵路信號中起著至關(guān)重要的作用，能夠?qū)﹁F路網(wǎng)絡(luò)中任何位置的列車進行追蹤與監(jiān)測，是鐵路信號系統(tǒng)“線路占用唯一性原則”的關(guān)鍵保障。

ZPW-2000系列軌道電路與外界接口較多，容易受到外界各種原因的干擾，軌道閃紅問題屬于較為典型的故障，區(qū)段閃紅故障且自行恢復查找處理過程時間較長，故障點較為隱蔽，極易對運輸效率造成一定影響。

2 故障問題描述

2020年5月6日08：00，新建線A站試運行期間，車站信號操作終端和TDCS終端顯示下一離去（簡稱XLQG）紅光帶，導致開放的一道正線出站信號機由綠燈變?yōu)榧t燈；10:00，A站下行第一離去再次閃紅光帶；13:00，該區(qū)段第3次閃紅光帶，未進行測試查找前，紅光帶自行恢復。

A站XLQG為帶分割點區(qū)間區(qū)段，其中XLQAG區(qū)段長度為926 m，使用1700-1載頻。

XLQBG區(qū)段長度為927 m，使用2300-2載頻。相鄰B站1203AG區(qū)段長度為740 m，使用1700-2載頻；1203BG區(qū)段長度為741 m，使用2300-1載頻，如圖1所示。

圖1 兩站間區(qū)間設(shè)備平面布置Fig.1 Layout of section equipment between two stations

3 故障問題排查

通過信號集中監(jiān)測回放確定為A站XLQBG在08:41:08到08:41:18著紅光帶10 s，對該區(qū)段各部電壓進行測量。測量XLQBG軌出1電壓544 mV，XGJ電壓24 V，GJ電壓24 V，設(shè)備電氣特性正常，紅光帶故障自然恢復。

10：49，A站下一離去區(qū)段再次閃紅光帶，由B站1203AG接收器經(jīng)站聯(lián)條件驅(qū)動的A站XGJ（鄰）繼電器短時間落下，如圖2所示。

圖2 B站向A站提供XGJ條件電路Fig.2 Circuit diagram of conditions of Relay XGJ provided by Station B to Station A

對與A站XLQBG相鄰的B站1203AG進行測試，小軌道變化曲線如圖3所示。小軌入電壓在137～148 mV成正弦波波動，小軌出電壓在130～194 mV成正弦波波動，波動周期約為6～8 min，最低值低于90 mV，導致XLQBG閃紅光帶；在有車占用時主軌道電壓可降至正常分路殘壓值范圍，小軌分路殘壓值超標。通過以上異常情況初步分析1203AG存在電化干擾問題。13:51時A站下一離去區(qū)段第三次閃紅光帶。

通過對1203AG的發(fā)送、接收通道等環(huán)節(jié)增加監(jiān)測點，采集實時數(shù)據(jù)分析1203AG區(qū)段小軌出存在較強異常正弦波干擾信號，干擾信號與正常信號在不定周期情況下矢量疊加低于門限值導致紅光帶。

通過進一步分析，造成ZPW-2000A接收器受到干擾的信號可能是同載頻干擾信號被接收器接收并解調(diào)。采取依次關(guān)閉B站管轄的所有區(qū)間區(qū)段發(fā)送器，觀察1203AG狀態(tài)，當關(guān)閉1245BG發(fā)送器后，1203AG小軌出電壓恢復正常，可確認1245BG為干擾源（該區(qū)段載頻與A站XLQBG使用相同載頻為2300-2），如圖4所示。

圖4 B與C站間B站集中控制區(qū)間區(qū)段示意Fig.4 Layout of the centralized control section of Station B between Station B and Station C

采取分段甩線方法縮小故障范圍，重點對1245BG發(fā)送器及發(fā)送通道配線進行甩線排查，當斷開05-16至QFJ53內(nèi)部配線時故障消失。重點對該配線進行查找發(fā)現(xiàn)線槽內(nèi)同時03-16至QZJF41內(nèi)部配線被固定線槽的螺絲擠破外皮且相互混線，更換兩根配線后故障恢復。

通過對該處故障點進行短接試驗，試驗結(jié)果與發(fā)生故障時的現(xiàn)象重現(xiàn)，由此確定該處兩配線短路即是造成A站XLQBG著紅光帶故障的根本原因。區(qū)間綜合柜內(nèi)被固定螺栓擠破外皮配線如圖5所示。

圖5 配線外皮破損故障點Fig.5 Damaged wire sheath

經(jīng)核實兩根配線分別用于B站1245BG發(fā)送通道線和區(qū)間24 V正電，電路如圖6、7所示。

圖31203AG小軌入和小軌出異常電壓曲線Fig.3 Abnormal input and output voltage curves of Short Track Circuit 1203AG

4 故障原因分析

接收器電源輸入端、模擬網(wǎng)絡(luò)盤內(nèi)隔離變壓器輸入端與地均存在分布電容。故障時，移頻信號由發(fā)送器輸出端S1連接至接收器電源輸入端，移頻信號通過分布電容傳輸至地。由于移頻柜、接口柜的地線連接，信號被傳輸至接收器所在接收端模擬網(wǎng)絡(luò)盤，最終通過干擾源區(qū)段的發(fā)送端模擬網(wǎng)絡(luò)盤返回至發(fā)送器S2端，形成干擾電流回路。

由于模擬網(wǎng)絡(luò)盤輸入端變壓器兩端對地不能絕對平衡，與地間形成的分布電容不同等原因，干擾電流流經(jīng)接收端模擬網(wǎng)絡(luò)盤隔離變壓器時，在變壓器上產(chǎn)生電壓U2，U2通過衰耗器后傳輸至接收器，在接收器小軌信號輸入端上形成干擾電壓U1，原理如圖8所示。

圖8 干擾信號形成原理Fig.8 Schematic diagram of the formation of interference signals

由于U1的頻率與本區(qū)段小軌載頻頻率相同，兩個信號在接收器小軌輸入端產(chǎn)生疊加，原理如圖9所示。

圖9 信號疊加原理Fig.9 Schematic diagram of signal superposition

因此，發(fā)送功出線與接收器電源線混線故障后，出現(xiàn)同頻信號疊加現(xiàn)象，導致小軌出信號呈現(xiàn)高低變化，當?shù)陀诮邮掌餍≤夐T限值時，判斷小軌狀態(tài)落下，小軌落下狀態(tài)傳送至后方區(qū)段后，造成后方區(qū)段紅光帶。本案例中，造成XLQBG紅光帶故障。

圖61245BG發(fā)送通道電路Fig.6 Circuit diagram of transmission channel of 1245BG

圖71245BG接收器電路Fig.7 Circuit diagram of receiver of 1245BG

5 建議及措施

施工源頭嚴把質(zhì)量關(guān)。施工單位在進行ZPW-2000A施工過程中確保施工質(zhì)量，提前核對圖紙、配線圖，確保圖紙設(shè)計正確無誤；在進行配線的放線、焊線作業(yè)過程中要一人作業(yè)一人核對，確保配線正確，質(zhì)量、工藝、防護措施嚴格按照操作規(guī)范、標準落實到位。

電務段落實好監(jiān)護職責，把好最后一道施工質(zhì)量關(guān)，將安全隱患消除在設(shè)備開通上線運用前。施工前對施工配線特別是出廠的定型配線應由專人負責檢查、核對，并將核對情況記名存檔，結(jié)合對地絕緣測試、復聯(lián)試驗等手段全面進行設(shè)備克缺及隱患排查。

熟悉掌握同頻干擾故障特點。發(fā)生同頻干擾故障，一般小軌道電壓曲線受影響較大，受干擾區(qū)段的小軌出調(diào)整狀態(tài)電壓呈現(xiàn)正弦波波動，小軌出占車狀態(tài)電壓不歸零。存在以上情況即可確認存在同頻干擾問題，應查找本站內(nèi)受干擾小軌相同載頻的區(qū)段發(fā)碼通道配線是否正確，有無存在混線問題，鎖定故障點最終盡快排除故障。

電務段完善施工應急預案。重點對施工過程中可能發(fā)生的新設(shè)備、新技術(shù)、疑難故障、混線故障進行匯總分析，不斷更新完善應急預案，并組織相關(guān)人員學習培訓，減少或縮短故障延時。