史良軍 上海鐵路局安全監(jiān)察室

客運(yùn)專線ZPW-2000A/K軌道電路系統(tǒng)具有高靈敏度、高安全性、高可靠性及可傳輸性的特點(diǎn)，因此得到了廣泛運(yùn)用。了解其基本構(gòu)成、工作原理，掌握常用調(diào)整和測(cè)試方法，分析總結(jié)設(shè)備狀態(tài)變化規(guī)律，可以大大提高設(shè)備的維護(hù)質(zhì)量，同時(shí)也為快速處理設(shè)備故障，防止故障升級(jí)，確保列車的"安全、正點(diǎn)"提供有力保障。

1 ZPW-2000A/K軌道電路的基本構(gòu)成

ZPW-2000A/K分為區(qū)間軌道電路和站內(nèi)軌道電路，有電氣絕緣節(jié)-電氣絕緣節(jié)、機(jī)械絕緣節(jié)-機(jī)械絕緣節(jié)、機(jī)械絕緣節(jié)-電氣絕緣節(jié)不同的類型。如圖1所示為區(qū)間電氣絕緣節(jié)-電氣絕緣節(jié)軌道電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。虛線上方為室外部分，由調(diào)諧單元、補(bǔ)償電容和連接設(shè)備等組成。虛線下方為室內(nèi)部分，由發(fā)送、接收、防雷網(wǎng)絡(luò)模擬盤和通信接口等設(shè)備組成。其它不作舉例。

圖1 電氣絕緣節(jié)-電氣絕緣節(jié)軌道電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 工作的基本原理

ZPW-2000A/K軌道電路設(shè)備較多，下面介紹其主要部分的工作原理。

2.1 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，劃定了軌道電路的控制范圍，見圖2。

圖2 調(diào)諧區(qū)結(jié)構(gòu)原理圖

2.2 補(bǔ)償電容的設(shè)置原理

通過需要補(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 40 μF、46 μF、50 μF、55 μF 四種型號(hào)電容，分別對(duì)應(yīng)的載頻為2 600 Hz、2300 Hz、2000 Hz、1700 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)長(zhǎng)度。一端電氣絕緣節(jié)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)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。

2.3 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，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。舉例說明：某區(qū)段實(shí)際長(zhǎng)度為5000 m。設(shè)計(jì)電纜傳輸長(zhǎng)度（10 km）-實(shí)際長(zhǎng)度（5000 m）=模擬網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)度（5 000 m），根據(jù)《維規(guī)》技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)II查得調(diào)整方式，具體如表1所示。

表1 電纜模擬網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償長(zhǎng)度調(diào)整接線表

2.4 發(fā)送器工作原理

發(fā)送器內(nèi)部采用雙套相互獨(dú)立的CPU處理單元，主、備發(fā)送同時(shí)工作，在衰耗冗余控制器內(nèi)部匯合，通過繼電器接點(diǎn)只有一路對(duì)軌道輸出移頻信號(hào)。平時(shí)由主發(fā)送對(duì)軌道輸出信號(hào)，當(dāng)主發(fā)送故障時(shí)，備發(fā)送輸出。主發(fā)送靠CAN通信工作，CAN通信故障時(shí)，停止工作，機(jī)柜背面的載頻、型號(hào)配線不起作用。當(dāng)CAN通信正常時(shí)，備發(fā)送依據(jù)列控中心指令工作，當(dāng)CAN通信故障時(shí)，備發(fā)送依靠機(jī)柜背面的載頻、型號(hào)選擇進(jìn)行輸出，備發(fā)送的載頻型號(hào)選擇應(yīng)正確。

2.5 接收器工作原理

接收器采用兩路獨(dú)立的CPU處理單元，對(duì)輸入的信號(hào)分別進(jìn)行解調(diào)分析，滿足繼電器吸起條件時(shí)，輸出方波信號(hào)至安全與門電路，與另一臺(tái)接收器的安全與門輸出共同經(jīng)過隔離電路，動(dòng)作軌道繼電器。當(dāng)CAN通信正常時(shí)，接收器依據(jù)列控中心指令工作，當(dāng)CAN通信故障時(shí)，接收器依靠機(jī)柜背面的載頻、型號(hào)選擇進(jìn)行工作，所以接收器（包括并機(jī)）的載頻型號(hào)選擇應(yīng)正確。

2.6 衰耗冗余控制器

衰耗冗余控制器分為衰耗和冗余兩部分，冗余部分僅用來控制主、備發(fā)送的對(duì)外輸出。衰耗部分用來進(jìn)行主軌道和小軌道的調(diào)整，調(diào)整均應(yīng)按照客專相關(guān)調(diào)整表進(jìn)行。

3 ZPW-2000A/K軌道電路的常用測(cè)試方法

3.1 調(diào)整狀態(tài)

"主軌出"電壓一般調(diào)整至450～600 mV，"小軌出"電壓調(diào)整在 155±10 mV，小軌道接收條件（XGJ、XGJH）電壓不小于20 V。

3.2 分路狀態(tài)

用0.25 Ω標(biāo)準(zhǔn)分路電阻線在不利處所軌面上分路時(shí)，"主軌出"分路電壓應(yīng)不大于140 mV，軌道繼電器可靠落下。

3.3 斷軌檢查

主軌道斷軌時(shí)，"主軌出"電壓≤140 mV，繼電器可靠落下。

4 ZPW-2000A/K軌道電路的常用調(diào)整方法

發(fā)送、接收電源電壓測(cè)試：用移頻綜合測(cè)試儀直流電壓檔，在衰耗盒"發(fā)送電源"、"接收電源"塞孔上測(cè)試。

GJ(Z)、GJ(B)、GJ、XGJ(Z)、XGJ(B)、XGJ電壓：用移頻儀直流電壓檔，在衰耗盒"GJ(Z)"、"GJ(B)"、"GJ"、"XGJ(Z)"、"XGJ(B)"、"XGJ"對(duì)應(yīng)塞孔上測(cè)試。

"功出"測(cè)試：用移頻儀選擇與該區(qū)段相同頻率檔，再選電壓檔，在衰耗盒"功出"塞孔上，可分別測(cè)出相應(yīng)的載頻、頻偏、低頻和功出電壓。

"軌入"電壓（主軌、小軌）測(cè)試：用移頻儀選擇與該區(qū)段主軌或小軌相同頻率檔，再選電壓檔，軌道電路處于調(diào)整狀態(tài)時(shí)，在衰耗盒"軌入"塞孔上分別測(cè)試主軌或小軌軌入電壓。

"主軌出"主軌電壓測(cè)試：用移頻儀選擇與該區(qū)段主軌相同頻率檔，再選電壓檔，軌道電路處于調(diào)整狀態(tài)時(shí)，在衰耗盒"主軌出"塞孔上測(cè)試。

"小軌出"小軌電壓測(cè)試：用移頻儀選擇與該區(qū)段小軌相同頻率檔，再選電壓檔，軌道電路處于調(diào)整狀態(tài)時(shí)，在衰耗盒"小軌出"塞孔上測(cè)試。

入口電流測(cè)試：順著列車運(yùn)行方向，在列車最先進(jìn)入該區(qū)段的一端，用0.25 Ω標(biāo)準(zhǔn)分路線短路軌面，分路線卡在移頻綜合測(cè)試儀的電流鉗內(nèi)，儀表所顯示電流值即為入口電流（站內(nèi)電碼化需在發(fā)碼條件下測(cè)試，不同的發(fā)碼設(shè)備要選用相應(yīng)的頻段）。

補(bǔ)償電容容量在線測(cè)試：用移頻綜合測(cè)試儀選擇在電容檔，直接在每個(gè)在線電容兩端引線上測(cè)得。

送、受端軌面電壓（調(diào)諧匹配單元、空心線圈端電壓）測(cè)試：用移頻儀選擇與該區(qū)段主軌相同頻率檔，再選電壓檔，分別在發(fā)送、接收端調(diào)諧匹配單元（PT）、空心線圈（SVA）兩端引線上測(cè)得的電壓即為送、受端軌面電壓。

送、受端調(diào)諧匹配單元電壓測(cè)試：移頻儀選擇檔位同上，分別在發(fā)送、接收端匹配變壓器箱內(nèi)端子上測(cè)試E1、E2，V1、V2間電壓。

5 運(yùn)用中常見問題的試驗(yàn)

針對(duì)造成軌道電路電壓波動(dòng)的主要原因，采用系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)電氣特性變化的數(shù)據(jù)進(jìn)行了采集和分析，提出措施。

5.1 電容失效試驗(yàn)

方法：從發(fā)送端依次斷開每個(gè)電容，測(cè)試對(duì)主軌出電壓的影響。數(shù)據(jù)見表2。

表2 電容失效時(shí)電壓實(shí)測(cè)值

結(jié)論：距離發(fā)送、接收端最近的幾個(gè)電容斷開時(shí)，電壓衰耗較大，尤其是發(fā)送端第2、3個(gè)電容，最大衰耗在30 mV左右。斷開中間的電容時(shí)，如C5，C6，電壓反而上升20 mV左右。

措施：在日常測(cè)試中，發(fā)現(xiàn)主軌出電壓上下波動(dòng)超過20 mV左右時(shí)，應(yīng)及時(shí)、重點(diǎn)檢查該區(qū)段的補(bǔ)償電容。

5.2 絕緣節(jié)單破（雙破）試驗(yàn)

方法：采用短路絕緣節(jié)的方式，模擬絕緣節(jié)破損情況，觀察軌道電路狀態(tài)和測(cè)試本區(qū)段與相鄰區(qū)段的電壓。

結(jié)論：當(dāng)絕緣節(jié)單破損時(shí)，兩個(gè)相鄰區(qū)段軌出1電壓分別下降1/3，當(dāng)絕緣節(jié)雙破損時(shí)，兩個(gè)相鄰區(qū)段軌出1電壓分別下降1/2，當(dāng)內(nèi)絕緣節(jié)絕緣單破或雙破時(shí)，軌道區(qū)段都出紅光帶，軌出1電壓接近3/4。道岔J1、J2、J3動(dòng)作桿絕緣破損時(shí)，軌道區(qū)段出紅光帶，X1、X2動(dòng)作桿絕緣破損時(shí)，軌道區(qū)段不會(huì)出現(xiàn)紅光帶，軌出1的電壓變化不大。

措施：日常應(yīng)加強(qiáng)絕緣的測(cè)試和外觀檢查工作，遇故障處理時(shí)，應(yīng)同時(shí)測(cè)試本區(qū)段和相鄰區(qū)段的電壓，進(jìn)行故障原因的判斷、處理。

5.3 連接線斷線試驗(yàn)

方法：斷開相關(guān)連接線，觀察軌道電路狀態(tài)，測(cè)試軌道電路電壓。

結(jié)論：一體化軌道電路并聯(lián)分支線斷任意一根或者兩根（并聯(lián)分支線設(shè)置符合規(guī)定）不會(huì)影響軌道區(qū)段分支電壓的變化，軌道區(qū)段也不會(huì)造成壓不死。扼流箱等阻線與中聯(lián)板斷路會(huì)使軌道區(qū)段電壓下降3/4，軌道區(qū)段會(huì)出紅光帶。

措施：日常檢查需加強(qiáng)連接線設(shè)備的檢查，測(cè)試，發(fā)現(xiàn)電壓波動(dòng)時(shí)，應(yīng)及時(shí)處理。