王保松

ZPW-2000A軌道電路具有運行穩(wěn)定、可靠性高、安全性能良好、適應(yīng)性強的特點,可基本滿足各種環(huán)境下鐵路線路運營需求。但因道床電阻過低導(dǎo)致的“空閑紅光帶”已成為當(dāng)前ZPW-2000A軌道電路中存在的典型故障,特別是在道床污染較為嚴(yán)重的地區(qū),“空閑紅光帶”故障進(jìn)一步限制了ZPW-2000A軌道電路的發(fā)展應(yīng)用［1］。

為此,本文以大秦重載鐵路為例,結(jié)合軌道電路結(jié)構(gòu)特點及現(xiàn)場實際應(yīng)用情況,系統(tǒng)地分析了道床電阻影響因素及其對軌道電路傳輸性能的影響,提出一種可有效解決大秦重載鐵路及其他相關(guān)道床在電阻較低情況下產(chǎn)生“空閑紅光帶”的方法,并對該方法進(jìn)行可行性探討。

1 低道床電阻故障現(xiàn)狀及故障機制分析

根據(jù)《太原鐵路局信號設(shè)備電氣特性測試管理辦法》（太鐵電〔2016〕603號）文件要求,2020年2月,大同電務(wù)段對管內(nèi)大秦重載9 568個軌道電路進(jìn)行全面標(biāo)調(diào)整治,截至2020年3月1日,確定軌道電路道床漏泄大區(qū)段共計910個,占比約9.5%,分析結(jié)果見圖1。其中,圖1（a）為故障數(shù)量與區(qū)段長度的關(guān)系,可以看出,在0～300 m、300～1 200 m及1 200～2 100 m等3個區(qū)間長度內(nèi)故障數(shù)均出現(xiàn)峰值,其中300～1 200 m區(qū)間內(nèi)故障數(shù)量相對集中；圖1（b）為故障數(shù)量與故障原因的關(guān)系,表明道床漏泄原因有道床煤渣污染、土道床、卸土、土道床專用線、彎道、煤專線、道口排水不暢、煤面污染及雨雪天漏泄等。進(jìn)一步對0～300 m、300～1 200 m及1 200～2 100 m等3個區(qū)段內(nèi)道床漏泄故障原因進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)在300～1 200 m區(qū)段內(nèi)除道床煤渣污染外,土道床與卸土等原因也占有一定的比例。

圖1 大同電務(wù)段軌道電路道床漏泄區(qū)段統(tǒng)計分析

眾所周知,鋼軌主要通過扣件、絕緣墊片等固定在軌枕上,絕緣墊片主要起到絕緣作用,可大幅降低鋼軌漏泄程度,提高道床電阻,增加軌道電路電信號傳輸效能。當(dāng)大量煤渣在道床堆積,甚至超過軌腰時,遇到雨雪或者防凍液等導(dǎo)電體滲透到煤渣粉體之間,就易形成大量導(dǎo)電通道,造成鋼軌固定裝置中絕緣墊片失效,最終導(dǎo)致道床電阻變小,當(dāng)軌道電路電信號通過時便造成“空閑紅光帶”［3?4］。該故障一旦發(fā)生,難以短時間消失,給列車安全運行帶來安全隱患。

2 低道床電阻故障解決方案

由于道床煤渣污染引起的道床漏泄故障概率較大,且易造成大面積線路故障,因此急需采取有效措施加以改進(jìn)。目前通常采取的措施主要包括［5］:①在設(shè)計階段做好區(qū)段長度合理劃分及線路環(huán)境保障；②做好線路維護(hù),按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行專線整治,并提出將計軸設(shè)備與現(xiàn)有ZPW-2000A軌道電路系統(tǒng)疊加應(yīng)用,充分發(fā)揮各自優(yōu)勢,形成一套性能優(yōu)越、安全可靠的鐵路信號系統(tǒng)。

計軸設(shè)備是利用安裝在鋼軌上的傳感器,記錄經(jīng)過列車輪對數(shù)目,以實現(xiàn)軌道區(qū)間占用空閑檢查,具有與道床關(guān)聯(lián)較小,不受道床電阻變化影響的特點,可彌補現(xiàn)有ZPW-2000A軌道電路存在的缺陷,解決低道床電阻工況下軌道區(qū)間的占用/空閑檢查。但在現(xiàn)場直接安裝計軸設(shè)備勢必增加成本,特別是信號傳輸所用電纜成本的增加,則會進(jìn)一步限制計軸疊加ZPW-2000A軌道電路系統(tǒng)的應(yīng)用推廣。

本文提出一種基于共纜傳輸技術(shù)的計軸疊加軌道電路系統(tǒng),即在原有ZPW-2000A軌道電路基礎(chǔ)上,通過共纜傳輸方式疊加一套計軸設(shè)備,充分利用計軸設(shè)備環(huán)境適應(yīng)好、安全可靠性高的特點,與原ZPW-2000A軌道電路系統(tǒng)形成優(yōu)勢互補,以徹底解決道床漏泄故障問題。

圖2為采用共纜傳輸技術(shù)的計軸疊加軌道電路系統(tǒng)示意圖。通過設(shè)置室內(nèi)、外隔離裝置,可有效避免計軸和ZPW-2000A軌道電路間的信號互相干擾。軌道區(qū)段兩側(cè)計軸傳感器產(chǎn)生的信號,分別經(jīng)過室外隔離裝置,與對應(yīng)側(cè)軌道電路實際電纜進(jìn)行疊加,如圖2所示,計軸傳感器A、B分別與軌道電路發(fā)送側(cè)、接收側(cè)實際電纜進(jìn)行疊加,計軸信號最終經(jīng)過室內(nèi)隔離裝置,進(jìn)入計軸主機進(jìn)行分析判斷。這種在現(xiàn)有軌道電路共纜疊加計軸的方式,可減少電纜成本,同時降低鋪設(shè)電纜生成的施工成本。

圖2 基于共纜傳輸技術(shù)的計軸疊加軌道電路系統(tǒng)示意圖

參照《計軸加軌道電路應(yīng)用技術(shù)要求（暫行）》中技術(shù)要求,將ZPW-2000A軌道電路繼電器與計軸繼電器設(shè)置為并接方式。當(dāng)?shù)来搽娮柽€未降低時,軌道電路繼電器及計軸繼電器均為吸起狀態(tài),即顯示該區(qū)段為空閑；當(dāng)?shù)来搽娮杞档椭?.3～0.5Ω·km時,軌道電路按調(diào)整表0.5Ω·km進(jìn)行一次調(diào)整［6］。此時雖未有列車經(jīng)過,但軌道繼電器仍然落下,即為“空閑紅光帶”,而計軸繼電器因未檢查到列車經(jīng)過,處于吸起狀態(tài)。由于2套子系統(tǒng)繼電器為并接方式,所以最終顯示該區(qū)段為空閑狀態(tài)。該疊加系統(tǒng)中,計軸完成區(qū)段占用檢查功能,ZPW-2000A軌道電路完成機車信號上碼功能。

3 計軸共纜疊加軌道電路系統(tǒng)現(xiàn)場試用

圖3為計軸共纜疊加軌道電路系統(tǒng)在大秦重載線大同電務(wù)段袁樹林站內(nèi)試用情況。其中室內(nèi)部分有計軸主機、室內(nèi)隔離裝置及計軸繼電器等,見圖3（a）；室外部分則包括安裝在鋼軌上的計軸傳感器和裝配在計軸室外機柜中的隔離裝置,見圖3（b）。

圖3 計軸共纜疊加軌道電路系統(tǒng)現(xiàn)場試用情況

疊加系統(tǒng)運轉(zhuǎn)室操作盤可以顯示計軸及軌道電路系統(tǒng)的工作狀態(tài)。當(dāng)計軸與軌道電路工作狀態(tài)不一致時,可通過蜂鳴報警器及報警燈進(jìn)行報警。依據(jù)《計軸加軌道電路應(yīng)用技術(shù)要求（暫行）》《計軸加軌道電路運用維護(hù)要求（暫行）》《計軸加軌道電路調(diào)整表》等文件要求,該操作盤可實現(xiàn)計軸及軌道電路的一鍵切換操作,即當(dāng)?shù)来搽娮铦M足軌道電路運轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)時,可使用軌道電路獨立進(jìn)行信號控制,并保持計軸設(shè)備處于正常工作狀態(tài)；當(dāng)?shù)来搽娮杞抵?.3～0.5Ω·km時,在確認(rèn)軌道電路“主軌入電壓”低于預(yù)警門限或出現(xiàn)“紅光帶”后,電務(wù)值班人員應(yīng)與工務(wù)部門共同對設(shè)備進(jìn)行檢查,待工務(wù)確認(rèn)無斷軌安全隱患后,由車站值班員先確認(rèn)該區(qū)段無車,再根據(jù)調(diào)度命令采用人工導(dǎo)入方式,由軌道電路轉(zhuǎn)為計軸加軌道電路工作模式［7］。需要說明的是,在導(dǎo)入之前,需按照調(diào)整表0.5Ω·km對軌道電路進(jìn)行一次調(diào)整；電務(wù)人員確認(rèn)道床電阻恢復(fù)到滿足軌道電路運用標(biāo)準(zhǔn)時,通知車站值班員確認(rèn)該區(qū)段無車后,根據(jù)調(diào)度命令采用人工導(dǎo)出方式,切換回軌道電路獨立工作模式。

2020年10月?2021年3月期間,袁樹林站共計出現(xiàn)6次軌道電路空閑紅光帶故障,計軸共纜疊加軌道電路系統(tǒng)均成功實現(xiàn)占用空閑檢查,表明該計軸共纜疊加軌道電路系統(tǒng)運行穩(wěn)定良好,符合預(yù)期,可解決長期困擾大秦重載鐵道線路的道床漏泄引起的“空閑紅光帶”問題。

4 結(jié)論

以大秦重載鐵道線路為例,對該線大同電務(wù)段內(nèi)道床漏泄區(qū)段進(jìn)行分析,并提出有效解決低道床電阻軌道電路故障的方法。計軸共纜疊加軌道電路系統(tǒng)通過在袁樹林站的實際應(yīng)用,表明基于共纜技術(shù)形成的計軸疊加軌道電路系統(tǒng),可解決大秦重載鐵道線路,或其他低道床電阻引起的“空閑紅光帶”故障。