ZPW-2000A軌道電路小軌電壓異常判斷分析

劉國鵬

(中國鐵路太原局集團(tuán)有限公司電務(wù)部，太原 030013)

目前，ZPW-2000A軌道電路普遍運(yùn)用于國內(nèi)普速、高速鐵路，其安全與穩(wěn)定運(yùn)用越來越重要。但ZPW-2000A軌道電路電壓異常問題一直困擾著現(xiàn)場信號維護(hù)人員，尤其是ZPW-2000A軌道電路小軌電壓的波動，因反復(fù)出現(xiàn)造成現(xiàn)場不易查找，且在故障處理中對小軌電壓關(guān)注不夠或漏分析，造成查找故障走彎路，增大延時。為此，結(jié)合現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)及案例，充分利用信號集中監(jiān)測數(shù)據(jù)及曲線，分析小軌電壓波動、異常等原因。

1 ZPW-2000A軌道電路監(jiān)測概述

1.1 ZPW-2000A軌道電路監(jiān)測中小軌電壓與定義中的小軌區(qū)別

ZPW-2000A軌道電路分為主軌道電路和調(diào)諧區(qū)小軌道電路兩部分，小軌道部分即為列車運(yùn)行前方主軌道電路的所屬“延續(xù)段”。在現(xiàn)場監(jiān)測中，某區(qū)段接收器接收的小軌電壓實(shí)際為該區(qū)段列車運(yùn)行后方區(qū)段（即與其接收端相鄰區(qū)段）的小軌電壓。如圖1所示，AG接收器接收的小軌電壓是與AG主軌電壓不同載頻的另一載頻信息，從小軌道電路定義上可看出它實(shí)際是“BG”小軌道的電壓，它的載頻和“BG”主軌相同。 因此，在日常小軌電壓分析中一定要將監(jiān)測中小軌電壓與ZPW-2000A軌道電路定義中小軌（延續(xù)段）區(qū)別開。

圖1 ZPW-2000A軌道電路原理框圖Fig.1 ZPW-2000A track circuit principle block diagram

1.2 ZPW-2000A軌道電路監(jiān)測采集

ZPW-2000A軌道電路監(jiān)測模擬量包括：發(fā)送功出信號電壓、發(fā)送功出信號電流、發(fā)送功出信號載頻、發(fā)送功出信號低頻、主軌入信號電壓、主軌入信號載頻、主軌入信號低頻、小軌入信號電壓、小軌入信號載頻、小軌入信號低頻、主軌出電壓、小軌出電壓、送端分線盤電壓、發(fā)送電纜載頻、發(fā)送電纜低頻、受端分線盤電壓、接收電纜載頻和接收電纜低頻，采樣點(diǎn)如圖2所示。

1.3 正常狀態(tài)下ZPW-2000A軌道電路小軌電壓監(jiān)測曲線

ZPW-2000A軌道電路正常調(diào)整、占用狀態(tài)時小軌電壓的日曲線如圖3所示。在調(diào)整狀態(tài)時，小軌電壓基本處于標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的一條直線。當(dāng)有車占用主軌道且接近調(diào)諧區(qū)時，小軌電壓曲線則是連續(xù)、幅值逐漸增大的正弦波，且不同的區(qū)段其正弦波曲線各不相同，但同一個區(qū)段的正弦波曲線基本一樣。當(dāng)列車通過調(diào)諧區(qū)段后，小軌電壓曲線形成與主軌相類似的占用方波。此類波形屬于正常波動，若現(xiàn)場監(jiān)測報(bào)警沒有其過濾功能，將會造成現(xiàn)場大量的誤報(bào)警。

2 ZPW-2000A軌道電路小軌電壓異常波動典型案例分析

2.1 ZPW-2000A設(shè)備器材不良造成小軌電壓波動

某站0338G小軌出電壓長時間在131～148 mV之間波動，對現(xiàn)場室內(nèi)外設(shè)備、電纜等均進(jìn)行了檢查及更換（注：器材更換使用的備品均是同時間出廠的），仍未恢復(fù)，最終將0338G使用的2012年出廠接收器更換為2008年出廠的接收器后，0338G小軌出電壓恢復(fù)正常，如圖4所示。后聯(lián)系廠家共同查找分析，屬于批次器材問題造成，為此，對該線路上存在類似波動的15個區(qū)段小軌電壓進(jìn)行了調(diào)查，更換相應(yīng)批次接收器，觀察小軌電壓再未發(fā)生波動，解決問題。

2.2 配線錯誤造成小軌電壓波動

檢查某站2300BG小軌出電壓（載頻2 600 Hz）長時間在 130 ～ 172 mV 之間波動，其功出、主軌入、主軌出電壓均正常。經(jīng)盯控現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)室內(nèi)QKZ的1根+24 V電源線錯配到ZPW-2000A軌道電路“ +1”FS（X）發(fā)送器（默認(rèn)載頻 2 600 Hz） 的 S2 端 子，造成2300BG小軌出電壓長期波動。

圖2 ZPW-2000A軌道電路監(jiān)測采樣點(diǎn)示意圖Fig.2 Schematic diagram of ZPW-2000A track circuit monitoring sampling points

圖3 ZPW-2000A軌道電路小軌電壓曲線Fig.3 ZPW-2000A track circuit small rail voltage curve

圖4 接收器更換前后小軌電壓對比圖Fig.4 Comparison diagram of small rail voltage before and after receiver replacement

2.3 電纜線間絕緣不良造成小軌電壓波動

檢查某站發(fā)現(xiàn)4126BG小軌出電壓大幅上升且波動，如圖5所示，其主軌出電壓同時下降，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)室外兩接收電纜芯線間線間絕緣不良造成小軌電壓波動。

圖5 電纜不良造成的小軌電壓波動Fig.5 Small rail voltage fluctuation caused by poor cables

2.4 電容塞釘虛接造成小軌電壓波動下降

檢查某中繼站1689BG，發(fā)現(xiàn)小軌電壓呈劣化趨勢下降，并出現(xiàn)較小波動，如圖6所示，經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)后方區(qū)段送端第1個電容塞釘虛接導(dǎo)致小軌電壓降低。監(jiān)測分析中，當(dāng)本區(qū)段小軌電壓與后方區(qū)段主軌電壓出現(xiàn)同升同降現(xiàn)象時，一般情況是由于后方區(qū)段送端調(diào)諧匹配單元引接線塞釘與鋼軌接觸劣化造成。當(dāng)檢查塞釘接觸正常后，也可能是后方區(qū)段送端附近電容劣化導(dǎo)致。

2.5 配線接地造成小軌電壓波動

某站0220G小軌出電壓長期在141～171 mV之間波動，經(jīng)盯控現(xiàn)場檢查處理，發(fā)現(xiàn)當(dāng)關(guān)閉“+1”發(fā)送器時，觀察0220G小軌出電壓恢復(fù)正常，于是初步判斷為“+1”發(fā)送器造成小軌出電壓波動。對“+1”發(fā)送器進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)輸出端子S2對地電壓測試存在接地現(xiàn)象，通過進(jìn)一步查看“+1”發(fā)送電路圖及甩線（因“+1”發(fā)送器接入?yún)^(qū)段較多，可用甩線方法縮小范圍，即將中間區(qū)段甩線后測試S2對地電壓，若正常則可排除中間區(qū)段之前的所有區(qū)段均正常。然后再次甩線查找，從而縮小范圍判斷故障點(diǎn)）查找發(fā)現(xiàn)，甩掉第N個區(qū)段的線時， S2對地電壓異常，且前一個區(qū)段（N-1區(qū)段）甩線后，測試S2對地電壓正常，則判斷為N-1區(qū)段到第N個區(qū)段之間存在接地點(diǎn)，后縷線查找發(fā)現(xiàn)使用的雙芯絞型阻燃屏蔽線的屏蔽銅網(wǎng)與芯線間破皮短路，造成“+1”發(fā)送功出電壓接地。

圖6 小軌電壓下降波動圖Fig.6 Small rail voltage drop fluctuation diagram

3 ZPW-2000A軌道電路故障時小軌電壓查找分析

2020年X月XX日，某站區(qū)間下行線S1LQG、3898G紅光帶，經(jīng)查看信號集中監(jiān)測故障時，S1LQG功出電壓、功出電流正常，主軌入、主軌出電壓分別從 935 mV、627 mV 下降到 666 mV、453 mV；3898G功出電壓正常、功出電流從356 mA上升到367 mA，主軌入、主軌出、小軌出電壓均從正常值下降到0 mV。分析此故障：首先考慮S1LQG紅光帶應(yīng)為3898G小軌出電壓降為零造成（小軌參與聯(lián)鎖，S1LQG的GJ吸起條件之一就是3898G送給它的小軌道電路繼電器執(zhí)行條件,如圖7所示）。其次分析3898G紅光帶，從數(shù)據(jù)上看，3898G功出電壓正常、功出電流升高，接收端電壓均降為零，此現(xiàn)象明顯是接收通道存在問題，較大可能是接收端出現(xiàn)開路，且S1LQG的主軌入電壓也出現(xiàn)下降。綜合上述現(xiàn)象，說明S1LQG與3898G之間的調(diào)諧區(qū)出現(xiàn)問題（電氣絕緣不良），重點(diǎn)考慮室外3898G的接收端存在問題。后經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，3898G接收端調(diào)諧匹配單元與鋼軌引接線間連線斷開造成。若忽視小軌電壓分析，則不能快速確定故障范圍。

圖7 小軌參與聯(lián)鎖示意圖Fig.7 Schematic diagram of small rail participating in interlocking

2020年X月XX日，某站區(qū)間5464AG、5464BG紅光帶（此線路ZPW-2000A軌道電路小軌參與聯(lián)鎖），經(jīng)查看信號集中監(jiān)測,故障時5464BG、5464AG、以及前方區(qū)段5482G的相關(guān)電氣特性數(shù)據(jù)，如圖8所示。分析此故障：根據(jù)監(jiān)測查看數(shù)據(jù)，首先可能判斷5464BG的發(fā)送通道處于開路狀態(tài)（功出電流及接收端電壓均降為0），且5464AG的小軌出電壓降為零也是由于5464BG發(fā)送通道處于開路造成；其次5464AG在主軌道電壓均正常的情況下GJ落下，其前方區(qū)段5482G的小軌電壓均由正常值下降到忽略不計(jì)的范圍，因小軌參與聯(lián)鎖，很容易判斷出5464AG的GJ落下是由于5482G小軌電壓異常造成的, 5464BG紅光帶則是由于5464AG的GJ落下切斷5464BG的發(fā)送通道造成。進(jìn)一步查看5482G，其主軌道電壓均正常（說明室外設(shè)備正常），則現(xiàn)場應(yīng)重點(diǎn)檢查5482G室內(nèi)接收通道相關(guān)設(shè)備，后經(jīng)更換5482G軌道接收器后恢復(fù)正常。此故障說明小軌參與聯(lián)鎖的情況下，分析小軌電壓對于ZPW-2000A軌道電路日常維護(hù)的重要性。

圖8 相關(guān)區(qū)段電氣特性數(shù)據(jù)及電路示意圖Fig.8 Schematic diagram of electrical characteristic data and circuit for the relevant section

4 結(jié)束語

ZPW-2000A軌道電路分布面廣，設(shè)備參數(shù)發(fā)生異常變化或故障后，需從關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)等入手，按照小軌道電氣特性異常變化的判斷分析查找思路，不斷積累案例，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，探尋規(guī)律，形成準(zhǔn)確、快速、有效的查找方法，用以指導(dǎo)現(xiàn)場工作，提升ZPW-2000A軌道電路維護(hù)水平。