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。
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
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。
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。
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。
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
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
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。
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
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
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。