董加良

自2014年以來，京廣高鐵武漢局管內(nèi)連續(xù)發(fā)生多起ZPW－2000K發(fā)送器故障，暴露出主發(fā)送器功放電路軟故障時(shí)，不能穩(wěn)定切換到備發(fā)送器，及輸出通道短路不能切斷功出保護(hù)發(fā)送器等問題。在2014年7月中旬召開的全路信號產(chǎn)品質(zhì)量專題研討會(huì)上，相關(guān)鐵路局也提出了這個(gè)問題，廠家就此進(jìn)行了研究。本文結(jié)合現(xiàn)場運(yùn)用情況，提出一些改進(jìn)ZPW－2000發(fā)送盒報(bào)警檢測的方案，期望能有益于完善設(shè)備功能，提高設(shè)備可靠性。

1 故障案例概述

1．2014年7月1日12：08，京廣高鐵線武廣段中繼5管內(nèi)12990G閉塞分區(qū)遺留紅光帶，原因是12990AG主發(fā)送器不良。故障時(shí)ZPW．F－K型主用發(fā)送器功出電壓下降到70% （例如發(fā)送功出電壓150V下降到105V），自動(dòng)切換到備發(fā)送器。雖然備發(fā)送器能正常工作，但當(dāng)主發(fā)送器切斷輸出變?yōu)榭蛰d后，其功出電壓又恢復(fù)正常，主發(fā)送器FBJ勵(lì)磁后搶權(quán)工作，而帶載后電壓即下降 （監(jiān)測到的功出電壓如圖1），F(xiàn)BJ又落下，如此反復(fù)切換，造成主、備發(fā)送器都不能正常工作。直到13：16，現(xiàn)場人員趕到機(jī)房內(nèi)拆下主用發(fā)送器，備用發(fā)送器穩(wěn)定投用后，紅光帶故障才消除。

2．2014年7月5日15：08，京廣高鐵鄭武段中繼18管內(nèi)10353BG紅光帶，原因是10353BG發(fā)送端的無絕緣防雷模擬網(wǎng)絡(luò)盤內(nèi)部短路，造成10353BG主發(fā)送器功出電壓由146V降至94V，F(xiàn)BJ落下，切換到備發(fā)送器后，功出電壓也降至94V。當(dāng)主發(fā)送器切斷輸出變?yōu)榭蛰d后，其功出電壓又恢復(fù)正常，主發(fā)送器FBJ勵(lì)磁后搶權(quán)工作，而帶載后電壓即下降，F(xiàn)BJ又落下，如此反復(fù)切換，2臺(tái)發(fā)送器都在承載時(shí)有短路輸出，且不能自動(dòng)切斷輸出保護(hù)發(fā)送器。

3．2014年7月25日京九線發(fā)生一起發(fā)送器功出通道中斷的故障，開路點(diǎn)在FBJ切換接點(diǎn)與發(fā)送器之間，經(jīng)人為關(guān)閉主用發(fā)送器后紅光帶消失。

2 發(fā)送器檢測原理

發(fā)送器原理框圖如圖2所示。通過2個(gè)CPU對FSK信號的低頻、載頻和幅度特征進(jìn)行檢測，符合要求后打開控制與門，同時(shí)對經(jīng)過控制與門、濾波和功放輸出的移頻信號功出電壓進(jìn)行檢測，達(dá)到調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)，則打開安全與門，驅(qū)動(dòng)發(fā)送報(bào)警繼電器FBJ勵(lì)磁，使經(jīng)過功出放大的移頻信號輸出至鋼軌。

主用發(fā)送器一旦檢測發(fā)現(xiàn)故障，安全與門關(guān)閉，F(xiàn)BJ失磁落下，備用 （＋1FS）發(fā)送器功出信號經(jīng)FBJ后接點(diǎn)輸出至負(fù)載端，投入工作。

3 既有冗余方式及發(fā)送檢測存在的問題

1．客專線ZPW－2000系列發(fā)送器采用主備雙機(jī)冗余模式，主發(fā)送器故障后能自動(dòng)切換到備發(fā)送器，但當(dāng)主發(fā)送器軟故障時(shí)，反復(fù)搶權(quán)工作卻造成備用發(fā)送器不能正常承載。當(dāng)外部通道存在短路故障時(shí)，也不能切斷功出，目的是有效保護(hù)發(fā)送器。

2．ZPW－2000系列發(fā)送器的發(fā)送報(bào)警檢測條件不合理，只取樣電壓值，沒有采集電流值，也沒有對輸出帶載能力不足的判斷功能。

3．當(dāng)發(fā)送器功出信號輸出通道開路時(shí)，功出電流降為0，由于無電流檢測，發(fā)送器不會(huì)報(bào)警并切換。若開路點(diǎn)在發(fā)送器至FBJ切換接點(diǎn)之間，不切換就不能使備用發(fā)送器投入工作，不能防止故障使用。

圖2 發(fā)送器原理框圖

4 發(fā)送報(bào)警檢測的改進(jìn)

方案1：修改FBJ電路，使輸出報(bào)警條件（FBJ落下）后，非經(jīng)人工不恢復(fù)。如圖3虛線框內(nèi)，修改FBJ勵(lì)磁條件，串入FBJ前接點(diǎn)與人工按鈕并聯(lián)的條件，當(dāng)FBJ落下后，即切斷自身勵(lì)磁電路，只有在人工按鈕接通后，F(xiàn)BJ才可能勵(lì)磁吸起。

圖3 修改FBJ電路

方案2：增加發(fā)送報(bào)警檢測計(jì)數(shù)、延時(shí)恢復(fù)及連續(xù)報(bào)警則關(guān)閉等處置功能。修改CPU程序，檢測到輸出欠壓，關(guān)閉安全門后保持10s，防止短時(shí)間內(nèi)來回切換造成故障。同時(shí)對安全與門關(guān)閉進(jìn)行計(jì)數(shù)，在一個(gè)較短時(shí)間內(nèi) （如60s）如果連續(xù)發(fā)生3次安全與門關(guān)閉，則由程序輸出永久關(guān)閉安全與門的指令，非經(jīng)重啟、檢測或人工確認(rèn)，不再打開安全與門。

方案3：增加功出電流檢測。可采用交流互感器或電壓采樣等方法，增加電流采集和處置電路。電壓采樣法的設(shè)想方案為：在功出通道上串接2個(gè)低值電阻，采集兩端電壓并作定量分析，就可以實(shí)現(xiàn)電流檢測，如圖4虛線圈內(nèi)所示。

圖4 增加功出電流檢測

增加功出電流檢測后，要考慮通電開啟時(shí)有未帶負(fù)載的時(shí)段，應(yīng)該將電流檢測控制時(shí)間延后為正常開啟時(shí)長的3倍 （或30s），使FBJ有勵(lì)磁的時(shí)間并接通負(fù)載。還需要增加1個(gè)主 （備）選用輸入條件，當(dāng)作為備用 （＋1FS）或常態(tài)無負(fù)責(zé)的電碼化發(fā)送器時(shí)，設(shè)置為電流檢測無效的模式。在主用模式下，如果電流檢測低于最小值，或超過最大負(fù)荷值，則于30s后關(guān)閉安全與門，使FBJ失磁落下，從而切斷功出移頻信號的輸出，主用發(fā)送器退出，工作切換到備用。

5 結(jié)論

在2014年7月份召開的ZPW－2000A軌道電路維護(hù)研討會(huì)上，就以上方案與通號設(shè)計(jì)院專家交流，與會(huì)上商定的改進(jìn)方案思路基本吻合，實(shí)施后能夠解決主備發(fā)送器來回切換的問題。當(dāng)外部通道開路時(shí)。能夠報(bào)警并切換為備用；當(dāng)外部通道短路時(shí)，也能夠切斷功出保護(hù)發(fā)送器不過載。

方案1適用于采用主／備雙發(fā)送器的既有線路，可以由現(xiàn)場維護(hù)單位組織實(shí)施，對于采用＋1FS有人值守的車站也可采用此方案。缺點(diǎn)是增加了繼電器接點(diǎn)使用，會(huì)使設(shè)備的可靠性略有降低。

方案2只需修改CPU程序，不用修改電路設(shè)計(jì)，升級成本低，且可以很快實(shí)施。希望既有發(fā)送器程序升級也能由生產(chǎn)廠家召回實(shí)施。目前在沈陽局進(jìn)行了試驗(yàn)，2015年下半年將在相關(guān)路局推廣進(jìn)行專項(xiàng)整治，能夠有效解決主備發(fā)送器來回切換的問題。

方案3適用于設(shè)計(jì)研發(fā)單位在進(jìn)一步完善產(chǎn)品時(shí)運(yùn)用。

［1］ 林瑜筠 ．鐵路職業(yè)教育鐵道部規(guī)劃教材－區(qū)間信號［M］．北京：中國鐵道出版社，2008，5．

［2］ 祁杰生．ZPW－2000A無絕緣軌道電路調(diào)整與道床電阻分析［J］．鐵道通信信號，2010（2）：30－32．．