車志霞,陳保平,燕 延,張朋飛,段 鑫,張守梁

(1.石家莊鐵道大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，河北 石家莊 050043；2.中鐵建電氣化局集團(tuán)北方工程有限公司，山西 太原 030053)

鐵路信號系統(tǒng)ZPW-2000A軌道電路故障分析

車志霞1,陳保平1,燕 延1,張朋飛2,段 鑫1,張守梁1

(1.石家莊鐵道大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，河北 石家莊 050043；2.中鐵建電氣化局集團(tuán)北方工程有限公司，山西 太原 030053)

隨著列車的大規(guī)模提速，列車運(yùn)行對自動化控制的依賴性越來越高，軌道電路作為自動化控制系統(tǒng)的重要組成部分，在實(shí)際應(yīng)用中會出現(xiàn)一些故障。如何準(zhǔn)確地判斷出故障點(diǎn)位置并及時處理故障，已經(jīng)成為了鐵道維修工作的研究重點(diǎn)。ZPW-2000 型自動閉塞，對于保證區(qū)間行車安全和提高區(qū)段通過能力，起著非常顯著的作用。目前，ZPW-2000型自動閉塞正在全面推廣，已經(jīng)成為我國行車制式的主流。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，ZPW-2000A型無絕緣軌道電路在運(yùn)行時會發(fā)生故障。因此，對 ZPW-2000A 無絕緣自動閉塞故障處理方面進(jìn)行了一些探討。在理解ZPW-2000A軌道電路設(shè)備組成及原理的基礎(chǔ)上，對ZPW-2000A軌道電路故障進(jìn)行了分類，并以流程圖的形式對每種故障類型作了詳細(xì)分析。最后以案例分析的形式驗(yàn)證了該操作流程的可行性及可操作性，為以后軌道電路維修工人及時排除故障提供了便利。

繼電器； 軌道電路； 自動化控制； ZPW-2000A； 故障分類

0 引言

隨著人們生活水平的提高，人口流動性也在不斷增加，鐵路運(yùn)輸?shù)淖饔蔑@得至關(guān)重要。鐵路在交通運(yùn)輸業(yè)中扮演著重要的角色，它不僅是必不可少的出行工具，而且是關(guān)系國家經(jīng)濟(jì)命脈的重要物質(zhì)運(yùn)輸工具。中國經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展促使鐵路運(yùn)輸建設(shè)也進(jìn)入了飛速發(fā)展時期，從而使我國的鐵路網(wǎng)絡(luò)具有完善的功能和清晰的結(jié)構(gòu)，使其能夠達(dá)到社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。自鐵路建立時列車的運(yùn)行安全及運(yùn)輸效率等內(nèi)容就成為了人們關(guān)注的重點(diǎn)。

本文以朔黃鐵路科技發(fā)展有限公司 “基于光纖傳感技術(shù)的鐵道信號監(jiān)測系統(tǒng)”項(xiàng)目為依托，所介紹的ZPW-2000A無絕緣軌道電路是我國較為成熟的ZPW-2000系列自動閉塞的一種。它是在引進(jìn)法國UM71無絕緣軌道電路技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國鐵路現(xiàn)狀，并提高了系統(tǒng)性能和安全指標(biāo)的產(chǎn)物[1]。在我國鐵路的發(fā)展中，ZPW-2000A 軌道電路的普及表明了它的高可靠性和高安全性。

但在運(yùn)行的實(shí)際過程中，由于積累經(jīng)驗(yàn)不足，故障判斷和處理不及時等問題會影響鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩玔2]。本文針對這一現(xiàn)象，對ZPW-2000A 軌道電路故障及處理流程進(jìn)行了闡述。如果現(xiàn)場工作維修人員能夠掌握處理基本故障的技能，將對鐵路故障排除起到重要意義。

1 ZPW-2000A軌道電路概述

ZPW-2000A型無絕緣移頻自動閉塞系統(tǒng)是由室內(nèi)、外兩部分構(gòu)成[3]。ZPW-2000A型無絕緣軌道電路可看作是一送兩受的軌道電路，但和傳統(tǒng)意義的一送兩受的軌道電路有很大的區(qū)別。傳統(tǒng)意義軌道電路的受端只接收本區(qū)段的信號，而ZPW-2000A型無絕緣軌道電路的受端不僅接收本區(qū)段的信號，還接收鄰區(qū)段的調(diào)諧區(qū)段小軌道電路的信號。ZPW-2000A自動閉塞的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

發(fā)送器和接收器是ZPW-2000A軌道電路中的重要組成部分，其中發(fā)送器采用“n+1”冗余方式，接收器采用“0.5+0.5”冗余方式，以保證信號傳遞的可靠性[4]。軌道電路發(fā)送接收設(shè)備工作原理可以理解為：發(fā)送信號由本區(qū)段發(fā)送端的發(fā)送器將信號分別送給本區(qū)段的主軌道電路和小軌道電路，本區(qū)段受端的接收器即接收本區(qū)段的主軌信號，同時還接收列車運(yùn)行后方區(qū)段的小軌信號，并將后方小軌信號處理后以小軌道電路軌道繼電器執(zhí)行條件(XG、XGH)送后方區(qū)段軌道電路接收器，作為后方區(qū)段軌道繼電器的勵磁吸起檢查條件(XGJ、XGJH)之一[5-6]。本區(qū)段的小軌信號將傳遞至列車運(yùn)行的前方區(qū)段接收器，并經(jīng)處理后形成本區(qū)段的小軌道電路軌道繼電器執(zhí)行條件(XG、XGH)送至本區(qū)段軌道電路接收器，作為本區(qū)段軌道繼電器GJ勵磁的必要檢查條件(XGJ、XGJH)之一。因此，只有在本區(qū)段的主軌信號和小軌檢查條件均符合條件的情況下，才會使本區(qū)段的接收端的軌道繼電器吸起。ZPW-2000A接收器工作原理圖如圖2所示。

圖2 ZPW-2000A接收器工作原理圖

2 ZPW-2000A故障分析

由ZPW-2000A軌道電路原理及結(jié)構(gòu)組成可知，ZPW-2000A軌道電路由兩部分組成，分別為主軌道電路和調(diào)諧區(qū)小軌道電路。其中，小軌電路成為兩相鄰區(qū)段的分界點(diǎn)，起到電氣隔離的作用。在軌道電路沒有列車通過或停留的情況下，若滿足主軌、小軌條件，則受端的區(qū)間軌道繼電器QGJ就能得到使其吸起的電流、電壓條件。當(dāng)不符合兩者中的任意一個條件時，本區(qū)段的區(qū)間軌道繼電器就會處于落下狀態(tài)，出現(xiàn)軌道區(qū)段紅光帶。當(dāng)軌道電路出現(xiàn)故障即區(qū)間有紅光帶時，就需要及時查找出故障點(diǎn)。針對區(qū)間軌道故障存在多種情況的問題，以下主要介紹三種常見的故障，并根據(jù)圖1軌道電路室的內(nèi)外分布情況，簡單分析故障點(diǎn)判斷流程。

2.1 兩個區(qū)間同時出現(xiàn)紅光帶

當(dāng)檢測到軌道電路兩個區(qū)間同時出現(xiàn)紅光帶時，其故障處理流程如圖3所示。

圖3 故障處理流程圖

2.2 一個區(qū)間出現(xiàn)紅光帶

當(dāng)檢測到軌道電路一個區(qū)間出現(xiàn)紅光帶時，首先根據(jù)衰耗器發(fā)送、接收指示燈的亮滅來簡單判斷衰耗器發(fā)送接收電源的好壞。如果衰耗器完好無損，再測試衰耗器上的接線端子，比較端子電壓與規(guī)定電壓，最終判斷故障范圍。

2.3 改變運(yùn)行方向?qū)е鲁霈F(xiàn)紅光帶

軌道電路中出現(xiàn)區(qū)間紅光帶的另一種原因可能是進(jìn)行了改變運(yùn)行方向操作。當(dāng)改變了運(yùn)行方向之后，區(qū)間的發(fā)送與接收通道的位置得到調(diào)換：原來正向運(yùn)行時的此區(qū)段小軌信息由前面區(qū)間的接收器接收，在改變運(yùn)行方向之后，由反向前面區(qū)間的接收器獲得此信息，即改變方向使得小軌的位置得到了改變，而設(shè)備連接結(jié)構(gòu)沒變[7]。對于以上所有現(xiàn)象的變化都離不開區(qū)間正方向繼電器(QZJ)和區(qū)間反方向繼電器(QFJ)的使用。改變運(yùn)行方向，則在電路的正向發(fā)送通道中連接有反向前方區(qū)間的軌道電路接點(diǎn)，因而導(dǎo)致只要有一個軌道有問題，就會使得其后面所有區(qū)段都出現(xiàn)紅光帶[8]。

面對最前面紅光帶區(qū)段的現(xiàn)象其處理過程如下。首先，使用萬用表測“軌出2”和小軌繼電器(XGJ)的電壓來判斷小軌道的工作狀態(tài)。反向運(yùn)行時小軌道不僅通道發(fā)生變化，位置也發(fā)生變化?，F(xiàn)場開通調(diào)試時，容易忽略小軌道反方向調(diào)整。發(fā)現(xiàn)問題后，要注意是運(yùn)行前方的接收器接收本區(qū)段小軌道信息，故障設(shè)備應(yīng)該是運(yùn)行前方的接收器。其次，采用萬用表測“軌出1”的電壓，來判斷主軌道是否處于正常的工作狀態(tài)。改變運(yùn)行方向后，主軌從室內(nèi)電纜模擬網(wǎng)絡(luò)到室外故障的可能性不大，應(yīng)該重點(diǎn)查找室內(nèi)電纜模擬網(wǎng)絡(luò)到發(fā)送器或接受器通道中的故障，因?yàn)檫@部分有區(qū)間正方向繼電器、區(qū)間反方向繼電器(QFJ)及運(yùn)行前方軌道繼電器(GJ)的接點(diǎn)[9-10]。

3 故障案例分析

3.1 兩個區(qū)間同時出現(xiàn)紅光帶

①故障現(xiàn)象：相鄰兩個區(qū)段613G、625G同時出現(xiàn)紅光帶。

②處理過程。首先，根據(jù)故障分析流程，當(dāng)出現(xiàn)相鄰區(qū)段同時故障時應(yīng)查看前一區(qū)段衰耗器顯示。經(jīng)觀察，當(dāng)故障區(qū)段，即613G、625G，同時出現(xiàn)紅光帶時，檢測前方區(qū)段625G的衰耗器顯示狀況，發(fā)現(xiàn)625G的衰耗盤上“接收工作”指示燈滅燈，“發(fā)送工作”指示燈正常點(diǎn)綠燈。其次，采用CD96-3S選頻表測試衰耗盤“接收電源”、“軌入”、“軌出1”、“軌出2”的電壓發(fā)現(xiàn)都沒有電壓值，初步判斷可能是接收盒沒有24 V電源。最后，用儀表測試接收盒斷路器，結(jié)果沒有輸出，判斷為斷路器故障。

③排除方法：更換舊的斷路器之后故障消失且顯示正常。

④分析依據(jù)：前一區(qū)段625G接收器沒有24 V電源，使得本區(qū)段主軌信號和相鄰區(qū)段的小軌信號都不能送至接收器，結(jié)果導(dǎo)致本區(qū)段(缺主軌電壓)和臨近區(qū)段(缺小軌電壓)同時出現(xiàn)紅光帶。

3.2 一個區(qū)間出現(xiàn)紅光帶

①故障現(xiàn)象：某站間的963G區(qū)段出現(xiàn)紅光帶。

②查找過程。在區(qū)間發(fā)生故障時觀察衰耗器指示燈的顯示，并依據(jù)具體情況，通過測試電纜模擬網(wǎng)絡(luò)或者分線盤等設(shè)備插孔端子電壓來確定故障范圍。

對于本案例，首先，觀察到衰耗器上的發(fā)送指示燈正常顯示，而接收指示燈不亮，同時測得發(fā)送功出端子電壓也正常，而接收端沒有軌入電壓，所以可以認(rèn)為發(fā)送器是完好的。其次，分別測試發(fā)送和接受端的電纜模擬網(wǎng)絡(luò)的插孔電壓，結(jié)果發(fā)現(xiàn)送端的“設(shè)備”側(cè)和“電纜”側(cè)兩插孔電壓值都存在且正常，而受端的這兩個插孔電壓值都為0，由此可以進(jìn)一步確認(rèn)故障點(diǎn)在送端室外到受端之間的電路上。然后，再縮小故障范圍，用儀表測試室內(nèi)外分界點(diǎn)的分線盤端子電壓，結(jié)果測得發(fā)送端的電壓正常，而接收端的端子沒有電壓，從而可以說明本案例故障是在室外。最后，確定了范圍在室外，就應(yīng)該由室外的發(fā)送側(cè)向著接收側(cè)逐段查找，又由于測得的軌面，匹配變壓器V1、V2端子都沒有電壓，而匹配變壓器E1、E2端子有電壓，所以可將故障鎖定為匹配變壓器故障[11]。

③排除方法：更換新的電纜線后故障消失，所以故障范圍判斷正確。

④分析依據(jù)：根據(jù)故障分析流程，可以通過觀察并測試衰耗器端子電壓、電纜模擬網(wǎng)絡(luò)電壓或者分線盤電壓來逐段分析確定故障范圍。

4 結(jié)束語

ZPW-2000A在實(shí)際使用中會發(fā)生故障，如維修工人的經(jīng)驗(yàn)不足、對設(shè)備技術(shù)原理掌握不全面，將不能準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)故障定位，致使故障處理時間變長。本文針對此狀況，對ZPW- 2000A型無絕緣軌道電路區(qū)間常見故障進(jìn)行了分類，對如何確定故障點(diǎn)以流程圖的形式進(jìn)行了說明及分析，為今后從事鐵道故障分析的工作人員提供借鑒，方便其快速查找出故障點(diǎn)并及時排除故障。

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FaultAnalysisofZPW-2000ATrackCircuitforRailwaySignalSystem

CHE Zhixia1,CHEN Baoping1,YAN Yan1,ZHANG Pengfei2,DUAN Xin1，ZHANG Shouliang1

(1.School of Electrical and Electronic Engineering,Shijiazhuang Tiedao University,Shijiazhuang 050043,China; 2.North Engineering Co.,Ltd.，China Railway Construction Electricity Bureau Group，Taiyuan 030053,China)

With the rapid train speed increasing in large area,the operation of trains is increasingly depending on automatic control,Track circuit,as an important part of the automatic control system,some faults may occur in practical application.Accurately judging the fault and locating the position of fault as well as promptly dealing with the fault become the research priorities of the maintenance of railway.ZPW-2000 track circuit equipment plays a very significant role in ensuring the range safety,improving the section through capacity.At present,ZPW-2000 has been fully promoted in the overall railway,and has become the mainstream of driving standard in our country.While,in practical application of ZPW-2000A uninsulated tracking circuit,some reasons may lead to the faults in the run-time.Based on the understanding of the composition and principle of ZPW-2000A track circuit equipment,the faults of ZPW-2000A track circuit are classified and each type of fault is analyzed in the form of flowchart.Finally,the feasibility and operability of the process flow are verified by the case analysis,which provides convenience to the tracking circuit workers in future maintenance for troubleshooting.

Relay; Track circuit; Automatic control; ZPW-2000A; Fault classification

TH-39；TP202+.1

： A

10.16086/j.cnki.issn1000-0380.201709023

修改稿收到日期:2017-03-28

車志霞( 1991—)，女，在讀碩士研究生，主要從事鐵路信號及計(jì)算機(jī)測控技術(shù)的研究。E-mail:1606811399@qq.com。 陳保平(通信作者)，男，碩士，教授，主要從事鐵路信號及計(jì)算機(jī)測控技術(shù)的研究。E-mail:2482501850@qq.com。