黃明貴

【摘 要】根據(jù)鐵路發(fā)展機(jī)車信號(hào)主體化的需要，在傳統(tǒng)站內(nèi)軌道電路的基礎(chǔ)上增加ZPW-2000A電碼化設(shè)備，及時(shí)向列車發(fā)送包含行車控制信息的移頻信號(hào)，對(duì)提高運(yùn)輸效率、保證行車安全有重要的作用。為確保ZPW-2000A站內(nèi)電碼化設(shè)備時(shí)刻處于良好的狀態(tài)，對(duì)其關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，維護(hù)人員可通過(guò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)了解設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異狀能及時(shí)處理，確保設(shè)備可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】鐵路;ZPW-2000A;電碼化;監(jiān)測(cè)

【中圖分類號(hào)】U284.431 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2020）12-0094-03

隨著鐵路列車運(yùn)行速度的提高，以地面信號(hào)機(jī)作為行車憑證，司機(jī)通過(guò)辨認(rèn)地面信號(hào)機(jī)的不同顯示控制列車運(yùn)行的方式已不能滿足鐵路運(yùn)輸?shù)男枰?，為了提高列車運(yùn)行效率、確保行車安全，須將機(jī)車信號(hào)提升為主體信號(hào)，作為司機(jī)控制列車運(yùn)行的憑證。在自動(dòng)閉塞區(qū)段，區(qū)間軌道電路采用移頻軌道電路，列車的機(jī)車信號(hào)車載設(shè)備能直接接收識(shí)別軌道電路的移頻信號(hào)，司機(jī)根據(jù)移頻信號(hào)包含的控制信息控制列車運(yùn)行，而站內(nèi)軌道電路不能發(fā)送移頻信號(hào)。當(dāng)列車運(yùn)行至站內(nèi)時(shí)，機(jī)車信號(hào)車載設(shè)備無(wú)法接收到列車運(yùn)行控制信息，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)車信號(hào)車載設(shè)備在站內(nèi)也能連續(xù)工作，需在原站內(nèi)軌道電路的基礎(chǔ)上增加電碼化設(shè)備，當(dāng)列車在站內(nèi)運(yùn)行時(shí)向列車可靠地發(fā)送移頻信號(hào)。

1 ZPW-2000A設(shè)備在站內(nèi)電碼化的應(yīng)用

1.1 ZPW-2000A設(shè)備在站內(nèi)正線電碼化的應(yīng)用

在普速鐵路區(qū)段，目前車站內(nèi)一般采用25 Hz相敏軌道電路，該類型的軌道電路只能實(shí)現(xiàn)監(jiān)督軌道區(qū)段是否有列車占用、檢查軌道等設(shè)備完整性的作用，而不具備向列車傳遞行車控制信息的功能，在目前以機(jī)車信號(hào)作為主體信號(hào)的規(guī)定下，需另外增加向列車傳遞行車控制信息的站內(nèi)電碼化設(shè)備。ZPW-2000A設(shè)備既可用于區(qū)間移頻軌道電路，也能應(yīng)用于站內(nèi)電碼化，在站內(nèi)正線區(qū)段（包括無(wú)岔和道岔區(qū)段），因通過(guò)列車的速度比較快，當(dāng)列車以較高速度通過(guò)站內(nèi)較短的軌道電路區(qū)段時(shí)，由于電路中的繼電路動(dòng)作時(shí)間有一定滯后，可能造成列車收不到地面發(fā)送的移頻信號(hào)，使機(jī)車信號(hào)車載設(shè)備不能正常工作，不利于行車效率及安全，因此在站內(nèi)正線區(qū)段采用逐段預(yù)先發(fā)碼的預(yù)疊加方式，即列車占用上一區(qū)段時(shí)，上一區(qū)段及本區(qū)段均發(fā)碼，列車占用本區(qū)段時(shí)，本區(qū)段及下一區(qū)段均發(fā)碼，列車駛?cè)胂乱粎^(qū)段后，本區(qū)段停止發(fā)碼。預(yù)疊加發(fā)碼能保證列車在正線區(qū)段行駛?cè)^(guò)程不間斷地接收地面發(fā)送的移頻信號(hào)，利于司機(jī)更好地控制列車運(yùn)行[1]。

ZPW-2000A設(shè)備在站內(nèi)電碼化中的作用是向列車提供足夠功率的移頻信號(hào)，當(dāng)列車占用軌道區(qū)段時(shí)，向列車發(fā)送表示一定行車意義的低頻信息，司機(jī)根據(jù)接收到的信息控制列車運(yùn)行。ZPW-2000A站內(nèi)電碼化設(shè)備主要由發(fā)送器、發(fā)送檢測(cè)器、防雷單元、室內(nèi)隔離盒、室外隔離盒、25 Hz防護(hù)盒、軌道變壓器等構(gòu)成。ZPW-2000A站內(nèi)正線電碼化設(shè)備組成結(jié)構(gòu)如圖1所示。

發(fā)送器安裝在站內(nèi)移頻柜內(nèi)，作用是產(chǎn)生高精度、穩(wěn)定可靠的移頻信號(hào)，信號(hào)中必須含有表示一定行車意義的低頻信息，且能遠(yuǎn)距離傳輸。發(fā)送器用于站內(nèi)電碼化時(shí)發(fā)送功出電平選擇1電平，即在發(fā)送器背面將輸出端子12與9連接、11與1連接，S1、S2端子輸出移頻功出電壓為161～170 V。

發(fā)送器是站內(nèi)電碼化設(shè)備的信號(hào)源，其工作狀態(tài)是否良好對(duì)整個(gè)電路至關(guān)重要，須實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)其相關(guān)狀態(tài)。發(fā)送檢測(cè)器安裝在站內(nèi)移頻柜的中部，用于站內(nèi)電碼化區(qū)段發(fā)送器的故障報(bào)警、狀態(tài)顯示、參數(shù)測(cè)試，發(fā)送器的工作電源輸入端子+24 V及024 V、報(bào)警條件輸出端子FBJ-1及FBJ-2、功出信號(hào)輸出端子S1及S2與發(fā)送檢測(cè)器相應(yīng)端子連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)送器狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。每個(gè)發(fā)送檢測(cè)器可監(jiān)測(cè)2個(gè)發(fā)送器，在其正面面板有6對(duì)測(cè)試塞孔，分別可測(cè)得1、2兩路發(fā)送器的工作電源電壓、移頻功出電壓、發(fā)送報(bào)警繼電器電壓，發(fā)送檢測(cè)器面板上有2個(gè)指示燈，分別表示所監(jiān)測(cè)的2個(gè)發(fā)送器的工作狀態(tài)，工作燈點(diǎn)亮綠燈時(shí)，表示所監(jiān)測(cè)的發(fā)送器工作正常，工作燈熄滅時(shí)表示所監(jiān)測(cè)的發(fā)送器故障。

ZPW-2000A站內(nèi)電碼化發(fā)送器產(chǎn)生的移頻信號(hào)經(jīng)發(fā)送報(bào)警繼電器的前接點(diǎn)輸出至防雷單元FT1-U，防雷單元安裝在站內(nèi)綜合柜MFT1-U型防雷組合上，用于對(duì)發(fā)送器的雷電防護(hù)、系統(tǒng)傳輸?shù)淖杩蛊ヅ?、機(jī)車信號(hào)入口電流調(diào)整。正線電碼化區(qū)段采用FT1-U型防雷單元，該單元有1路輸入、2路輸出，可滿足預(yù)疊加發(fā)碼需要。防雷單元輸入170 V移頻信號(hào)時(shí)，可調(diào)整輸出移頻信號(hào)電壓在20～140 V范圍，從而使室外列車占用軌道時(shí)入口電流值滿足規(guī)范要求。

防雷單元的兩路輸出信號(hào)分別送到各軌道區(qū)段的軌道傳輸繼電器GCJ接點(diǎn)，當(dāng)列車占用軌道電路時(shí)，占用的區(qū)段及運(yùn)行方向前一區(qū)段的GCJ同時(shí)吸起，將移頻信號(hào)傳送至室內(nèi)隔離盒NGL-U，站內(nèi)軌道電路的電源或軌道繼電器也接至室內(nèi)隔離盒，室內(nèi)隔離盒能實(shí)現(xiàn)軌道電源與移頻信號(hào)共用傳輸通道而互不干擾。隔離盒放置在隔離組合托盤上，與站內(nèi)軌道電路的電源調(diào)整變壓器BMT配套放置，隔離盒分頻率使用，根據(jù)發(fā)送器產(chǎn)生的移頻信號(hào)的載頻頻率，通過(guò)短接隔離盒背面CA型插座端子改變頻率類型，可以接成1 700 Hz、2 000 Hz、2 300 Hz、2 600 Hz四種頻率。在隔離盒正面面板有3個(gè)測(cè)試塞孔，UYP用于測(cè)量移頻信號(hào)電壓，U25用于測(cè)量軌道電路電源電壓，Uz用于測(cè)量移頻信號(hào)和軌道電源疊加后的電壓。

經(jīng)室內(nèi)隔離盒疊加的包含有移頻信息及軌道電路電源的信號(hào)，通過(guò)ZPW-2000A專用的內(nèi)屏蔽數(shù)字信號(hào)電纜傳輸至室外軌道變壓器箱，經(jīng)過(guò)變壓器箱內(nèi)的室外隔離盒WGL-U隔離后送至鋼軌。當(dāng)列車占用軌道時(shí)，由安裝在列車機(jī)車底部的接收器感應(yīng)接收在鋼軌中傳輸?shù)囊祁l信號(hào)，通過(guò)機(jī)車信號(hào)車載設(shè)備解調(diào)識(shí)別移頻信號(hào)中的低頻控制信息，司機(jī)根據(jù)低頻信息所表示的意義控制列車運(yùn)行。

1.2 ZPW-2000A設(shè)備在站內(nèi)側(cè)線電碼化的應(yīng)用

站內(nèi)側(cè)線的道岔區(qū)段不發(fā)碼，移頻化僅限于側(cè)線股道，且列車運(yùn)行速度較低，一般采用占用發(fā)碼的疊加發(fā)碼方式，即軌道電路平時(shí)不發(fā)碼，只有列車占用時(shí)才發(fā)碼。ZPW-2000A側(cè)線疊加電碼化系統(tǒng)與正線區(qū)段電碼化系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)、工作原理基本相同，主要區(qū)別在于側(cè)線電碼化每個(gè)發(fā)送器一般只給一個(gè)軌道區(qū)段發(fā)碼，防雷單元只需一路輸出信號(hào)，可采用FT-U型防雷單元。當(dāng)列車占用室外軌道電路時(shí)，只有本區(qū)段的軌道傳輸繼電器GCJ吸起，移頻信號(hào)只向本區(qū)段發(fā)送。

2 ZPW-2000A設(shè)備應(yīng)用于站內(nèi)電碼化的監(jiān)測(cè)方案

2.1 通過(guò)增加采集處理設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)

站內(nèi)電碼化設(shè)備的主要功能是向列車可靠連續(xù)地傳遞行車控制信息，該信息從室內(nèi)設(shè)備傳輸至室外鋼軌，發(fā)送點(diǎn)與接收點(diǎn)的距離比較遠(yuǎn)，傳輸衰耗比較大，列車信號(hào)的強(qiáng)度要求也比較高，需要電碼化信息達(dá)到一定的功率才能讓列車可靠接收，且信息中必須含有表示一定行車意義的低頻信號(hào)，為了確保列車能正常運(yùn)行，需對(duì)電碼化信息的發(fā)送功出電壓、電流、載頻頻率、低頻頻率等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保設(shè)備穩(wěn)定可靠使用。

ZPW-2000A站內(nèi)電碼化設(shè)備監(jiān)測(cè)原理如圖2所示，監(jiān)測(cè)設(shè)備主要由發(fā)送電流采集器、移頻綜合采集器組成，安裝在組合柜的監(jiān)測(cè)組合內(nèi)。每個(gè)發(fā)送電流采集器可同時(shí)采集四路站內(nèi)電碼化信號(hào)，主要用于采集電碼化發(fā)送電流，每個(gè)移頻綜合采集器可同時(shí)采集四路站內(nèi)電碼化信號(hào)，主要用于采集ZPW-2000A電碼化的功出電壓、移頻信號(hào)的載頻頻率、移頻信號(hào)的低頻頻率，并對(duì)采集到的參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，將結(jié)果發(fā)送給信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

ZPW-2000A站內(nèi)電碼化發(fā)送器S1、S2端子輸出的移頻信號(hào)先接到移頻綜合采集器的采集端子，移頻綜合采集器通過(guò)內(nèi)部的互感器板測(cè)量電碼化信號(hào)的電壓、載頻、低頻，電壓測(cè)量量程為0～300 V。移頻綜合采集器對(duì)輸入的電碼化信號(hào)按照一定的采樣頻率進(jìn)行高速A/D轉(zhuǎn)換，將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后將該數(shù)字信號(hào)送至帶通濾波電路，測(cè)量出設(shè)定頻率范圍內(nèi)信號(hào)的有效值，再對(duì)經(jīng)過(guò)濾波的信號(hào)進(jìn)行處理，計(jì)算其載頻信號(hào)的上下邊頻頻率、低頻信號(hào)的頻率。移頻綜合采集器將處理后的電碼化信號(hào)電壓、載頻頻率、低頻頻率通過(guò)485通信線發(fā)送給信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[2]。

ZPW-2000A站內(nèi)電碼化發(fā)送器功出S1至FBJ32的配線繞兩圈穿過(guò)發(fā)送電流采集器的電流傳感器，電流傳感器為無(wú)源模塊，使用電磁感應(yīng)原理將流經(jīng)其孔內(nèi)的電流，感應(yīng)產(chǎn)生交流電壓輸出至移頻綜合采集器，移頻綜合采集器對(duì)該感應(yīng)電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，并將處理結(jié)果通過(guò)485通信線發(fā)送給信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，信號(hào)設(shè)備維護(hù)人員可通過(guò)維護(hù)終端調(diào)閱ZPW-2000A站內(nèi)電碼化相關(guān)參數(shù)。

2.2 通過(guò)無(wú)絕緣采集發(fā)送檢測(cè)器進(jìn)行監(jiān)測(cè)

ZPW-2000A站內(nèi)電碼化監(jiān)測(cè)設(shè)備主要由無(wú)絕緣采集發(fā)送檢測(cè)器、電流傳感器、采集處理器組成。用于監(jiān)測(cè)ZPW-2000A站內(nèi)電碼化發(fā)送器工作狀態(tài)的發(fā)送檢測(cè)器采用無(wú)絕緣采集發(fā)送檢測(cè)器ZPW·JFC，無(wú)絕緣采集發(fā)送檢測(cè)器除了能監(jiān)測(cè)發(fā)送器24 V工作電源狀態(tài)、發(fā)送器設(shè)備工作狀態(tài)外，還能采集處理發(fā)送功出電壓、功出電流、功出信號(hào)的載頻頻率和低頻頻率。

ZPW-2000A站內(nèi)電碼化發(fā)送器的功出電壓、功出信號(hào)的載頻頻率和低頻頻率，由無(wú)絕緣采集發(fā)送檢測(cè)器內(nèi)部的監(jiān)測(cè)處理板來(lái)實(shí)現(xiàn)采集及處理，利用設(shè)備背面空閑端子連接到CAN總線上將采集結(jié)果輸出，此種方式避免了集中采集方式采集線過(guò)長(zhǎng)易對(duì)主設(shè)備造成干擾的安全隱患問(wèn)題，也不存在就近采集方式現(xiàn)場(chǎng)安裝困難，對(duì)設(shè)備配線影響較大的問(wèn)題。

ZPW-2000A站內(nèi)電碼化發(fā)送器功出電流信息的采集，采用在站內(nèi)移頻柜發(fā)送器背面空閑位置安裝電流傳感器的采集方式，站內(nèi)電碼化發(fā)送器的功出電流通過(guò)電流傳感器感應(yīng)產(chǎn)生的信號(hào)輸送給無(wú)絕緣采集發(fā)送檢測(cè)器，由其內(nèi)部監(jiān)測(cè)處理板進(jìn)行處理，處理結(jié)果通過(guò)CAN通信總線輸出，CAN通信總線從采集發(fā)送檢測(cè)器背面的空余端子引到站內(nèi)移頻柜零層的空余端子，通過(guò)零層端子接到采集處理器。

各采集發(fā)送檢測(cè)器采集處理后的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過(guò)CAN總線通信方式發(fā)送給采集處理器，由采集處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行組織匯總和邏輯處理，形成處理結(jié)果，以黑匣子形式，通過(guò)高速數(shù)據(jù)通信接口將監(jiān)測(cè)結(jié)果發(fā)送給信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，由信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)ZPW-2000A電碼化設(shè)備監(jiān)測(cè)信息顯示、設(shè)備參數(shù)記錄查詢和關(guān)鍵故障報(bào)警，并通過(guò)信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)傳送至各終端設(shè)備供維護(hù)和使用人員調(diào)閱。

3 結(jié)語(yǔ)

ZPW-2000A站內(nèi)電碼化設(shè)備可發(fā)送18種不同控制含義的低頻信號(hào)，適用于各種運(yùn)行速度的鐵路線路。列車的機(jī)車信號(hào)車載設(shè)備接收解調(diào)后，一方面可直觀地向司機(jī)提供控制列車運(yùn)行的信息，另一方面能實(shí)時(shí)監(jiān)督列車的運(yùn)行速度，當(dāng)發(fā)生超速等緊急情況時(shí)，自動(dòng)對(duì)列車實(shí)施制動(dòng)，列車的運(yùn)行安全不再只依賴司機(jī)，而是由可靠的設(shè)備來(lái)保證。站內(nèi)電碼化對(duì)鐵路運(yùn)輸有著非常重要的作用，不僅能提高運(yùn)輸效率，還能確保列車安全運(yùn)行。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]張鐵增.列車運(yùn)行控制系統(tǒng)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2014.

[2]莫建國(guó).鐵路信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2019.