李雨謙

（北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070）

1 概述

近年來，ZPW-2000A 軌道電路鋪設總長度不斷增加，其中客運專線已超過3 萬km。它具備列車占用檢查、斷軌檢查以及車地通訊等功能。行車密度的不斷加大，列車運行速度的不斷提高，對鐵路一線維護單位提出了更高的要求。因此，現(xiàn)場維護人員如何及時、準確地掌握軌道電路的工作質量，是保障行車安全與效率的關鍵，一直受到鐵路電務領域的廣泛重視，并采取大量物力、人力針對這一問題進行研究。下面對一種軌道電路培訓系統(tǒng)構架及實訓方法進行介紹。

2 ZPW-2000A軌道電路實訓系統(tǒng)架構

ZPW-2000A 軌道電路實訓系統(tǒng)可分為學生實訓執(zhí)行層和教師培訓管理層，整個系統(tǒng)框架100%還原現(xiàn)場鐵路線路自動閉塞系統(tǒng)設備布置，采用真實信號設備結合軟件系統(tǒng)考核，總體系統(tǒng)結構示意如圖1 所示。

2.1 教師培訓管理層

教師培訓管理層由鐵路信號基礎培訓系統(tǒng)、三維建模授課系統(tǒng)和應急實操考核系統(tǒng)組成。

鐵路信號基礎培訓系統(tǒng)，包含了典型的信號系統(tǒng)培訓案例，案例來源于《鐵路技術管理規(guī)程》，由信號系統(tǒng)正常運營場景、典型故障場景和自定義場景組成，有利于幫學生建立鐵路信號系統(tǒng)的框架，為后續(xù)深化學習ZPW-2000A 軌道電路作鋪墊。

三維建模授課系統(tǒng)，對ZPW-2000A 軌道電路系統(tǒng)配置、室內外設備構成、信號傳輸通道、工程設計規(guī)范及相關接口等進行三維化建模處理，使學員以更為宏觀的角度去熟悉軌道電路大系統(tǒng)，同時通過觀察形象生動的立體模型去配置站內、區(qū)間軌道電路結構，貼近現(xiàn)場，身臨其境，仿真現(xiàn)場設備狀態(tài)。

理論實操考核系統(tǒng)，實現(xiàn)對ZPW-2000A 軌道電路理論知識掌握程度的考核，設置了包含多種信號設備基礎理論的題庫。教師可以根據(jù)實際情況，在教師端軟件設置試卷總分、考試時間、扣分標準，然后同時向多個學生端發(fā)送試卷，學員在學生端軟件中點擊按鈕“領卷”，并開始考試。流程如圖2 所示。該考核系統(tǒng)還可以結合系統(tǒng)硬件進行典型故障案例設置，考查學員的應急排除故障能力。

圖2 理論知識考核系統(tǒng)流程圖Fig.2 Flow chart of theoretical knowledge assessment system

2.2 學生實訓執(zhí)行層

基于真實鐵路線路信號設計規(guī)范，建立室外環(huán)形接口平臺和室內實訓機柜，如圖3 所示。

其中，整個環(huán)形接口平臺，按照20:1 比例進行微縮，為室外鐵路信號設備提供接口，并有如下主要配置。

圖3 室外環(huán)形接口平臺和室內實訓機柜示意圖Fig.3 Schematic diagram of outdoor circle interface platform and indoor training cabinet

1）等效鋼軌參數(shù)模擬器設置，移頻信號在鋼軌上傳輸?shù)膿p耗，主要是由于鋼軌電阻和電感。為模擬真實線路軌道鋼軌電氣特性，選取10 cm 小銅鋼軌搭配14 μH 電感，構建等效20 m 真實鋼軌電氣特性的實物單元，可實現(xiàn)鋼軌主軌道、小軌道傳輸電氣參數(shù)等效。

2）等效道床電阻切換器設置，在真實鐵路運營線路中，外界環(huán)境變化（下雨、線路污染、砂粉、扣件系統(tǒng)絕緣失效等因素）改變道床漏泄程度，會對鋼軌上移頻信號傳輸產生影響。因此，本接口平臺在鋼軌間并聯(lián)電阻黑箱，通過按鈕驅動繼電器控制道床電阻，實現(xiàn)模擬0.6 Ω、1 Ω、2 Ω 及∞ Ω道床漏泄情況。

3）室外軌旁信號設備設置。ZPW-2000A 室外軌旁信號設備包含調諧匹配單元（PT）、空心線圈（SVA）和補償電容。按照現(xiàn)場設計布置真實調諧匹配單元、空心線圈，學生可測量“調諧區(qū)”的隔離系數(shù)、零阻抗、極阻抗及影響諧振槽路的各種因素。

室內實訓機柜是根據(jù)現(xiàn)場信號機械室內軌道電路設備通常設置在移頻柜、綜合柜、接口柜的情況而定制，劃分為移頻區(qū)、綜合區(qū)及監(jiān)測區(qū)域，如圖3所示。

1）ZPW-2000A 軌道電路室內設備設置在移頻區(qū)，發(fā)送器、接收器和衰耗冗余器安裝在U 型槽內，柜內配線與標準機柜一致；每6 個防雷模擬網絡、2 個分線采集器安裝在一個模網組匣內；軌道繼電器、方向繼電器等放在綜合區(qū)的繼電器組合架上。軌道電路通信接口板安裝在通信機籠，與“模擬列控中心”進行通信，給移頻區(qū)域的發(fā)送器、接收器編碼提供條件。

2）ZPW-2000A 軌道電路子監(jiān)測設置在監(jiān)測區(qū)域，軌道電路監(jiān)測系統(tǒng)的安裝軟件為北京全路通信信號研究設計院集團有限公司研發(fā)的ZPW-2000A軌道電路監(jiān)測子系統(tǒng)。該子監(jiān)測軟件可實現(xiàn)通過CANC 總線與軌道電路通信接口板通信，接收軌道電路設備上傳的各環(huán)節(jié)模擬量、開關量及通信狀態(tài)；通過軟件可查閱實時、歷史曲線和數(shù)據(jù)、分機狀態(tài)和故障報警信息；可導出、導入歷史數(shù)據(jù)和曲線等。

3）模擬列控中心軟件配置在監(jiān)測區(qū)域，機柜工控機安裝“模擬列控中心”軟件。該軟件可實現(xiàn)通過CAN 總線實時與軌道電路通信接口板（CI-TC2）通信，對軌道電路發(fā)送器、接收器等設備進行編碼、解碼（含18 種低頻信息），并接受上傳的設備狀態(tài)；對軌道電路區(qū)段進行“切換方向”操作等。

3 ZPW-2000A軌道電路實訓核心功能

3.1 培訓學生對軌道電路故障應急排查能力

在構建的ZPW-2000A 軌道電路實訓系統(tǒng)基礎上，可通過以下流程實現(xiàn)對學員應急排查故障能力的考核，如圖4 所示。

圖4 考核系統(tǒng)功能流程圖Fig.4 Flow chart of assessment system functions

考核功能流程說明如下。

1）開始考試

教師通過教師端軟件，設置相應編號的故障點（范圍涉及到室內、室外傳輸通道）以及排故時長、總分、扣分標準（誤操作、漏操作）等，點擊“開始考核”按鈕。

現(xiàn)象：組合架軌道繼電器落下，室內軌道電路衰耗冗余控制器軌道顯示紅燈；ZPW-2000A 軌道電路子監(jiān)測顯示故障報警信息。

2）考試過程

學生通過學生端軟件開始考試。首先，通過衰耗冗余控制器和軌道繼電器狀態(tài)來判斷具體的軌道電路故障區(qū)段；其次，調閱ZPW-2000A 軌道電路子監(jiān)測實時數(shù)據(jù)表、曲線等，判斷故障點的大致區(qū)域；最后，用移頻表在故障區(qū)域進行節(jié)點電壓、電流測試，找出故障點。

3）結束考試

學生在學生端軟件中輸入查找出的故障點標號，然后在軟件系統(tǒng)中點擊按鈕“修復”。如果軌道繼電器吸起，衰耗器軌道燈變綠，則修復故障成功。整個考試學生的操作記錄、時間都會被傳送到教師機軟件，作為最后成績評估的依據(jù)。

教師端設置的故障應根據(jù)中國鐵路總公司2017 年5 月頒布的《ZPW-2000 區(qū)間軌道電路室外監(jiān)測及診斷系統(tǒng)暫行技術條件》（鐵總運[2017]94 號）文件來設置，有章可循，避免憑空捏造。

3.2 培訓ZPW-2000A軌道電路調整參考表

ZPW-2000A 軌道電路分為調整、分路兩種狀態(tài)。主軌道電路的調整主要是考慮各閉塞分區(qū)在載頻、長度一定時，該區(qū)段的發(fā)送電平大小以及如何跨接封連相應端子，使接收設備工作在所要求的電平量值范圍內。因此，軌道電路調整參考表的規(guī)范使用對于軌道電路的穩(wěn)定安全工作，十分重要。如圖5 所示。

使用軌道電路調整參考表，進行“主軌道”調整，流程如圖6 所示。

3.3 培訓學生對軌道電路傳輸通道配線能力

通過該實訓平臺，學生可以自己動手搭建真實室內、室外設備環(huán)境，熟悉軌道電路各環(huán)節(jié)的設備連接模式。

圖5 軌道電路調整參考表示意圖Fig.5 Schematic diagram of track circuit adjustment reference table

圖6 使用軌道電路調整參考表調整主軌道流程圖Fig.6 Flow chart of adjusting the main track with track circuit adjustment reference table

整個ZPW-2000A 傳輸系統(tǒng)通道分為室內、室外部分，如圖7 所示。

為方便訓練學員進行配線練習，本室內實訓機柜將室內設備間連線、繼電器接點跳線集成到一塊端子面板上，學員通過提供的標準配線圖，在配線端子面板上進行跳線。

圖7 ZPW-2000A傳輸系統(tǒng)通道配線圖Fig.7 Wiring diagram of ZPW-2000A transmission system channel

通過室內配線熟悉移頻信號傳輸通道如圖8所示。

圖8 室內配線移頻信號傳輸通道圖Fig.8 Frequency shift signal transmission channel diagram for indoor wiring

從此系統(tǒng)可以熟悉從發(fā)送器、衰耗冗余控制器、發(fā)送端防雷模擬網絡、接收端防雷模擬網絡、衰耗冗余控制器最后到接收器的接口部分。

通過室外配線熟悉軌道電路調諧區(qū)構成如圖9所示。

圖9 室外配線調諧區(qū)構成圖Fig.9 Tuning zone composition diagram for outdoor wiring

從此系統(tǒng)可熟悉從數(shù)字屏蔽電纜（SPT）、調諧匹配單元（PT）、鋼軌 、若干補償電容、空心線圈（SVA）到鄰區(qū)段調諧匹配單元（PT）的過程。

4 總結

加強一線維護單位的業(yè)務素養(yǎng)，改善培訓模式是鐵路一線維護單位防患于未然的有效方法。本文提出構建的ZPW-2000A 軌道電路實訓系統(tǒng)，其考核方式，涵蓋了真實信號設備，同時在室外接口平臺、室內實訓機柜的基礎上讓學員學習、訓練整個軌道電路系統(tǒng)的工作原理、設備調試以及故障排除，貼近現(xiàn)場實際，能準確的定位培訓目的，指導了未來培訓方向，為一線維護單位提供了思路。