利用機車信號數據分析補償電容工作狀態

熊小良

熊小良:南昌鐵路局電務處檢測所 助理工程師 330002 南昌

動態檢測是檢測ZPW-2000移頻軌道電路補償電容質量的主要方式，通過動態檢測可以快速、便捷地了解補償電容的工作狀態，是實現ZPW-2000移頻軌道電路狀態修的重要手段。但由于日常信號動態檢測是按一定的列車固定交路進行，造成絕大部分車站側線股道補償電容長期得不到應有的檢測。為此，根據現有信號系統的各種監測、記錄數據情況，提出解決辦法，并就具體操作方式進行詳細闡述。

1 現狀分析及解決辦法

由于車站側線股道處于動態檢測盲區，設備維護管理部門一般規定對側線股道補償電容進行定期人工測試，這不但增大了工作量，也給安全帶來許多不定因素。另外，由于人工測試周期相對較長，不能完全滿足設備維護工作的需要，給站內ZPW-2000移頻設備的維修、維護工作造成很大被動。為了解決這個問題，提出利用對機車信號記錄器數據的分析，來彌補這個動態檢測的盲區。

2 分析方法探討

2.1 曲線中電容有效標志的確定

利用機車信號記錄器數據來分析側線股道補償電容的工作狀態。首先要研究機車信號記錄曲線，就是研究機車經過電容時，機車信號所記錄的曲線有沒有特殊變化，如有特殊變化就可以認定為電容有效的標志。圖1所示為機車信號記錄器數據記錄的一段各補償電容正常時的曲線截圖。

圖1中曲線是由若干個圓滑小曲線連接而成，相鄰2個曲線連接部位有一個曲線變化突變點，稱為補償電容的有效標志。根據ZPW-2000軌道電路設計原理，機車剛進入軌道電路區段時，可以近似認為補償電容C1與這一小段鋼軌相互補償，使之呈純阻性，這時機車感應電壓相對最高。隨著列車向C1移動，機車輪對不斷短路鋼軌，使輪對距C1之間的距離越來越短，鋼軌產生的感抗也越來越小，這時C1與機車第一輪對之間的阻抗逐漸由純阻性向容性轉變，C1的補償效果也由最初的較好狀態逐漸向過補狀態轉變，并且機車靠電容越近，過補現象越明顯。當機車輪對壓到電容兩端時，由于列車輪對與C1之間沒有鋼軌阻抗，對鋼軌的感抗處于電容過補現象最明顯狀況。當機車輪對越過補償電容C1時，此時C1被輪對短路已不起作用，而輪對距C2之間的鋼軌最長，C2對鋼軌的感抗處于欠補狀態，隨著輪對與C2之間的距離逐漸縮短，使C2對鋼軌感抗的補償作用越來越好，機車的感應電壓也逐漸升高。

圖1 機車信號記錄器數據正常曲線截圖

當補償作用到達最佳狀態后，隨著輪對與電容C2之間距離進一步縮短，鋼軌感抗逐漸變小，鋼軌上的傳輸特性又由最佳狀態向過補狀態過渡，這樣周而復始就形成了圖1中所出現的曲線。在機車跨過補償電容位置時，正好是電容的補償效果由過補向欠補跳變，表現在曲線上就是變化趨勢突變，即產生一個突變連接點。如某一點補償電容失效，在這一段只有鋼軌感抗的漸進式變化，不存在阻抗的突變，故在曲線上不會產生突變點。

2.2 曲線中電容位置的確定

ZPW-2000移頻軌道電路的補償電容是按一定安裝間距設置的，根據其工作原理及設計規定，與軌道電路兩端絕緣節相鄰的2個補償電容與絕緣的距離為半個間距，其他補償電容之間為一個間距，而且補償電容的一個間距設置原則約為100 m。這樣在分析機車信號記錄器數據時，通過2根標線標出每一個補償電容的設計位置，如果在應該有電容的位置，曲線上沒有出現電容有效標志，就說明這個電容可能失效;如果在設計上不應該有電容的位置，記錄曲線上卻出現了電容有效標志，說明這個電容安裝位置不符合規定。

3 實際操作與驗證

3.1 電容失效分析

實際分析機車信號記錄器數據時，可直接將窗口定位在顯示站內股道傳輸曲線上。具體做法是:先快速移動曲線，當看到一段無碼時，結合曲線上的信號機和站名位置標記，就可以認定窗口顯示的是否是站內股道。在確定了分析對象后，再從股道區段曲線的始端到終端，用紅、黃標線分別將所有曲線相鄰突變點間的距離算出，如圖2右下角“光標公里差”顯示的數據就是兩光標之間的距離。然后比對這些數據，符合設計間距的說明補償電容有效，并可以用此間距作為本區段補償電容設計安裝間距的參考;不符合設計間距的為電容有問題。“光標公里差”顯示的數據為90 m，根據設計規則，間距正常，同時曲線上有電容有效標志，可以認定為該段曲線兩端補償電容工作狀態正常。

再看圖3，圖3與圖2為同一股道區段，“光標公里差”顯示的數據為217 m，如果以圖2標線間距90 m作為參考值的話，入口端絕緣節與補償電容C1間距應該為45 m，C1與C2間距為90 m，C2與C3間距也為90 m，3個間距總共225 m，因為機車信號記錄器數據可能存在誤差，所以可近似認為圖3中兩標線間“光標公里差”顯示的217 m即為225 m，也就是說在圖3的紅黃標線之間應設置2個補償電容C1和C2，但記錄曲線上紅黃標線之間沒有出現補償電容有效標志，就可以確定本區段補償電容C1和C2失效。

在確定了股道中電容失效后，還需要明確具體是幾股道。這個問題可借助于TDCS/CTC系統。利用機車信號記錄器數據中記錄的日期、時間和車次號等信息，到TDCS/CTC終端回放站內這個時間段該次列車運行情況，就可以確定補償電容失效的準確股道。

如通過CTC終端回放2011年7月9日12:41，醴陵站K788次列車的運行情況可知，圖3中的異常曲線是醴陵站的4道，而醴陵站4道軌道電路上由4G1和4G2組成，上行進4G時列車先進入4G2。這樣就分析出醴陵站4G2上行入口段C1和C2失效。最后通過現場檢查確認醴陵站4G2區段長度為708 m，設計補償電容安裝間距為88.5 m，設計安裝數量為8個，但4G2實際只安裝了6個補償電容，靠S進站信號機一端220 m范圍內沒有安裝補償電容，即C1和C2補償電容沒有裝。

3.2 電容安裝間距正確性分析

用這種方法不但可以發現電容是否有效，還可以對電容安裝間距是否符合規定進行分析判斷。如向塘站5道入口至C1間距為39 m、C1至C2間距為57 m、C2至C3間距為95 m，考慮到誤差，該區段補償電容間距約為95 m左右，入口至C1間符合半個間距的設計要求，C2至C3間符合一個間距的設計要求，但C1至C2間設計要求是一個間距，而標線記錄的數據約為半個間距，所以判定為C1至C2間電容安裝間距不正確。經現場核對，C1至絕緣節距離48 m，C1至C2間距55.3 m，C1至C2間電容間距安裝不正確。所以該股道的補償電容除C1安裝間距正確外，其余電容安裝間距均不正確。

4 結束語

通過實踐檢驗，利用機車信號數據分析站內側線股道補償電容工作狀態方法，對檢查側線股道補償電容工作狀態具有較強的指導意義，可以替代動態檢測對站內側線股道補償電容進行檢查。經過一段時間的檢驗，發現并核實處理了南昌鐵路局醴陵、橫峰、向塘、新余、宜春等站8處補償電容問題，而且還促進現場舉一反三，克服多處補償電容漏裝問題，取得了良好的效果。然而，通過上述方法雖然從技術上可以解決利用機車信號記錄器數據分析站內側線股道補償電容工作狀態問題，但要完全彌補動態檢測的盲區，使這項工作制度化，還需要做許多細致的管理和技術工作。如怎樣確定動態檢測未覆蓋到的股道數據，怎樣準確得到在本周期內經過了這些股道的機車數據，怎樣規范機車信號記錄器數據轉儲存放等等，這些工作都需要通過建立科學詳細的操作流程，制定合理可行的管理制度來解決，這也將是此項工作發揮實際規模作用需要研究的重點方向。

［1］ 中華人民共和國鐵道部．鐵運［2008］142號．鐵路信號維護規則 技術標準［S］．2008．

［2］ 中華人民共和國鐵道部科學技術司．科技技［2007］205號．無絕緣軌道電路補償電容器技術條件［S］．2007．

［3］ 中華人民共和國鐵道部科學技術司、運輸局．科技運［2008］36號．ZPW-2000系列無絕緣軌道電路技術條件［S］．2007．

［4］ 上海鐵路通信工廠．JT-C系列機車信號車載系統［R］．2007