長(zhǎng)區(qū)段電碼化補(bǔ)償電容優(yōu)化設(shè)置方案的研究

榮 健

（中鐵通信信號(hào)勘測(cè)設(shè)計(jì)（北京）有限公司，北京 100036）

新建鐵路玉林至鐵山港線工程，主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為國(guó)鐵I級(jí)、單線、半自動(dòng)閉塞、速度目標(biāo)值為160 km/h；按照相關(guān)技術(shù)規(guī)定，應(yīng)設(shè)置雙接近區(qū)段。經(jīng)牽引計(jì)算，接近區(qū)段軌道電路長(zhǎng)度為1 500 m，設(shè)計(jì)方案采用25 H z相敏軌道電路疊加ZPW-2000（UM）系列電碼化技術(shù)方案。依據(jù)原鐵道部審查通過(guò)的電碼化技術(shù)方案，在每100 m并聯(lián)33 μF電容、最小道床電阻為1 Ω.km時(shí)，電碼化時(shí)軌道電路最大長(zhǎng)度為1 300 m。然而此次新建鐵路玉林至鐵山港線工程的所有車站接近區(qū)段軌道電路長(zhǎng)度達(dá)到1 500 m，如采用原電碼化技術(shù)方案，必須相應(yīng)增加分割設(shè)備，從而使工程投資加大。結(jié)合本次工程項(xiàng)目開(kāi)展，出于減少工程投資，不分割1 500 m軌道電路的目的，相應(yīng)開(kāi)展對(duì)長(zhǎng)區(qū)段電碼化補(bǔ)償電容的優(yōu)化設(shè)置方案研究，以適應(yīng)最小道床電阻為1 Ω.km，電碼化時(shí)軌道電路最大長(zhǎng)度為1 500 m的技術(shù)要求。

1 研究方案確定

1.1 明確該工程項(xiàng)目接近（長(zhǎng)）區(qū)段電碼化技術(shù)條件

1）鋼軌阻抗標(biāo)準(zhǔn)，如表1所示;

2）機(jī)車信號(hào)最小入口電流標(biāo)準(zhǔn)，如表1所示;

表1 鋼軌阻抗及機(jī)車信號(hào)最小入口電流標(biāo)準(zhǔn)

3）道床電阻Rd=1.0～∞ Ω.km;

4）使用的發(fā)送設(shè)備為UM 71、ZPW-2000A、MPS-2000G發(fā)送器;

5）分路電阻Rf=0.15 Ω；

6）軌道電路長(zhǎng)度為1 500 m；

7）電纜采用SPTYW PA 23、SPTYW PL23，電纜長(zhǎng)度為4 000 m；

8）機(jī)車信號(hào)設(shè)備采用LSK列車控制系統(tǒng)以及通用型機(jī)車信號(hào)設(shè)備；

9）軌道電路采用97型或改進(jìn)型25H z相敏軌道電路；

10）采用25H z相敏軌道電路四線制疊加ZPW-2000（MU）電碼化（送、受電端疊加）；

11）載頻頻率為1 700、2 000 Hz；

12）接近區(qū)段為交流電氣化區(qū)段。

1.2 主要研究?jī)?nèi)容、技術(shù)關(guān)鍵

長(zhǎng)區(qū)段軌道電路（1 500 m）電碼化補(bǔ)償電容的優(yōu)化設(shè)置方案如下。

1）補(bǔ)償電容的計(jì)算

根據(jù)UM 71等移頻信號(hào)在軌道電路中的傳輸特性，軌道并聯(lián)補(bǔ)償電容可以增加軌道電路的長(zhǎng)度，提高軌道電路的故障-安全性能。補(bǔ)償電容容量與鋼軌一次參數(shù)、道床電阻、補(bǔ)償電容之間距離、信號(hào)頻率等有關(guān)。試驗(yàn)前通過(guò)程序計(jì)算出最佳補(bǔ)償電容值。

2）補(bǔ)償電容的選擇

通過(guò)理論計(jì)算、分析和測(cè)試，確定每100 m并42 μF或每50 m并33 μF兩種軌間電容方式最佳，后者需要較多的電容數(shù)量，且相應(yīng)工程施工量加大。對(duì)兩種方式分別進(jìn)行試驗(yàn)，為節(jié)約工程投資，主要推薦每100 m并42 μF電容方式，因此需要定制42 μF電容。每100 m并42 μF電容布置如圖1所示。

3）42 μF 電容的試制

42 μF與33 μF電容屬同一系列，具有相同的性能和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，因此在提出技術(shù)要求后，委托專業(yè)廠家生產(chǎn)，研制試驗(yàn)中共定制16個(gè)。

2 室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)試

2.1 軌道電路疊加電碼化室內(nèi)試驗(yàn)及計(jì)算

2.2.1 電碼化試驗(yàn)電路

電碼化試驗(yàn)電路如圖2所示。

2.2.2 軌道電路各項(xiàng)器材參數(shù)計(jì)算（數(shù)值較多，詳見(jiàn)研制報(bào)告，此處略）

1）室內(nèi)軌道模擬盤重新調(diào)整、測(cè)試

根據(jù)鋼軌阻抗標(biāo)準(zhǔn)，室內(nèi)試驗(yàn)前對(duì)以往使用的試驗(yàn)測(cè)試軌道模擬盤進(jìn)行復(fù)測(cè)、調(diào)整和準(zhǔn)確測(cè)試，使其符合試驗(yàn)要求。

2）BEX-600/25扼流變壓器A參數(shù)UM 71測(cè)試BEX-600/25扼流變壓器是改進(jìn)型25 H z相敏軌道電路的主要器材，以“三電壓表法”為基礎(chǔ)測(cè)試扼流變壓器的開(kāi)路、短路電壓。根據(jù)上述電壓數(shù)據(jù)運(yùn)用專業(yè)程序計(jì)算出BEX-600/25扼流變壓器A參數(shù)值。

3）電化HBP-A匹配盒變壓器UFLB（6：1）A參數(shù)計(jì)算

采用上述同樣方法計(jì)算出變壓器UFLB A參數(shù)值。

4）電化站內(nèi)防雷匹配組合中變壓器U FLB1的A參數(shù)計(jì)算

5）非電化變壓器UFLB（12：1）A參數(shù)計(jì)算

2.2 室內(nèi)模擬盤軌道電路疊加ZPW-2000系列電碼化試驗(yàn)

軌道100 m并42 μF電碼化測(cè)試如下。

1）電化區(qū)段改進(jìn)型25 H z相敏軌道電路疊加ZPW-2000A電碼化測(cè)試

2）電化區(qū)段97型25 H z相敏軌道電路疊加ZPW-2000A電碼化測(cè)試

3）非電化區(qū)段25 H z相敏軌道電路疊加ZPW-2000A電碼化測(cè)試

4）25 Hz相敏軌道電路器材對(duì)電碼化的影響

通過(guò)上述軌道100 m并42 μF電碼化室內(nèi)試驗(yàn)，分別整理出測(cè)試結(jié)果。（測(cè)試數(shù)值較多，詳見(jiàn)課題研制報(bào)告，此處略）。

經(jīng)檢驗(yàn)其結(jié)果表明，對(duì)1 700、2 000、2 300、2 600 H z 4種頻率均滿足技術(shù)條件要求（道床電阻1.0～∞ Ω.km），軌道電路長(zhǎng)度可達(dá)到1 500 m。

2.3 發(fā)送電平及降低入口電流調(diào)整表

為了適應(yīng)軌道電路電碼化調(diào)整及維護(hù)的需要，根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果并結(jié)合工程設(shè)計(jì)，相應(yīng)編制了發(fā)送電平調(diào)整表及降低入口電流調(diào)整表。

2.4 25 Hz相敏軌道電路測(cè)試

長(zhǎng)區(qū)段軌道電路疊加ZPW-2000系列電碼化試驗(yàn)的基本前提，是保證25 H z相敏軌道電路檢查列車占用狀態(tài)的安全、可靠和有效，電碼化器材不能影響軌道電路的安全、正常工作。因此在電碼化試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，再次進(jìn)行接近區(qū)段改進(jìn)型25 H z相敏軌道電路試驗(yàn)，主要試驗(yàn)條件分成電化區(qū)段及非電化區(qū)段；有電碼化時(shí)及無(wú)電碼化時(shí)；軌道電路長(zhǎng)度分別為 1 200、1 300、1 400、1 500、1 600、1 700 m；道床電阻Rd分別為 1、1.5 Ω.km和∞ Ω.km；軌道電路工作狀態(tài)分別為調(diào)整、送分、受分。

在上述條件下，測(cè)試完成軌道繼電器電壓、失調(diào)角、最大分路電阻，均符合軌道電路安全、正常工作的要求。

3 研制成果應(yīng)用

經(jīng)過(guò)對(duì)兩種軌間并電容方式（即每100 m并42 μF和每50 m并33 μF）進(jìn)行的多次試驗(yàn)，取得寶貴的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。結(jié)合工程設(shè)計(jì)，編制了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)定型圖，同時(shí)為方便現(xiàn)場(chǎng)施工、調(diào)試，還編制了相應(yīng)開(kāi)通說(shuō)明。

4 經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益分析

通過(guò)開(kāi)展專項(xiàng)課題研究，長(zhǎng)區(qū)段軌道電路疊加ZPW-2000系列電碼化的研制成果應(yīng)用于新建鐵路玉林至鐵山港線工程，實(shí)現(xiàn)了避免增加分割、減少軌道電路機(jī)械絕緣節(jié)數(shù)量，達(dá)到減少軌道電路（含電碼化）設(shè)備器材的目的，有效節(jié)省了工程投資。由于絕緣節(jié)的減少，對(duì)機(jī)車車輛輪對(duì)的磨損減少，也有利于機(jī)車車輛維護(hù)。項(xiàng)目成果推廣后，可有效降低工程造價(jià)及運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)，成果顯著，具有明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

5 結(jié)論和建議

此次長(zhǎng)區(qū)段電碼化補(bǔ)償電容的優(yōu)化設(shè)置方案專項(xiàng)課題研究。通過(guò)結(jié)合新建鐵路玉林至鐵山港線工程項(xiàng)目施工設(shè)計(jì)，以改變補(bǔ)償電容值為目標(biāo)開(kāi)展相關(guān)研究及試驗(yàn)，對(duì)與本課題技術(shù)條件有關(guān)的電氣化區(qū)段及非電化區(qū)段均進(jìn)行了相應(yīng)試驗(yàn)。目前已經(jīng)完成室內(nèi)試驗(yàn)環(huán)節(jié)，取得大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并取得階段性成果，完成了課題研究和器材開(kāi)發(fā)，達(dá)到在最小道床電阻為1 Ω.km時(shí)，25 H z相敏軌道電路疊加ZPW-2000（UM）系列電碼化技術(shù)方案下，軌道電路長(zhǎng)度為1 500 m（不加分割）的設(shè)計(jì)技術(shù)要求。研究成果可行性強(qiáng)，技術(shù)創(chuàng)新，有效降低工程造價(jià)及運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本，經(jīng)濟(jì)效益顯著，其成果亦可供今后類似的工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目參考。

目前，由于新建鐵路玉林至鐵山港線工程尚未竣工交付，該項(xiàng)研究成果正等待主管部門擇時(shí)安排開(kāi)展“兩站一區(qū)間”現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，以便于驗(yàn)證室內(nèi)研制成果、發(fā)現(xiàn)應(yīng)用中的問(wèn)題并進(jìn)一步改進(jìn)完善，促使該項(xiàng)研究成果在今后工程項(xiàng)目中得到廣泛的推廣及應(yīng)用。

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