ZPW-2000A軌道電路接收調諧單元開路故障分析及處理

方升煒 上海鐵路局電務處

ZPW-2000A軌道電路接收調諧單元開路故障分析及處理

方升煒 上海鐵路局電務處

結合ZPW-2000A軌道電路接收端調諧單元開路典型故障案例，介紹ZPW-2000A軌道電路電氣絕緣節原理，剖析接收端調諧單元開路故障現象、原因，提出處理措施，為同類故障及時查明原因和應急處置提供參考。

ZPW-2000A；軌道電路；調諧單元；開路故障

ZPW-2000A無絕緣軌道電路將軌道電路分為主軌道電路和調諧區小軌道電路兩部分。調諧區小軌道電路將相鄰兩個軌道電路電氣隔絕，實現電氣絕緣節的作用。調諧區小軌道電路一般由調諧單元（客專ZPW-2000A中與匹配變壓器合并為調諧匹配單元）、空心線圈和區段內的鋼軌組成。與機械絕緣節類似，電氣絕緣節相關設備不良也是容易導致軌道電路發生故障的重要因素，因此電氣絕緣節設備的維護顯得尤為重要。

1 典型案例

2016年5 月16日11：34，某區間(采用ZPW-2000A無絕緣軌道電路)12594G出現“紅光帶”故障，工務部門檢查線路設備正常，電務檢查處理后于14：05恢復設備正常使用。

1.1 處理經過

通過對室內設備進行測試并調閱監測系統發現，12594G的“主軌”接收電壓為355 mV，而平時電壓為500 mV左右，且故障時電壓曲線出現異常波動（見圖1），同時其“小軌”電壓基本不變。

圖1 12594G“主軌”接收電壓曲線圖

測試12594G的“XGJ”，發現無電壓（正常狀態不小于20 V）。再利用監測系統檢查12594G前方區段12580G的“小軌”電壓，發現12580G“小軌”電壓為220 mV,其平時電壓為140 mV左右，上升了57%，且在故障發生前的11：32左右出現逐漸升高趨勢，達到300 mv（監測設置的上限）時突降為0 mV，在0 mV狀態維持25 s左右以后基本恢復正常。又經過45 s左右，12580G“小軌”電壓開始逐漸上升，1分多鐘后升到220 mV保持穩定（見圖2）。

圖2 12580G“小軌”電壓曲線圖

再利用監測系統觀察12580G的“主軌”電壓，發現12580G“主軌”電壓為1 100 mV,其平時電壓為480 mV左右，上升了129%（見圖3）。進一步測量發送與接收端相關數據后，判斷12594G軌道電路“紅光帶”故障的原因在于室外接收端設備不良。

圖3 12580G“主軌”電壓曲線圖

故障應急處理人員攜帶備品調諧單元（型號：ZPW.P-2000）、等阻線等材料以及所需工具趕赴室外區間設備現場進行檢查處置。經故障應急處理人員現場檢查測試，發現12580G接收端調諧單元斷線，更換調諧單元后12594G軌道電路“紅光帶”消失。進一步檢查測試后設備恢復正常使用，故障處理完畢。

1.2 原因分析

從故障處置情況看，造成12594G軌道電路“紅光帶”故障的直接原因是其與鄰區段12580G的調諧區設備不良，鄰區段的接收端調諧單元斷線。故障區段設備示意圖見圖4。

圖4 故障區段設備示意圖

出現本區段“主軌”電壓降低、鄰區段“小軌”電壓上升57%、鄰區段“主軌”電壓上升129%、鄰區段接收“主軌”和“小軌”的載頻發生異變的原因如下：

從調諧區軌道電路原理來看：12594G的主軌道電路發送端通過調諧單元（主要器材為電感和電容）將信號發送到主軌道電路和小軌道電路，此時12594G發送端的調諧單元對于本區段的頻率構成并聯諧振，呈現“極阻抗”狀態。對于12580G的頻率為串聯諧振，呈現“零阻抗”狀態，阻止12580G的信號進入12594G區段。同時，12580G接收端的調諧單元對于本區段的頻率構成并聯諧振，呈現“極阻抗”狀態。對于12594G的頻率為串聯諧振，呈現“零阻抗”狀態，阻止12594G的信號進入12580G區段。

本次故障中，由于對12594G應該呈現“零阻抗”、對12580G應該呈現“極阻抗”的調諧單元（12580接收端）發生了斷線開路的問題，破壞了原有狀態，對于12580G頻率信號阻抗降低，對于12594G頻率信號阻抗升高，降低了12594G與12580G的信號隔離性能，導致兩個相鄰軌道電路區段出現信號越界傳輸，由此出現了圖2、圖3展示的軌道電路特性變化曲線以及接收載頻的異變，在更換12580G接收端調諧單元后設備恢復正常使用。

1.3 存在問題

從本次故障情況看，從故障發生到處理完畢，一共耗時2 h31 min，對鐵路運輸帶來較大干擾，主要存在四個方面問題。

一是設備故障應急處理時間較長。雖然存在區間設備距離應急值守點距離較遠的客觀情況，趕赴現場途中耗費了較多時間，但是另一方面在判斷故障點的過程中也耗費了較多時間，存在應急處理人員缺乏同類問題處理經驗、對設備性能狀態掌握不夠熟悉等問題。

二是調諧單元產品質量和施工質量需改進。檢查故障器材發現，存在配線端子銹蝕、接配線施工工藝標準不高等問題。從設備原理看，由于接收端對小軌道電路頻率信號呈現“零阻抗”，阻抗低，信號電流較大，因此對于相關連接部件的質量要求高，在配線端子銹蝕、接配線施工工藝標準不高等情況下，加上軌旁設備受到列車運行沖擊振動，容易發生斷線開路故障。

三是設備關鍵部位的維修整治需加強。日常巡視檢修過程中對區間無絕緣軌道電路調諧區設備維修整治不夠重視，關鍵部位維修整治不夠到位。

四是監測監控功能不夠完善。監測系統在出現本區段“主軌”電壓降低、鄰區段“小軌”和“主軌”電壓異常上升（尤其是主軌電壓明顯上升）、鄰區段接收“主軌”和“小軌”載頻發生異變等情況時未能及時有效地為應急人員提供報警或提示，其功能有待進一步完善。

2 對策措施

針對存在問題，采取如下措施加以整治：

2.1 提高ZPW-2000A軌道電路應急處理能力

一是加強對ZPW-2000A軌道電路知識的學習培訓，重點了解掌握調諧區設備構成、原理和作用，弄清“主軌”和“小軌”之間的關系。二是通過對案例的學習，了解掌握在調諧區設備出現開路（如本案例）、短路（短路時相鄰區段軌出電壓同時出現較大幅度下降、其中一個區段發送端電纜側電壓升高，原理同上）情況下相關部位電壓變化情況，及時判斷找準故障部位，努力縮短故障延時。三是在遠端區間設備、長大橋隧內的設備出現設備故障時，運用登乘動車組、機車或旅客列車等方式及時投送應急搶險人員，增強應急能力，縮短途中用時。

2.2 協調改進產品質量和施工質量

一是將調諧單元配線端子銹蝕、接配線施工工藝標準不高等問題通報相關設備供應商，由其從源頭上優化產品設計、針對性改進產品質量，消除“先天不足”因素。二是建立健全產品質量信譽評價機制，運用信譽評價、通報考核等手段和方式，倒逼設備供應商主動加強產品質量問題研究攻關，切實提高產品源頭質量。三是加強施工期間的協調配合，提高施工質量標準和工藝標準，嚴格施工質量監督，消除施工質量隱患。

2.3 加強設備關鍵部位維修整治

一是組織做好調諧區設備基礎的固定和硬化工作，減少因震動等外部因素對設備使用可靠性的影響。二是在日常維修工作中，高度重視區間調諧區設備的維修，對于外部連接端子等部位加強檢查和整修，及時消除質量隱患。三是將調諧區設備的檢查整治納入軌道電路年度和季節性檢查整治的重點項目，定期組織開展隱患檢查整治，及時整治克服設備質量問題，提高運用質量。

2.4 進一步強化設備監測監控 一是用好既有監測監控系統，加強軌道電路設備運用質量的巡視檢查，強化變化趨勢的觀察和研究分析，及早發現并處理設備運用質量隱患，防范設備故障。二是根據案例信息，確定監測報警界限，在出現本區段“主軌”電壓降低、鄰區段“小軌”和“主軌”電壓異常上升、鄰區段接收“主軌”和“小軌”載頻發生異變等情況時及時給出報警信息，為應急人員處理設備故障提供有效幫助。三是優化完善監測系統功能，利用監測采集到的各類信息，在故障部位的智能化診斷、監測報警信息及時傳達到相關層級管理和作業人員以便及時應急處置等方面加強研究和運用，為日常維修和應急處置提供更及時、準確、有效的保障。

[1]中國鐵路總公司.鐵總運［2015］322號.高速鐵路信號維護規則［S］.北京：中國鐵道出版社.2016.

[2]中國鐵路總公司.鐵總運［2015］238號.普速鐵路信號維護規則［S］.北京：中國鐵道出版社，2016.

[3]中國鐵路總公司.ZPW-2000A型無絕緣移頻自動閉塞系統［J］.北京：中國鐵道出版社.2013.

責任編輯：許耀元 竇國棟

來稿日期：2016-08-10