ZPW-2000A智能診斷系統在佛肇城際肇慶站的運用探討

邱小燕

(中國鐵路廣州局集團有限公司肇慶信號水電段，廣東肇慶 526000)

隨著國內鐵路運輸事業不斷發展，ZPW-2000A型無絕緣軌道電路在高速、客運專線及普速鐵路上得到廣泛運用。ZPW-2000A 軌道電路使用音頻模擬信號進行列車的占用檢查和發碼，從室內到室外的整個傳輸系統中分布電感、電容，設備數量多、設置分散，傳輸通道復雜。當出現故障時，維護人員難以在短時間內憑經驗或者數據準確、直觀的判斷故障范圍，故障延時長，嚴重影響運輸效率。

為解決ZPW-2000A 軌道電路軌旁設備故障時，診斷定位困難造成的勞動強度高、運維效率低等問題，2019 年初，北京全路通信信號研究設計院集團有限公司在佛肇城際肇慶站進行試點。一是改進軌旁設備，采用ZPW·PTX 信息調諧匹配單元替代原有ZPW·PT 調諧匹配單元；二是完善ZPW-2000A 軌道電路室內監測點，符合《鐵路信號集中監測系統技術條件》（運基信號[2010]709 號）要求；三是增加室內智能診斷主機和軟件，軟件報警邏輯和定位功能滿足《ZPW-2000 區間軌道電路室外監測及診斷系統暫行技術條件》（TJ/DW 197-2017）11 段故障定位要求。系統故障定位示意，如圖1 所示，為驗證系統智能診斷的準確性，開展了現場測試和驗證。

1 現場測試

1.1 測試目的

現場測試目的是當軌道區段出現電壓、電流值異常變化或出現異常紅光帶時，驗證智能診斷終端模擬量參數是否發生變化，系統能否根據變化參數給出報（預）警信息，且報警信息故障診斷定位是否準確，給出的維修建議是否科學有效，對軌道電路故障是否能實現11 段定位。

1.2 測試方法

采用的基本方法是天窗時間選取一個軌道電路區段（1137AG），對軌道電路傳輸通道各關鍵點做模擬條件，模擬軌道電路11 個區域短路或開路故障，觀察智能診斷終端模擬量參數變化情況和診斷終端故障定位情況，并與實際測試數據和人工故障診斷定位進行對比，驗證系統診斷定位和維修意見的準確性、智能性和科學性。

1.3 測試案例及結果

現場測試選取19 個典型場景，分別對智能診斷終端在室內發送端方向切換電路，發送端模擬網絡，接收端調諧匹配單元鋼軌引接線等11 個區域定位功能進行驗證。測試項目及結果如表1 所示。

1.4 測試場景舉例

場景1：斷開室外電纜盒電纜；診斷主機報警名稱為室外發送端電纜通道異常，建議檢查室外發送端電纜2 ～4 km（或調諧匹配單元）開路；報警界面顯示如圖2 所示，故障區域定位及維修建議如圖3 所示。

場景2：短路主軌軌面，診斷主機報警名稱為室外主軌線路異常。故障區域定位及維修建議如圖4所示。

場景3：開路接收端調諧匹配單元V1、V3；診斷主機報警名稱為室外接收端傳輸通道異常；故障區域定位及維修建議如圖5 所示，故障前后數據對比如表2 所示。

表1 測試項目及結果Tab.1 Test items and results

圖2 診斷終端報警界面顯示Fig.2 Display of alarm interface of diagnostic terminal

2 測試結果分析

2.1 ZPW·PTX信息調諧匹配單元優勢分析

采用ZPW·PTX 信息調諧匹配單元替代原有ZPW·PT 調諧匹配單元，新型調諧匹配單元采用絕緣性能更強的安裝板和絕緣性能更高的瓷柱端子，內部采用CBB 聚丙烯薄膜電容替代4 700 μF 電解電容，損耗小、高低溫容值穩定性好、使用壽命長，并灌封于設備內部，有效提高電容可靠性和箱盒防水、防潮性能，降低軌旁設備故障率。

圖3 場景1診斷終端故障區域定位及維修建議Fig.3 Fault location andmaintenance suggestion of diagnostic terminal of Scenario 1

圖4 場景2診斷終端故障區域定位及維修建議Fig.4 Fault location andmaintenance suggestion of diagnostic terminal of Scenario 2

內置可拆卸的室外采集分機和閉環式電流傳感器，可拔插，解決傳統室外監測安裝空間和固定問題；現場施工只需增加兩根電力載波配線，相對傳統室外監測而言，取消防雷模塊施工配線，減少采集配線，降低施工難度，并實現了防雷單元在線劣化檢查。

圖5 場景3診斷終端故障區域定位及維修建議Fig.5 Fault location and maintenance suggestion of diagnostic terminal of Scenario 3

表2 故障前后數據對比Tab.2 Comparison between data before and after breakdown

采集分機配置工作通過手持終端采用無線方式完成，無需開箱配線，后期可維護性和可升級性增強，可增加受端電纜故障位置判斷、鋼軌斷離判斷等技術難度高的功能，實現診斷區域數量遠超11 段。

2.2 智能診斷功能測試分析

肇慶站ZPW-2000A 軌道電路智能診斷系統通過對室內軌道電路維護終端和室外ZPW·PTX 上傳的數據進行實時監測、邏輯判斷、綜合分析和處理，當判斷軌道區段出現電壓、電流值異常變化或出現異常紅光帶時，啟動故障診斷算法邏輯，對故障點進行11 段定位，并向控顯設備輸出報警信息、故障診斷結果和維修處理建議，故障數據對比清晰、定位故障區域準確，維修處理意見科學，符合《TJ/DW 197-2017 ZPW-2000 區間軌道電路室外監測及診斷系統暫行技術條件》（鐵總運[2017]94 號）11段故障定位要求。

2.3 改進建議

室外發送端電纜通道異常，目前能定位到室外發送端電纜2 ～4 km 短路或開路故障，建議優化軟件配置和算法，提高定位精度，指導現場精準維修。

主軌線路異常不能區分軌面短路或開路故障，建議通過增加監測項等技術手段，對短路和開路故障進行區分。

完善系統監測和智能診斷功能，建議對工電結合部和外部環境監測、診斷功能進行補強，增加機械絕緣節破損、鋼軌開短路及位置、雷電侵害等智能診斷報警。提高設備免維護能力，降低維護人員工作強度，實現軌道電路從故障修到狀態修的轉變。

3 結束語

肇慶站ZPW-2000A 軌道電路室外監測和智能診斷系統完善監測數據采集，實現區間軌道電路數據的實時監測和傳輸通道標準11 段的故障報（預）警功能，并增加防雷單元在線劣化檢查功能，有效提高區間設備故障定位的準確度，縮短故障處理時間，并可根據設備狀態開展預防修、針對修和狀態修。同時提升了設備維護、維修效率，在日常維護、故障排查過程中發揮了重要作用，改進后的ZPW·PTX 有效提高了軌旁設備的可靠性、智能化和耐用性，具有極大的推廣使用空間。