ZPW-2000K軌道電路補(bǔ)償電容相關(guān)問題研究

龍真真，王銳東，劉鴻恩

（1.湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽 421002；2.華東交通大學(xué)，江西 南昌 330013）

0 引 言

ZPW-2000K軌道電路是ZPW-2000系列的一種，主要運(yùn)用于無絕緣軌道電路區(qū)段。ZPW-2000系列軌道電路是我國區(qū)間軌道電路的主流制式，充分吸收了UM71的技術(shù)優(yōu)勢，同時(shí)根據(jù)我國的鐵路路情進(jìn)行了重大的技術(shù)創(chuàng)新。補(bǔ)償電容是ZPW-2000K軌道電路的重要室外設(shè)備，在延長軌道電路的有效傳輸長度上發(fā)揮了重要作用。因此，本文將分析與探討補(bǔ)償電容的作用、設(shè)置、故障現(xiàn)象以及處理等問題。

1 補(bǔ)償電容的補(bǔ)償原理、作用與設(shè)置

1.1 補(bǔ)償電容補(bǔ)償原理

鋼軌的性質(zhì)是感性加純阻，因此在傳輸過程中能量損耗較大，而補(bǔ)償電容的容性恰好可以抵消鋼軌的感性。當(dāng)電感和電容發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)，會(huì)使鋼軌趨于純阻性，相當(dāng)于減少了鋼軌的阻抗，減少了損耗就，延長了軌道電路的有效傳輸長度。補(bǔ)償電容器的補(bǔ)償原理如圖1所示。

圖1 補(bǔ)償電容器的補(bǔ)償原理

一般而言，電容的配置同載頻頻率、道碴電阻、機(jī)車信號短路電流、列車分路等都有相互關(guān)系。在感性阻抗一定的情況下，頻率越高，阻抗越大，反之亦然；而在容性阻抗一定的情況下，頻率越高，阻抗越小，頻率越低，阻抗越大；即在感性阻抗一定的情況下，采用小容量電容的高頻信號和采用大容量電容的低頻信號將會(huì)獲得同樣的傳輸環(huán)境。結(jié)合二者綜合考慮，在通道長度、載頻頻率一定的情況下，為了獲得綜合性能最優(yōu)的通道傳輸性能，給相對高頻信號加裝小容量電容，而給相對低頻信號加裝大容量電容。ZPW-2000A的信息幅值Uin同傳輸距離L和電容Cn分布存在圖2所示的關(guān)系。

1.2 補(bǔ)償電容的作用

圖2 ZPW-2000A信息幅值與傳輸距離及電容分布關(guān)系

補(bǔ)償電容主要用來補(bǔ)償鋼軌的感性，起到減少衰耗、延長軌道電路傳輸長度的目的。經(jīng)過補(bǔ)償電容補(bǔ)償后的鋼軌呈現(xiàn)純阻性，提高了軌道電路的傳輸性，保證了軌道電路入口處的有效信干比，從而改善了機(jī)車和接收器的工作條件。加裝補(bǔ)償電容能有效檢查鋼軌的斷軌情況。

1.3 補(bǔ)償電容的設(shè)置

補(bǔ)償電容的數(shù)量、容值以及設(shè)置方法需滿足一定的要求。補(bǔ)償電容的容量根據(jù)軌道電路載頻的不同有所區(qū)別，補(bǔ)償電容的數(shù)量按照軌道電路的長度確定。為達(dá)到最理想的傳輸效果，補(bǔ)償電容的容量設(shè)置如表1所示。

補(bǔ)償電容的安裝一般按“等間距法”，中間按全步長、兩端按半步長設(shè)置，如圖3所示。對于站內(nèi)軌道電路電碼化區(qū)段，按每隔100 m設(shè)置一個(gè)，不足100 m按100 m計(jì)算，具體安裝間距按實(shí)際長度除以補(bǔ)償電容數(shù)量計(jì)算[1]。

2 電容失效引起的軌道電路故障

電容失效引起的軌道電路故障主要表現(xiàn)為：當(dāng)軌道空閑時(shí)，衰耗盤“軌道占用”指示燈亮紅燈，即軌道空閑卻顯示占用狀態(tài)。

表1 補(bǔ)償電容器容量值設(shè)定

查找故障點(diǎn)時(shí)，用移頻表測量衰耗盤上的“軌出1”和“軌出2”插孔，觀察測量值與正常值的區(qū)別。如果是電容失效，一般測得“軌出1”電壓比正常值低30 mV，“軌出2”電壓比正常值高20 mV；如果是電容失效，則用電流鉗測試第5個(gè)電容連接線時(shí)沒有電流讀數(shù)，用錘子敲打電容連接線塞釘，電流不穩(wěn)定，時(shí)有時(shí)無。電容失效時(shí)，主軌/小軌電壓變化如表2所示。參照數(shù)據(jù)，有助于精確查找失效電容。

圖3 補(bǔ)償電容器的設(shè)置

表2 電容失效主軌/小軌電壓變化表

表3 模擬室外補(bǔ)償電容斷線后測試數(shù)據(jù)

3 補(bǔ)償電容失效的分析方法

結(jié)合軌道電路的主軌道電路、小軌道電路以及相鄰軌道電路接收的電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，大概有以下幾種可能。

（1）如果主軌道電路電壓下降到50 mV或小軌道電路電壓變化在10 mV以上，則可判斷為補(bǔ)償電容失效。

（2）如果主軌道電路電壓下降，同時(shí)小軌道電路電壓下降更多，則可判斷為補(bǔ)償電容可能存在失效。

（3）如果主軌道電路電壓下降，小軌道電路電壓有明顯上升，則可判斷為靠近發(fā)送端的電容可能存在失效，且小軌道電路電壓上升幅度越大，說明越靠近發(fā)送端。

（4）如果主軌道電路電壓下降較大，本區(qū)段小軌道電路電壓變化不大，同時(shí)接收到的鄰區(qū)段軌道電路小軌道電壓上升，則可判斷為靠近接收端的電容可能存在失效，且越靠近接收端影響越大。有的軌道電路區(qū)段個(gè)別電容斷線后只影響小軌道電路未影響到主軌道電路，有個(gè)別電容斷線后只影響到主軌道電路未影響到小軌道電路。發(fā)現(xiàn)主軌道電路或小軌道電路讀數(shù)有變化時(shí)，要對區(qū)段內(nèi)的電容進(jìn)行容值測試，確保容值不超過規(guī)定的范圍[2]。

電容斷線后，主軌道電路和小軌道電路變化的幅度與區(qū)段軌道電路長度及載頻類型等有關(guān)。模擬室外補(bǔ)償電容斷線后測試的數(shù)據(jù)如表3所示。

4 結(jié) 論

補(bǔ)償電容是軌道電路重要的室外組成部分。補(bǔ)償電容的好壞直接影響軌道電路的性能和行車的效率與安全性。因此，鐵路電務(wù)維修人員必須熟練掌握其相關(guān)技能和技巧，以共同構(gòu)建和諧安全的鐵路交通系統(tǒng)。