關于構建客專ZPW-2000A軌道電路有效實訓方法的思考

李雨謙

（北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070）

1 概述

近年來，ZPW-2000A 軌道電路鋪設總長度不斷增加，其中客運專線已超過3 萬km。它具備列車占用檢查、斷軌檢查以及車地通訊等功能。行車密度的不斷加大，列車運行速度的不斷提高，對鐵路一線維護單位提出了更高的要求。因此，現場維護人員如何及時、準確地掌握軌道電路的工作質量，是保障行車安全與效率的關鍵，一直受到鐵路電務領域的廣泛重視，并采取大量物力、人力針對這一問題進行研究。下面對一種軌道電路培訓系統構架及實訓方法進行介紹。

2 ZPW-2000A軌道電路實訓系統架構

ZPW-2000A 軌道電路實訓系統可分為學生實訓執行層和教師培訓管理層，整個系統框架100%還原現場鐵路線路自動閉塞系統設備布置，采用真實信號設備結合軟件系統考核，總體系統結構示意如圖1 所示。

2.1 教師培訓管理層

教師培訓管理層由鐵路信號基礎培訓系統、三維建模授課系統和應急實操考核系統組成。

鐵路信號基礎培訓系統，包含了典型的信號系統培訓案例，案例來源于《鐵路技術管理規程》，由信號系統正常運營場景、典型故障場景和自定義場景組成，有利于幫學生建立鐵路信號系統的框架，為后續深化學習ZPW-2000A 軌道電路作鋪墊。

三維建模授課系統，對ZPW-2000A 軌道電路系統配置、室內外設備構成、信號傳輸通道、工程設計規范及相關接口等進行三維化建模處理，使學員以更為宏觀的角度去熟悉軌道電路大系統，同時通過觀察形象生動的立體模型去配置站內、區間軌道電路結構，貼近現場，身臨其境，仿真現場設備狀態。

理論實操考核系統，實現對ZPW-2000A 軌道電路理論知識掌握程度的考核，設置了包含多種信號設備基礎理論的題庫。教師可以根據實際情況，在教師端軟件設置試卷總分、考試時間、扣分標準，然后同時向多個學生端發送試卷，學員在學生端軟件中點擊按鈕“領卷”，并開始考試。流程如圖2 所示。該考核系統還可以結合系統硬件進行典型故障案例設置，考查學員的應急排除故障能力。

圖2 理論知識考核系統流程圖Fig.2 Flow chart of theoretical knowledge assessment system

2.2 學生實訓執行層

基于真實鐵路線路信號設計規范，建立室外環形接口平臺和室內實訓機柜，如圖3 所示。

其中，整個環形接口平臺，按照20:1 比例進行微縮，為室外鐵路信號設備提供接口，并有如下主要配置。

圖3 室外環形接口平臺和室內實訓機柜示意圖Fig.3 Schematic diagram of outdoor circle interface platform and indoor training cabinet

1）等效鋼軌參數模擬器設置，移頻信號在鋼軌上傳輸的損耗，主要是由于鋼軌電阻和電感。為模擬真實線路軌道鋼軌電氣特性，選取10 cm 小銅鋼軌搭配14 μH 電感，構建等效20 m 真實鋼軌電氣特性的實物單元，可實現鋼軌主軌道、小軌道傳輸電氣參數等效。

2）等效道床電阻切換器設置，在真實鐵路運營線路中，外界環境變化（下雨、線路污染、砂粉、扣件系統絕緣失效等因素）改變道床漏泄程度，會對鋼軌上移頻信號傳輸產生影響。因此，本接口平臺在鋼軌間并聯電阻黑箱，通過按鈕驅動繼電器控制道床電阻，實現模擬0.6 Ω、1 Ω、2 Ω 及∞ Ω道床漏泄情況。

3）室外軌旁信號設備設置。ZPW-2000A 室外軌旁信號設備包含調諧匹配單元（PT）、空心線圈（SVA）和補償電容。按照現場設計布置真實調諧匹配單元、空心線圈，學生可測量“調諧區”的隔離系數、零阻抗、極阻抗及影響諧振槽路的各種因素。

室內實訓機柜是根據現場信號機械室內軌道電路設備通常設置在移頻柜、綜合柜、接口柜的情況而定制，劃分為移頻區、綜合區及監測區域，如圖3所示。

1）ZPW-2000A 軌道電路室內設備設置在移頻區，發送器、接收器和衰耗冗余器安裝在U 型槽內，柜內配線與標準機柜一致；每6 個防雷模擬網絡、2 個分線采集器安裝在一個模網組匣內；軌道繼電器、方向繼電器等放在綜合區的繼電器組合架上。軌道電路通信接口板安裝在通信機籠，與“模擬列控中心”進行通信，給移頻區域的發送器、接收器編碼提供條件。

2）ZPW-2000A 軌道電路子監測設置在監測區域，軌道電路監測系統的安裝軟件為北京全路通信信號研究設計院集團有限公司研發的ZPW-2000A軌道電路監測子系統。該子監測軟件可實現通過CANC 總線與軌道電路通信接口板通信，接收軌道電路設備上傳的各環節模擬量、開關量及通信狀態；通過軟件可查閱實時、歷史曲線和數據、分機狀態和故障報警信息；可導出、導入歷史數據和曲線等。

3）模擬列控中心軟件配置在監測區域，機柜工控機安裝“模擬列控中心”軟件。該軟件可實現通過CAN 總線實時與軌道電路通信接口板（CI-TC2）通信，對軌道電路發送器、接收器等設備進行編碼、解碼（含18 種低頻信息），并接受上傳的設備狀態；對軌道電路區段進行“切換方向”操作等。

3 ZPW-2000A軌道電路實訓核心功能

3.1 培訓學生對軌道電路故障應急排查能力

在構建的ZPW-2000A 軌道電路實訓系統基礎上，可通過以下流程實現對學員應急排查故障能力的考核，如圖4 所示。

圖4 考核系統功能流程圖Fig.4 Flow chart of assessment system functions

考核功能流程說明如下。

1）開始考試

教師通過教師端軟件，設置相應編號的故障點（范圍涉及到室內、室外傳輸通道）以及排故時長、總分、扣分標準（誤操作、漏操作）等，點擊“開始考核”按鈕。

現象：組合架軌道繼電器落下，室內軌道電路衰耗冗余控制器軌道顯示紅燈；ZPW-2000A 軌道電路子監測顯示故障報警信息。

2）考試過程

學生通過學生端軟件開始考試。首先，通過衰耗冗余控制器和軌道繼電器狀態來判斷具體的軌道電路故障區段；其次，調閱ZPW-2000A 軌道電路子監測實時數據表、曲線等，判斷故障點的大致區域；最后，用移頻表在故障區域進行節點電壓、電流測試，找出故障點。

3）結束考試

學生在學生端軟件中輸入查找出的故障點標號，然后在軟件系統中點擊按鈕“修復”。如果軌道繼電器吸起，衰耗器軌道燈變綠，則修復故障成功。整個考試學生的操作記錄、時間都會被傳送到教師機軟件，作為最后成績評估的依據。

教師端設置的故障應根據中國鐵路總公司2017 年5 月頒布的《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）文件來設置，有章可循，避免憑空捏造。

3.2 培訓ZPW-2000A軌道電路調整參考表

ZPW-2000A 軌道電路分為調整、分路兩種狀態。主軌道電路的調整主要是考慮各閉塞分區在載頻、長度一定時，該區段的發送電平大小以及如何跨接封連相應端子，使接收設備工作在所要求的電平量值范圍內。因此，軌道電路調整參考表的規范使用對于軌道電路的穩定安全工作，十分重要。如圖5 所示。

使用軌道電路調整參考表，進行“主軌道”調整，流程如圖6 所示。

3.3 培訓學生對軌道電路傳輸通道配線能力

通過該實訓平臺，學生可以自己動手搭建真實室內、室外設備環境，熟悉軌道電路各環節的設備連接模式。

圖5 軌道電路調整參考表示意圖Fig.5 Schematic diagram of track circuit adjustment reference table

圖6 使用軌道電路調整參考表調整主軌道流程圖Fig.6 Flow chart of adjusting the main track with track circuit adjustment reference table

整個ZPW-2000A 傳輸系統通道分為室內、室外部分，如圖7 所示。

為方便訓練學員進行配線練習，本室內實訓機柜將室內設備間連線、繼電器接點跳線集成到一塊端子面板上，學員通過提供的標準配線圖，在配線端子面板上進行跳線。

圖7 ZPW-2000A傳輸系統通道配線圖Fig.7 Wiring diagram of ZPW-2000A transmission system channel

通過室內配線熟悉移頻信號傳輸通道如圖8所示。

圖8 室內配線移頻信號傳輸通道圖Fig.8 Frequency shift signal transmission channel diagram for indoor wiring

從此系統可以熟悉從發送器、衰耗冗余控制器、發送端防雷模擬網絡、接收端防雷模擬網絡、衰耗冗余控制器最后到接收器的接口部分。

通過室外配線熟悉軌道電路調諧區構成如圖9所示。

圖9 室外配線調諧區構成圖Fig.9 Tuning zone composition diagram for outdoor wiring

從此系統可熟悉從數字屏蔽電纜（SPT）、調諧匹配單元（PT）、鋼軌 、若干補償電容、空心線圈（SVA）到鄰區段調諧匹配單元（PT）的過程。

4 總結

加強一線維護單位的業務素養，改善培訓模式是鐵路一線維護單位防患于未然的有效方法。本文提出構建的ZPW-2000A 軌道電路實訓系統，其考核方式，涵蓋了真實信號設備，同時在室外接口平臺、室內實訓機柜的基礎上讓學員學習、訓練整個軌道電路系統的工作原理、設備調試以及故障排除，貼近現場實際，能準確的定位培訓目的，指導了未來培訓方向，為一線維護單位提供了思路。