ZPW-2000系列無絕緣軌道電路繼電接口電子化探討

李文濤，陽 晉，裘志彬

（1．中國國家鐵路集團有限公司工電部，北京 100844；2．北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070；3．中國鐵路北京局集團有限公司，北京 100038）

1 概述

隨著鐵路信號系統及信息技術的發展，信號控制系統的集成化、電子化已成為趨勢。ZPW-2000系列移頻軌道電路是目前國內自動閉塞的主要制式，部分外部接口仍采用繼電方式，如：方向切換電路、軌道繼電器。此外，當前存在方向切換繼電器無法改方時，會切換回原方向，故障持續時間短，同時由于方向電路中的接點與軌道電路傳輸通道中的接點不同，方向電路中接點出現接觸不良故障時，軌道電路電壓不會出現任何變化，這就導致現場故障排查難度大，影響時間長。為避免該類故障再次發生，2019年中國國家鐵路集團有限公司（簡稱國鐵集團）發布 “關于優化列控中心方向電路提高設備工作可靠性的通知”（工電通號電[2019]57號），要求實施列控中心方向電路并聯冗余接點方案。同時為從源頭上杜絕此類故障發生，該通知還要求“加快推進全電子軌道電路研發”。

因此，針對上述情況有必要對ZPW-2000系列無絕緣軌道電路繼電接口運用現狀及電子化對策進行分析和探討。

2 現狀分析

目前，ZPW-2000系列無絕緣軌道電路有兩種編碼控制方式：一是通過CAN通信接收編碼信息的通信控制方式；二是通過DC 24 V方式接收編碼信息的繼電控制方式。兩種控制方式下，方向切換電路及其繼電器、軌道繼電器既參與軌道電路系統功能的實現，同時還參與了列控、聯鎖等系統功能實現。

2.1 通信控制方式現狀

通信控制方式軌道電路接口電子化研究對象：一是方向切換繼電器及其電路；二是軌道繼電器。兩者在軌道電路系統中的位置如圖1所示。

圖1 通信控制方式軌道電路接口電子化研究對象Fig.1 Electronization research object of track circuit interface under communication control mode

2.1.1 方向切換繼電器（FJ/FQJ）及其電路

方向切換繼電器（FJ/FQJ）及其電路，共參與2類4種功能的實現，包括：軌道電路功能（如傳輸通道切換和載頻選擇）；列控功能（如方向電路和列控采集）。舉例電路如圖2所示。

圖2 通信控制軌道電路方向切換繼電器（FJ/FQJ）電路舉例Fig.2 Circuit example of track circuit direction switching relay (FJ/FQJ) under communication control mode

2.1.2 軌道繼電器（GJ）

軌道繼電器（GJ）共參與3類4種功能的實現，包括：軌道電路功能（如空閑/占用表示）；列控功能（如列控回采）；聯鎖功能（如聯鎖回采（站內）和道岔啟動電路的軌道區段空閑條件）。舉例電路如圖3所示。

圖3 通信控制軌道電路軌道繼電器（GJ）電路舉例Fig.3 Circuit example of track circuit track relay (GJ)under communication control mode

此外，從維修維護上分析，GJ作為列控/聯鎖與軌道電路的接口邊界，有利于現場維護人員快速定位故障范圍。例如：2013年京廣高鐵中繼14雷擊故障，若沒有GJ狀態，整個故障排查范圍就擴大至列控系統；合武線早期采用通信方式上傳GJ狀態，后由于故障排查范圍和邊界不清等原因，已整改為通信上傳和列控采集的方式；京津線設計之初，在GJ狀態上傳方式上，西門子公司考慮設置產品責任邊界，強烈要求有明確的電氣接口，即增加列控直接采集方式。

綜上分析，通信控制方式軌道電路電子化技術主要研究對象為方向切換電路及其繼電器，而軌道繼電器參與了站內聯鎖功能，且有利于故障定位與維修，因此應保留軌道繼電器。

2.2 繼電控制方式現狀

繼電控制方式軌道電路接口電子化研究對象有兩類：一是正/反方向切換繼電器（QZJ/QFJ）及其電路；二是軌道繼電器。兩者在軌道電路系統中的位置如圖4所示。

圖4 繼電控制軌道電路接口電子化分析對象Fig.4 Electronization analysis object of track circuit interface under relay control mode

2.2.1 方向切換繼電器（QZJ/QFJ）及其電路

根據原鐵道部標準圖《自動閉塞四線制方向電路圖冊》（鐵基[1987]507號，電號：0041），每個軌道區段分別設置一個QZJ和QFJ繼電器實現方向切換。方向切換繼電器（QZJ/QFJ）共參與3類11種功能的實現，包括：軌道電路功能（如傳輸通道切換、載頻選擇、小軌道方向切換和緩放盒電路）；自閉控制功能（如編碼方向切換、區間邏輯檢查功能、紅燈轉移、多區段AG/BG切換和信號機反向滅燈）；區段狀態采集功能（如CTC/TDCS采集、監測采集）。

自閉控制類，如圖5～7所示。

圖5 繼電控制軌道電路方向切換繼電器參與正反向切碼電路舉例Fig.5 Circuit example of track circuit direction switching relay involved in forward and reverse code switching under relay control mode

圖6 繼電控制軌道電路方向切換繼電器參與區間邏輯檢查電路舉例Fig.6 Circuit example of track circuit direction switching relay involved in interval logic check under relay control mode

2.2.2 軌道繼電器（GJ）

軌道繼電器（GJ）共參與4類9種功能的實現，包括：軌道電路功能（如空閑/占用表示、通道切換）；區間控制功能（如區間編碼、區間邏輯檢查功能、方向電路和通信信號機點燈）；站內控制功能（如自閉結合電路）；監測采集功能（如CTC/TDCS采集、監測采集）。

2.3 小結

綜上分析，繼電控制軌道電路中的QZJ/QFJ/GJ等已成為自閉電路構建的基礎，其電子化演進無法通過軌道電路自身實現，因此，本項目暫不考慮繼電控制軌道電路的電子化研究。

3 電子化方案

根據上述分析，僅通信控制方式的方向切換繼電器及其電路具備電子化條件。

取消軌道電路外置方向切換繼電電路及方向切換繼電器（FJ/FQJ），增加方向轉換裝置、設計方向切換電路和安全回檢電路，實現軌道電路方向切換功能，該部分模塊及電路集成于衰耗冗余設備內部。

發碼設備下發的方向信息，由主、備發送設備驅動方向轉換裝置，同時主、備發送設備將收到的方向狀態信息通過通信接口設備上傳至發碼設備，實現方向信息的安全處理和閉環控制，如圖8所示。

圖8 方向切換執行模塊及其控制電路功能示意Fig.8 Schematic diagram of direction switching implementation module and its control circuit functions

圖7 繼電控制軌道電路方向切換繼電器參與紅燈轉移電路舉例Fig.7 Circuit exa relay control mode

方向切換電路及繼電器實現電子化后，列控發碼設備通過通信方式將改方命令下發至軌道電路設備，軌道電路設備通過通信方式將方向狀態上傳至列控發碼設備。

4 結束語

ZPW-2000系列軌道電路是國內自閉系統的統一制式，作為列車行車的基礎安全裝備已深度參與了自閉控制電路和聯鎖控制電路，尤其是繼電控制方式的軌道電路已經成為6502控制電路中不可或缺的一個環節，其電子化需隨著外部電路整體電子化進程而實現。

總之，鐵路裝備的電子化、數字化是交通強國建設綱要中明確提出的，也是必然要實現的，ZPW-2000系列軌道電路必然也會隨著鐵路裝備的電子化數字化演進，最終完全實現電子化。