ZPW-2000R軌道電路調諧區內動車組緊急制動的案例分析

汪榮光

（中國鐵路上海局集團有限公司南京電務段，南京 210011）

ZPW-2000R軌道電路是國內自動閉塞區段ZPW-2000系列軌道電路中的一種。本文通過一起動車組在ZPW-2000R軌道電路區間調諧區內緊急制動的案例進行深層原因分析、總結，指出問題所在，并提出行車控制措施，減少異常停車故障發生，確保鐵路運輸安全。

1 ZPW-2000R軌道電路概述

200 km/h及以上客運專線ZPW-2000R型無絕緣移頻軌道電路系統設備由室內設備和室外設備兩大部分組成。

室內單元設備包括發送器、功放器、接收器、衰耗器、移頻采集器、防雷模擬網絡盤、通道采集器、采集中繼器和系統維護終端等。這些設備都安裝在室內相應的機柜內。室內相應的機柜包括無絕緣移頻軌道電路機柜、無絕緣移頻軌道電路接口柜。

室外單元設備包括站內匹配變壓器、調諧匹配單元、機械節空心線圈及補償電容。相應的設備安裝在防護罩中。

2 故障概況

2021年6月15日12：58，CR300BF-5001-00車擔當C3163次運行任務，運行至A線路所至B站區間，DMI提示移動授權縮短，ATP觸發緊急制動停車，于13：02重新開車。

故障時B站進站信號未開放，3579AG（B站兩接近軌）發U碼，3595CG（B站三接近軌）發HU碼。 如圖1所示。

圖1 A線路所-B站平面示意Fig.1 The layout of block post A and station B

3 故障分析

3.1 車載數據分析

1）查看SAM概要數據(200C型ATP的運行數據記錄)，2021-06-15 12:58:23，DMI提示“[053]移動授權縮短”，觸發緊急制動，如圖2所示。

圖2 SAM概要數據截圖Fig.2 SAM summary data screenshot

2）查看SAM數據152包，載頻1 700 Hz區段起點位置299.427 m，終點位置300.349 m；載頻2 300 Hz區段起點位置300.349 m，終點位置300.934 m。

列車在2021-06-15 12:58:08（周期24 524 982）至2021-06-15 12:58:23（周期24 525 085）為載頻1 700 Hz至載頻2 300 Hz調諧區，此期間載頻一直為1 700 Hz,低頻由U碼變為HU碼，ATP重新計算移動授權終點位置為載頻1 700 Hz區段末端，所以移動授權終點值為0 m，列車速度為7 km/h，觸發緊急制動停車，如圖3所示。

圖3 SAM 152數據包數據截圖Fig.3 SAM 152 data packet data screenshot

3）查看SAM數據153包，列車在2021-06-15 12:58:08（周期24 524 982）至2021-06-15 12:58:23（周期24 525 085）的載頻1 700 Hz至載頻2 300 Hz調諧區，低速通過調諧區時間約15 s，地面載頻一直發送1 700 Hz，所以譯出載頻一直為1 700 Hz，低頻由U碼變HU碼。

4）根據200C車載ATP處理邏輯，如果車載收到新的載頻或者越過區段切換點50 m，則判斷進入新的區段， 2021-06-15 12:58:23（周期24 525 085），ATP收到1 700 Hz且越過區段切換點37 m（當時測距誤差為[-8,12] m），不具備進入新區段條件，接收到HU碼，判斷為本區段HU碼，移動授權終點值為0 m，轉入冒進模式，觸發緊急制動。

5）從車載ATP數據分析得出：車載ATP在3579AG正常接收1 700 Hz的U 碼，而在3595CG調諧區又接到1 700 Hz的HU碼，判斷還是在3579AG，觸發緊急制動。

3.2 地面設備測試分析

3.2.1 室內外設備狀態檢查

天窗點內對室內、外設備全部檢查測試，各項指標達標，符合要求，地面設備未見異常。

3.2.2 模擬動車走行測試

1）因列車輪對短路鋼軌分路電阻較小，幾乎為零，為更加接近輪對分路電阻，不采用0.15 Ω普通分路線，而采用分路定壓儀0.06 Ω檔在調諧區短路鋼軌，模擬動車走行，測試鋼軌短路電流，測出載頻、電流、低頻變化情況。用分路定壓儀在3595CG調諧區內短路模擬動車走行，測試第一輪對鋼軌短路電流（TCR天線距離第一輪對最近）。測試情況如表1所示。

表1 調諧區分路測試數據Tab.1 Shunting test data in tuning area

2）用分路定壓儀在調諧區內各點短路，查看3579AG和3595CG狀態，發現在距離3579AG-FS調諧單元15.1～17.6 m位置，兩個區段均不能被短路出現紅光帶，判定“死區”（軌道電路中兩根鋼軌短路無分路效應的區域）范圍在空心線圈左側0.9 m，右側1.6 m范圍。如圖4所示。

圖4 調諧區“死區”示意Fig.4 Schematic diagram of “dead zone” in tuning area

3.2.3 原因分析

1）從以上地面測試數據分析，調諧區空心線圈左側（3579AG），列車輪對短路鋼軌時，3579AG 1 700 Hz U 碼信號強于右側（3595CG）HU 信號。按模擬測試數據推斷動車走行，動車在調諧區左側一直運行至17.5 m位置都正常。當運行至18 m位置時，由于3595CG紅光帶，此時3579AG轉碼為HU碼，且1 700 Hz幅值大于2 300 Hz幅值，（200C車載ATP處理地面信號邏輯：按信號幅值大小進行判斷，取幅值大的載頻信號進行接收，連續接收4 s鎖定信號）此情況一直持續到24.2 m位置，即動車ATP在18～24.2 m期間一直接收1 700 Hz的HU碼信號，按當時車速7 km/h,每秒走行1.9 m，18～24.2 m間距6.2 m，走行時間約為3.3 s，加上現場模擬測試誤差即可達到4 s左右，此時間滿足ATP輸出緊急制動時間。

由于分路定壓儀短路鋼軌與列車輪對短路鋼軌分路電阻存在差異，推算出的“死區”范圍也存在一定誤差。為確保能夠正常行駛，根據模擬測試數據中1 700 Hz與2 300 Hz短路電流值大小變化，將調諧區內“死區”范圍適當擴大，在距離3579AGFS調諧單元10～25.2 m范圍內，倒推計算列車走行速度，15.2 m走行4 s，每秒走行3.8 m即速度為13.7 km/h,考慮各種誤差、延時影響，并留一定富余量，將車速控制在不低于15 km/h下，是能夠確保動車在調諧區內小于4 s時間走完“死區”范圍，使得車載設備不滿足處理邏輯所需的時間，不輸出緊急制動命令，正常通過調諧區。

2）根據模擬測試情況，“死區”在調諧區15.1 m位置，假設第一軸輪對在18 m位置，第二軸輪對則在15.5 m，在“死區”內，第三軸輪對在0.2 m，第四軸輪對在3579AG主軌區域內。如圖5所示。

圖5 模擬輪軸位置關系Fig.5 Simulation position diagram of wheel shaft

3）根據以上輪軸關系，由于3579AG發送端匹配變壓器至空心線圈間只有一個輪對在軌面短路，且在“死區”內，因此3579AG的1 700 Hz信號不能被短死，從而串至空心線圈右側范圍高于3595CG 2 300 Hz信號。

4）ZPW-2000R軌道電路根據其制式結構，列車正向運行時先壓調諧區小軌，再壓主軌。當列車壓入調諧區空心線圈右側時，本區段紅光帶，導致前一區段低頻碼由U碼變HU碼，調諧區小軌載頻與前一區段載頻一致，與本區段不一致，因動車組在調諧區內運行速度過低，導致在空心線圈死區范圍內走行時間接近4 s，且接收的是同一載頻1 700 Hz的U碼和HU碼，ATP車載設備判定同一區段內信號跳變冒進，同時滿足ATP動作時間，因此輸出緊急制動停車。

4 結論

1）緊急制動原因：從車載數據和地面測試數據分析得知，此次異常停車的原因是動車組在前一區段和次一區段調諧區先后收到1 700 Hz的 U碼和1 700 Hz的HU碼信號，誤判為同一區段信號跳變，觸發緊急制動。

2）舉一反三，ZPW-2000A制式區段是否會存在此類問題：對比ZPW-2000R軌道電路，ZPW-2000A其結構是列車正向運行時先壓主軌，再壓調諧區小軌，調諧區小軌載頻與主軌一致，列車在本區段調諧區內走行，次一區段不會紅光帶，本區段載頻、低頻均不發生變化，因此不存在速度過慢導致緊急制動停車問題。兩種區間軌道電路結構如圖6所示。

圖6 兩種區間軌道電路結構Fig.6 Structure of two section track circuits

5 解決方案

在自動閉塞區間ZPW-2000R軌道電路制式區段運行時，動車組在調諧區內速度不低于15 km/h，建議納入技術規章予以明確規定，避免車載ATP誤判輸出緊急制動導致異常停車故障的發生。