ZPW-2000A移频脉冲轨道电路在普铁上的应用.pdf

70功能性能优化ZPW-2000A移频脉冲轨道电路在普铁上的应用张家萌（北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070）摘要：国内普速铁路站内轨道电路绝大部分采用 25 Hz 轨道电路，但在运用维护中也逐渐暴露出分路不良、轨道电路和电码化“两层皮”等亟需解决的问题。ZPW-2000A 移频脉冲轨道电路集成移频和脉冲两种轨道电路的优点，用两种信号的优势解决站内轨道电路顽疾。论证了 ZPW-2000A 移频脉冲轨道电路在普铁上应用的可行性。关键词：普速铁路；25 Hz 轨道电路；移频脉冲；适应性分析中图分类号：U284.2 文献标志码：A 文章编号：1673-4440(2023)Z1-0070-06Application of ZPW-2000A Frequency-shift Pulse Track Circuits in Conventional RailwaysAbstract:At present,the vast majority of track circuits in the stations of conventional railways in China are 25 Hz track circuits.However,in their usage and maintenance,they have gradually exposed problems that need to be solved,such as bad shunting,and the two-layer approach to the coding of track circuits.ZPW-2000A frequency-shift pulse track circuits integrate the advantages of both frequency-shift track circuits and pulse track circuits,using the advantages of both types of signals to solve the persistent problem of track circuits in the station.This article demonstrates the feasibility of applying ZPW-2000A frequency-shift pulse track circuits in the conventional railway stations.Keywords:conventional railway;25 Hz track circuit;frequency-shift pulse;adaptive analysisDOI:10.3969/j.issn.1673-4440.2023.Z1.0161普速铁路站内轨道电路应用现状国内普速铁路站内轨道电路绝大部分采用25 Hz 轨道电路，运用至今已超过 40 年，在国内铁路建设历程中发挥了重要作用，但在运用维护中也逐渐暴露出一些亟需解决的问题：1）分路不良；2）钢轨引接线断线及钢轨电气断离检查能力不足；3）谐波干扰及机车掉码问题；4）轨道电路和电码化“两层皮”，设备数量多、调整困难。其中，分路不良是目前最严重的问题。2008 年铁道部运输局印发的站内轨道电路分路不良整治实施指导意见中指出，提出包含轨道电路方案在内的共 4 种整治方案：1）轨道电路方案：3 V 化相敏轨道电路、UI型轨道电路、高压脉冲轨道电路等；2）轨面熔覆堆焊方案；3）监控盒方案；铁路通信信号工程技术(RSCE)2023年11月（2023）京新出刊增准字第（295）号71功能性能优化（4）计轴方案。目前，既有线常用计轴来解决分路不良问题。但计轴相比轨道电路具有以下缺点。1）无法检测钢轨断轨；2）由于其他铁磁材料在磁头上的动作可能造成错误计轴，可靠性差；3）无发码功能，在发码区段需要叠加电码化设备，设备数量多维护复杂。2移频脉冲轨道电路特点通号设计院研制的 ZPW-2000A 移频脉冲轨道电路，通过技术手段一揽子解决站内分路不良、机车信号掉码、谐波干扰、拉弧烧绝缘等问题。移频脉冲轨道电路集成移频和脉冲两种轨道电路的优点，用两种信号的优势解决站内轨道电路顽疾。2.1系统特征移频脉冲轨道电路的最主要特征是同时发出两种信号，同时接收处理两种信号，在室内集中调整，解决了电码化叠加“两层皮”的问题。接收设备应能同时处理脉冲信号和移频信号，两个信号均符合调整状态条件时，判轨道空闲；任意一个信号符合分路状态时，判轨道占用。2.2系统结构特点及设备配置移频脉冲轨道电路系统具有如下特点。1）属于 ZPW-2000A 轨道电路的一种；2）室外设备简统化，仅有扼流变压器；3）保持与其他系统设备接口不改变；4）保持电缆使用不改变。2.3技术特点1）轨面电压高击穿效果发 送 器 输 出 脉 冲 峰 头 电 压 范 围 为 600 700 V。轨面电压能达到 100 V，对钢轨绣层击穿效果如图 1 所示。2）实现双向回流通过回流电抗器连通侧线“一头堵”，实现侧线双端回流，解决轨头、绝缘节拉弧烧损。利用其通工频隔移频特性，保证断线、断轨检查性能。3）防谐波干扰和机车掉码移频脉冲中的脉冲信号不影响移频信号的连续性，解决了高压脉冲叠加电码化时掉码问题。3移频脉冲轨道电路在普铁应用适应性分析目前，ZPW-2000A 移频脉冲轨道电路在高铁站内与动车所均有所应用，但尚未在普铁中应用。移频脉冲轨道电路在普铁应用时，有如下适应性问题。3.1一送多受区段钢轨电气检查目前，普铁站内使用 25 Hz 轨道电路存在大多一送多受区段。移频脉冲轨道电路也可采用一送一受、一送两受、一送三受的方案，实现道岔区段空闲检查，和除下图红框外的钢轨电气断离检查。对于道岔尖轨部分，为目前所有轨道电路的断轨检查盲区。3.2大牵引电流适应性普速重载铁路中牵引电流较高铁 1 000 A 的要求有所增加，因此，在大牵引电流时，根据该容量及铁路信号设备牵引电流抗扰度试验方法第 1 部分：轨道电路设备（Q/CR 628.1-2017）对移频脉冲轨道电路进行测试，在 1 600 A 牵引电流下考虑不平衡度为 10%时，能够正常运用。3.3低道床和电缆长度适应性普速股道区段长度长，室外电缆也长，且需要适应 1 km 甚至 0.6 km 道床电阻，因此，综合考虑普速站内道床电阻条件和车站控制距离情况。对不同道床电阻、不同电缆长度下的区段极限长度要求如表 1 所示。4移频脉冲轨道电路应用方案4.1电路原理一送一受区段电路原理如图 2 所示。每个区段图脉冲对钢轨击穿效果张家萌：ZPW-2000A移频脉冲轨道电路在普铁上的应用72功能性能优化包括 2 台发送器（1 主 1 备）、1 台接收器、1 台衰耗冗余控制器、2 台防雷模拟网络盘，室外送、受端机械绝缘节各设置 1 台扼流变压器。一送两受区段电路原理如图 3 所示。每个区段包括 2 台发送器（1 主 1 备）、2 台接收器、2 台衰耗冗余控制器、3 台防雷模拟网络盘，室外送、受端机械绝缘节各设置 1 台扼流变压器。表1移频脉冲普速低道床长电缆区段长度适应电缆长度/m道床电阻/（km）股道及无岔区段极限长度/m道岔区段极限长度/m7500.660035016503501 0000.650035016503501 5000.64003501550350图移频脉冲轨道电路普速一送一受区段原理扼流变压器BES(M)-/ZPW扼流变压器BES(M)-/ZPW传输电缆传输电缆防雷模拟网络ZPWMLM-K防雷模拟网络ZPWMLM-K发送器ZPWFM-K衰耗冗余隔离器ZPWGRSM-K接收器ZPWJM-K钢轨补偿电容CANDCANE脉冲信号扼流中心点移频信号电压采集电压采集电压采集电压采集电流采集电流采集室外室内分线采集器ZPWCEM分线采集器ZPWCEM列车运行方向接相邻区段扼流中心点轨道电路维护机通信接口板CI-TC-通信编码设备集中监测CANC自分线采集器CANACANB轨道继电器方向切换电路GJ4.2具体运用方案1）移频柜布置方案将一送一受、一送两受区段分设在不同的移频柜内。一送一受区段时，同一槽道内上、下两个区段接收器互为备用关系，布置如图 4 所示。一送两受区段时，同一槽道内上部位置安装发送器和接收端 1 所用的接收器，下部位置安装接收端 1 所用的接收器，两台接收器互为备用关系，布置如图 5 所示。2）接口柜布置方案将一送一受、一送两受的发送端与接收端 1，放置在模拟网络组匣中，同时增加分线采集器完成各模拟量的采集功能，每层可放置 3 个区段，如图 6 所示。将一送两受的接收端 2 放置在其他模拟网络组匣中，同时增加分线采集器完成受端电缆侧、设备铁路通信信号工程技术(RSCE)2023年11月73功能性能优化图一送一受移频柜布置图移频脉冲轨道电路普速一送两受区段原理扼流变压器BES(M)-/ZPW扼流变压器BES(M)-/ZPW传输电缆传输电缆防雷模拟网络ZPWMLM-K防雷模拟网络ZPWMLM-K发送器ZPWFM-K衰耗冗余隔离器ZPWGRSM-K接收器ZPWJM-K钢轨补偿电容CAN DCAN E脉冲信号扼流中心点扼流中心点移频信号电压采集电压采集电压采集电压采集电流采集电流采集室外室内分线采集器ZPWCEM 分线采集器ZPWCEM 列车运行方向轨道电路维护机通信接口板CI-TC-通信编码设备集中监测CAN CCAN ACAN B轨道继电器方向切换电路GJ传输电缆防雷模拟网络ZPWMLM-K衰耗冗余隔离器ZPWGRSM-K接收器ZPWJM-K脉冲信号移频信号扼流变压器BES(M)-/ZPW扼流中心点轨道继电器GJ自分线采集器张家萌：ZPW-2000A移频脉冲轨道电路在普铁上的应用74功能性能优化侧的模拟量采集功能，每层可放置 6 个接收端，如图 7 所示。图一送两受接口柜布置3）钢轨极性交叉设置方案为实现机械绝缘节破损检查，各轨道区段需满图一送两受移频柜布置图一送一受接口柜布置铁路通信信号工程技术(RSCE)2023年11月75功能性能优化图扼流变压器安装示意牵引圈信号圈适配器 A A室外防雷站内站内+-V+V-+-+-+-+-+-牵引圈信号圈适配器 A A室外防雷V+V-+-牵引圈信号圈适配器 A A室外防雷V+V-+-牵引圈信号圈适配器 A A室外防雷V+V-+-足钢轨极性交叉设置。两个区段间极性交叉时，扼流变压器引接线设置如图 8 所示。扼流变压器引接线脉冲信号极性设置原则如下。扼流钢轨侧 1 端子为+，2 端子为；扼流设备侧 V1 为+，V2 为。5结论在普铁站内使用移频脉冲轨道电路，可以有效改善分路不良，并解决了电码化叠加“两层皮”的问题，且移频脉冲轨道电路设备数量少，便于维护。在应用过程中，虽然存在一送多受区段钢轨电气检查、大牵引电流、低道床与电缆超长等的问题，但移频脉冲轨道电路均可通过技术手段进行适应。因此，在普铁站内使用移频脉冲轨道电路可行，且具有极高的性价比。参考文献1 中国铁路总公司.高速铁路信号维护规则技术标准部分 M.北京：中国铁道出版社，2016.2 中国铁路总公司.ZPW-2000A 型无绝缘移频自动闭塞系统 M.北京：中国铁道出版社，2013.3 中国铁路总公司.ZPW-2000A 移频脉冲轨道电路暂行技术条件 S.北京：中国铁路总公司，2014.4 YangYixuan,Qiao Zhichao,Yin Huiyuan,et al.Influence of Temperature on the Transmission Performance of Track Circuit in High-speed RailwayC.2018 2nd International Conference on Functional Materials and Chemical Engineering,ICFMCE，2018.5 任军，鲁恩斌.ZPW-2000A 移频脉冲轨道电路系统研究 J.铁路通信信号工程技术，2015，12（3）：10-14.6 张博.回流电抗器在解决高铁站内轨端绝缘烧损中的应用 J.铁路通信信号工程技术，2019，16（Z1）：16-19.7 李文涛，杨轶轩，阳晋.高速铁路轨道电路技术创新与实践 J.铁路通信信号工程技术，2019，16（Z1）：1-5.8 李恒.ZPW-2000A 移频脉冲轨道电路与 ZPW-2000A 轨道电路的差异性研究 J.铁路通信信号工程技术，2021，18（3）：29-32.（收稿日期：2023-06-13）（修回日期：2023-09-21）张家萌：ZPW-2000A移频脉冲轨道电路在普铁上的应用