ZPW-2000A轨道电路分路超限报警问题案例分析.pdf

50维修技术交流ZPW-2000A轨道电路分路超限报警问题案例分析张良军（中国铁路武汉局集团有限公司武汉电务段，武汉 430023）摘要：对某车站出现的分路超限报警问题作为典型案例，通过现场的模拟分路测试与数据监测，分别从时域与频率两方面对列车分路超限报警问题进行了分析，将调整、正常分路与分路超限三种情况的功出电压、轨面电压、主轨入和主轨出电压波形进行了对比，最终得出故障原因及改进方案。关键词：分路超限；时域分析；频谱分析中图分类号：U284.2 文献标志码：A 文章编号：1673-4440(2023)Z1-0050-04Case Analysis ofZPW-2000A Track Circuit Shunting Overrun Alarm ProblemAbstract:Taking the shunting overrun alarm problem in a station as a typical case,through on-site simulation shunting test and data monitoring,the train shunting overrun alarm problem is analyzed in terms of both time domain and frequency.The power output voltage,rail surface voltage,main rail input and main rail output voltage waveforms are compared for three scenarios,including adjustment,normal shunting and shunting overrun.Finally,the cause of the fault is determined and the improvement plan is proposed.Keywords:shunting overrun;time domain analysis;frequency spectrum analysisDOI:10.3969/j.issn.1673-4440.2023.Z1.0121概述轨道电路是高铁控制系统的重要组成部分，其作为检查列车占用的关键信号设备，关系到高铁的行车安全和运输效率1-2。当列车分路时，若分路电压超过分路门限值，则会发生报警。在列车正常分路时若产生分路超限报警，则会降低铁路运输效率。针对某车站站内 1G 列车正常分路时的分路超限报警问题，将其作为典型案例进行分析。2案例某车站 1G 每天停靠 5 趟列车的时间分别为09:51、10:46、13:43、20:40、22:43。其中 09:51的列车每次停靠时主轨出分路超上限报警、13:43的列车偶发主轨出分路超上限报警。3现场测试3.1模拟分路测试在现场进行分路测试，在发送端和接收端分别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51维修技术交流进行 0.15 分路电阻分路，并记录数据，如表 1所示。表1分路测试分路位置分路残压/mV送端43.2受端38.5由上表数据可以得出，在分路正常时，轨面送端与受端的分路残压在 30 40 mV 左右，不会产生分路超限报警。3.2分路数据监测在衰耗器面板上分别用无线干扰监测智能分析仪与 ME2000P 接入轨道电路系统中，并对功出电压、轨面受端电压、轨入电压和轨出电压进行测试。4故障数据分析4.1时域曲线分析1）室内功出、轨入、主轨出电压室内监测情况如图 1 所示。由图 1 可得，此车站 1G 在 09:50、10:43 和 13:32 进行了三次分路。功出电压曲线始终保持平稳，不随分路的情况而波动。轨入曲线和主轨出电压都随着分路的发生而降低，然而在分路期间发生了残压升高的现象。图室内功出、轨入、主轨出电压曲线轨入曲线主轨出曲线:功出曲线:在第一次分路的电压情况曲线如图 2 所示。在分路期间，产生残压的波动，在 10:02 和 10:04分别达到两个峰值。在 10:02 时，主轨出电压且308 mV，在 10:04 时，主轨出电压为 300 mV。从中可以看出：a.分路残压超过标准值 153 mV 的分路门限，因此会发生分路超限报警。b.主轨出电压甚至超过轨道电路吸起门限240 mV 但 GJ 没有吸起，没有出现占用丢失，说明该信号不是轨道电路信号。2）受端轨面电压轨面电压曲线如图 3 所示。由受端轨面电压监测曲线可看出，在 09:50、10:43 和 13:32 进行了 3次分路。图受端轨面电压曲线分路残压波动:由上图可得，第一次分路的分路残压最高，因此，在进行第一次分路时会因分路超限而产生报警。在 10:02 与 10:04 时，分路残压分别达到 471 mV与 481 mV，第一次分路残压曲线如图 4 所示。综上，功出电压稳定，而室内的主轨入与主轨出电压、室外的受端轨面电压同步波动，说明该波动来源于室外，与轨道电路发送端无关。4.2 频域分析1）轨道电路正常信号图第一次分路室内功出、轨入、主轨出电压曲线分路残压波动张良军：ZPW-2000A轨道电路分路超限报警问题案例分析52维修技术交流轨道电路正常信号为 FSK 信号，移频信号的频谱是以载频为中心，以调制频率为间隔向两边展开，调制频率越高，其频谱就越分散，信号的频带就越宽。ZPW-2000 轨道电路的调制 m 较小，所以其频谱属于单峰谱的情形3-5。此车站的频域波形为关于中心载频（1G 载频为 1 701.4 Hz）对称分布的边频分量，两相邻边频的间隔等于低频值（1G 低频为26.8 Hz），如图 5 所示。图轨道电路正常频域信号f=.Hzf=f-.Hzf=f+.Hz.幅值/V频率/信号频域波形 当轨道电路未进行分路时（09:35），功出、轨入、主轨出的频域如图 6 所示。由图 6 可看出，系统在 1 701.4 Hz 处的分量最大，在 1 674.6 Hz 和1 728.2 Hz 处的分量次之。通过分析调整状态时的轨出和轨面电压频域波形，可见其波形与理论波形相同，都具有明显 FSK信号特征。2）分路正常时信号特征分析当轨道电路分路正常时（09:55），室内功出、轨入、主轨出电压的频域如图 7 所示。由图 7 可看出，室内功出电压在 1 701.4 Hz 处具有最大分量，轨入、主轨出及受端轨面电压均很小接近于 0。图分路正常时功出、轨入、主轨出频域功出轨入主轨出f=.Hz3）报警时刻信号特征分析当轨道电路分路报警时（10:04），室内功出、轨入、主轨出的频域如图 8 所示。由图 8 可看出，室内功出电压在 1 701.4 Hz 处具有最大分量，轨入及主轨出在 1 750 Hz 下出现最大的分量，且轨入电压分量为 383 mV。由上述分析可得，分路报警时的信号特征不是轨道电路 FSK 信号，是工频的 35 次谐波（1 750 Hz）。4.3小结通过分析报警时刻的室内外波形频谱，并与正图未分路时功出、轨入、主轨出频域功出轨入主轨出f=f-.Hzf=.Hzf=f+.Hz图第一次分路受端轨面电压曲线:V=mV(:)V=mV(:)铁路通信信号工程技术(RSCE)2023年11月53维修技术交流图分路报警时功出、轨入、主轨出频域功出轨入主轨出f=.Hzf=Hz常的轨道电路 FSK 信号对比，得出此车站内的轨道电路系统正常工作，没有产生故障，引起报警的该信号是 1 750 Hz 的牵引谐波（35 次工频谐波）。5结论通过上述分析可知，某车站 1G 的分路时超限报警问题不是轨道电路自身故障引起的，而是由室外的 1 750 Hz 的牵引谐波分量引起的。由于监测曲线取的是带内信号（50 Hz）的有效值，所以该信号会引起监测曲线波动；但该信号不具备 FSK 信号特征，接收器不会识别，不会导致轨道继电器吸起。解决此分路超限问题需要查找干扰源，干扰源可能来源有：牵引网、电力机车、与钢轨长距离其并行的供电电缆等。参考文献1 赵 自 信.ZPW-2000A 无 绝 缘 移 频 自 动 闭 塞系统的技术综述 J.铁路通信信号设计，2003(S1):12-19.2 杨仲卿.轨道电路分路残压定压测试器校准方法探讨 J.铁道技术监督，2007，35（6）：30-32.3 郭红星.轨道电路 FSK 移频信号参数检测方法研究与实现 D.西安：西安工业大学，2011.4 赵胜凯，邱宽民，赵明.在调幅干扰下的 UM71轨道电路信号的频域识别 J.铁道学报，2001，23（2）：109-111.5 陈姝姝，田慕琴，宋建成.基于 FSK 的 ZPW-2000A 轨道电路仿真研究 J.现代电子技术,2018,41（20）：57-59，64.6 中华人民共和国国家铁路局.ZPW-2000 轨道电路技术条件:TB/T 3206-2017S.北京：中国铁道出版社，2017.7 宋秀秋.轨道电路分路不良问题应对策略 J.减速顶与调速技术，2021（3）：10-11，16.8 崔勇，唐乾坤，杨世武.基于调整表优化的轨道电路牵引电流干扰防护研究 J.铁道学报，2018，40（12）：71-80.（收稿日期：2023-06-20）（修回日期：2023-09-21）（上接 12页）6 中华人民共和国国家铁路局.高速铁路设计规范：TB 10621-2014S.北京：中国铁道出版社，2015.7 中华人民共和国国家铁路局.铁路信号设计规范：TB 10007-2017S.北京：中国铁道出版社，2017.8 中华人民共和国铁道部.铁路车站电码化技术条件：TB 2465-2010S.北京：中国铁道出版社，2010.9 中国国家铁路集团有限公司.CTCS-3 级列控车载设备技术规范：Q/CR 744-2020S.北京：中国国家铁路集团有限公司，2020.10 黄晓东，朱伟.ZPW-2000 无绝缘轨道电路邻线干扰分析与处置 J.铁路通信信号工程技术，2020，17（3）：101-104.（收稿日期：2023-03-23）（修回日期：2023-09-07）*张良军：ZPW-2000A轨道电路分路超限报警问题案例分析