ZPW-2000A轨道电路接收调谐单元开路故障分析及处理

方升炜 上海铁路局电务处

ZPW-2000A轨道电路接收调谐单元开路故障分析及处理

方升炜 上海铁路局电务处

结合ZPW-2000A轨道电路接收端调谐单元开路典型故障案例，介绍ZPW-2000A轨道电路电气绝缘节原理，剖析接收端调谐单元开路故障现象、原因，提出处理措施，为同类故障及时查明原因和应急处置提供参考。

ZPW-2000A；轨道电路；调谐单元；开路故障

ZPW-2000A无绝缘轨道电路将轨道电路分为主轨道电路和调谐区小轨道电路两部分。调谐区小轨道电路将相邻两个轨道电路电气隔绝，实现电气绝缘节的作用。调谐区小轨道电路一般由调谐单元（客专ZPW-2000A中与匹配变压器合并为调谐匹配单元）、空心线圈和区段内的钢轨组成。与机械绝缘节类似，电气绝缘节相关设备不良也是容易导致轨道电路发生故障的重要因素，因此电气绝缘节设备的维护显得尤为重要。

1 典型案例

2016年5 月16日11：34，某区间(采用ZPW-2000A无绝缘轨道电路)12594G出现“红光带”故障，工务部门检查线路设备正常，电务检查处理后于14：05恢复设备正常使用。

1.1 处理经过

通过对室内设备进行测试并调阅监测系统发现，12594G的“主轨”接收电压为355 mV，而平时电压为500 mV左右，且故障时电压曲线出现异常波动（见图1），同时其“小轨”电压基本不变。

图1 12594G“主轨”接收电压曲线图

测试12594G的“XGJ”，发现无电压（正常状态不小于20 V）。再利用监测系统检查12594G前方区段12580G的“小轨”电压，发现12580G“小轨”电压为220 mV,其平时电压为140 mV左右，上升了57%，且在故障发生前的11：32左右出现逐渐升高趋势，达到300 mv（监测设置的上限）时突降为0 mV，在0 mV状态维持25 s左右以后基本恢复正常。又经过45 s左右，12580G“小轨”电压开始逐渐上升，1分多钟后升到220 mV保持稳定（见图2）。

图2 12580G“小轨”电压曲线图

再利用监测系统观察12580G的“主轨”电压，发现12580G“主轨”电压为1 100 mV,其平时电压为480 mV左右，上升了129%（见图3）。进一步测量发送与接收端相关数据后，判断12594G轨道电路“红光带”故障的原因在于室外接收端设备不良。

图3 12580G“主轨”电压曲线图

故障应急处理人员携带备品调谐单元（型号：ZPW.P-2000）、等阻线等材料以及所需工具赶赴室外区间设备现场进行检查处置。经故障应急处理人员现场检查测试，发现12580G接收端调谐单元断线，更换调谐单元后12594G轨道电路“红光带”消失。进一步检查测试后设备恢复正常使用，故障处理完毕。

1.2 原因分析

从故障处置情况看，造成12594G轨道电路“红光带”故障的直接原因是其与邻区段12580G的调谐区设备不良，邻区段的接收端调谐单元断线。故障区段设备示意图见图4。

图4 故障区段设备示意图

出现本区段“主轨”电压降低、邻区段“小轨”电压上升57%、邻区段“主轨”电压上升129%、邻区段接收“主轨”和“小轨”的载频发生异变的原因如下：

从调谐区轨道电路原理来看：12594G的主轨道电路发送端通过调谐单元（主要器材为电感和电容）将信号发送到主轨道电路和小轨道电路，此时12594G发送端的调谐单元对于本区段的频率构成并联谐振，呈现“极阻抗”状态。对于12580G的频率为串联谐振，呈现“零阻抗”状态，阻止12580G的信号进入12594G区段。同时，12580G接收端的调谐单元对于本区段的频率构成并联谐振，呈现“极阻抗”状态。对于12594G的频率为串联谐振，呈现“零阻抗”状态，阻止12594G的信号进入12580G区段。

本次故障中，由于对12594G应该呈现“零阻抗”、对12580G应该呈现“极阻抗”的调谐单元（12580接收端）发生了断线开路的问题，破坏了原有状态，对于12580G频率信号阻抗降低，对于12594G频率信号阻抗升高，降低了12594G与12580G的信号隔离性能，导致两个相邻轨道电路区段出现信号越界传输，由此出现了图2、图3展示的轨道电路特性变化曲线以及接收载频的异变，在更换12580G接收端调谐单元后设备恢复正常使用。

1.3 存在问题

从本次故障情况看，从故障发生到处理完毕，一共耗时2 h31 min，对铁路运输带来较大干扰，主要存在四个方面问题。

一是设备故障应急处理时间较长。虽然存在区间设备距离应急值守点距离较远的客观情况，赶赴现场途中耗费了较多时间，但是另一方面在判断故障点的过程中也耗费了较多时间，存在应急处理人员缺乏同类问题处理经验、对设备性能状态掌握不够熟悉等问题。

二是调谐单元产品质量和施工质量需改进。检查故障器材发现，存在配线端子锈蚀、接配线施工工艺标准不高等问题。从设备原理看，由于接收端对小轨道电路频率信号呈现“零阻抗”，阻抗低，信号电流较大，因此对于相关连接部件的质量要求高，在配线端子锈蚀、接配线施工工艺标准不高等情况下，加上轨旁设备受到列车运行冲击振动，容易发生断线开路故障。

三是设备关键部位的维修整治需加强。日常巡视检修过程中对区间无绝缘轨道电路调谐区设备维修整治不够重视，关键部位维修整治不够到位。

四是监测监控功能不够完善。监测系统在出现本区段“主轨”电压降低、邻区段“小轨”和“主轨”电压异常上升（尤其是主轨电压明显上升）、邻区段接收“主轨”和“小轨”载频发生异变等情况时未能及时有效地为应急人员提供报警或提示，其功能有待进一步完善。

2 对策措施

针对存在问题，采取如下措施加以整治：

2.1 提高ZPW-2000A轨道电路应急处理能力

一是加强对ZPW-2000A轨道电路知识的学习培训，重点了解掌握调谐区设备构成、原理和作用，弄清“主轨”和“小轨”之间的关系。二是通过对案例的学习，了解掌握在调谐区设备出现开路（如本案例）、短路（短路时相邻区段轨出电压同时出现较大幅度下降、其中一个区段发送端电缆侧电压升高，原理同上）情况下相关部位电压变化情况，及时判断找准故障部位，努力缩短故障延时。三是在远端区间设备、长大桥隧内的设备出现设备故障时，运用登乘动车组、机车或旅客列车等方式及时投送应急抢险人员，增强应急能力，缩短途中用时。

2.2 协调改进产品质量和施工质量

一是将调谐单元配线端子锈蚀、接配线施工工艺标准不高等问题通报相关设备供应商，由其从源头上优化产品设计、针对性改进产品质量，消除“先天不足”因素。二是建立健全产品质量信誉评价机制，运用信誉评价、通报考核等手段和方式，倒逼设备供应商主动加强产品质量问题研究攻关，切实提高产品源头质量。三是加强施工期间的协调配合，提高施工质量标准和工艺标准，严格施工质量监督，消除施工质量隐患。

2.3 加强设备关键部位维修整治

一是组织做好调谐区设备基础的固定和硬化工作，减少因震动等外部因素对设备使用可靠性的影响。二是在日常维修工作中，高度重视区间调谐区设备的维修，对于外部连接端子等部位加强检查和整修，及时消除质量隐患。三是将调谐区设备的检查整治纳入轨道电路年度和季节性检查整治的重点项目，定期组织开展隐患检查整治，及时整治克服设备质量问题，提高运用质量。

2.4 进一步强化设备监测监控 一是用好既有监测监控系统，加强轨道电路设备运用质量的巡视检查，强化变化趋势的观察和研究分析，及早发现并处理设备运用质量隐患，防范设备故障。二是根据案例信息，确定监测报警界限，在出现本区段“主轨”电压降低、邻区段“小轨”和“主轨”电压异常上升、邻区段接收“主轨”和“小轨”载频发生异变等情况时及时给出报警信息，为应急人员处理设备故障提供有效帮助。三是优化完善监测系统功能，利用监测采集到的各类信息，在故障部位的智能化诊断、监测报警信息及时传达到相关层级管理和作业人员以便及时应急处置等方面加强研究和运用，为日常维修和应急处置提供更及时、准确、有效的保障。

[1]中国铁路总公司.铁总运［2015］322号.高速铁路信号维护规则［S］.北京：中国铁道出版社.2016.

[2]中国铁路总公司.铁总运［2015］238号.普速铁路信号维护规则［S］.北京：中国铁道出版社，2016.

[3]中国铁路总公司.ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞系统［J］.北京：中国铁道出版社.2013.

责任编辑：许耀元 窦国栋

来稿日期：2016-08-10