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探索ZPW-2000A轨道电路结构组成及作用冀帅帅

发表时间：2020/4/30 来源：《电力设备》2019年第23期作者：冀帅帅

[导读] 摘要：随着我国铁路列车运行速度的不断提高和客运专线建设，人们对列车运行的安全性、舒适性提出了更高的要求，而列车高速、平稳地运行，不仅需要高可靠的列车和高质量的线路，还需要有高可靠、高安全的信号设备来指导列车的运行。

        （中国铁路呼和浩特局集团公司呼和浩特电务段)
        摘要：随着我国铁路列车运行速度的不断提高和客运专线建设，人们对列车运行的安全性、舒适性提出了更高的要求，而列车高速、平稳地运行，不仅需要高可靠的列车和高质量的线路，还需要有高可靠、高安全的信号设备来指导列车的运行。针对我们在使用设备的过程中常见的一些故障，如何去解决这些问题，从而确保我们列车更高效的运行。
        关键词：轨道电路；无绝缘移频自动闭塞系统；
        前言:ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞是在法国UM71无绝缘轨道电路技术引进、国产化基础上，结合国情进行的技术再开发。较之UM71，ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞在轨道电路传输安全性、传输长度、系统可靠性、可维修性以及结合国情提高技术性能价格比、降低工程造价上都有了显著提高。
        该系统自1998年开始研究。2000年10月底，针对郑州局、南昌局接连两次发生因钢轨电气分离式断轨，轨道电路得不到检查，客车脱轨的严重事故，该系统提出了解决“全程断轨检查”等四项提高无绝缘轨道电路传输安全性的技术创新方案，获得了铁道部运输局、科技司的肯定。
        2001年，针对郑——武UM71轨道电路雨季多处“红光带”，该系统围绕“低道碴电阻道床雨季红光带”问题，通过对轨道电路计算机仿真系统的开发，提出了提高轨道电路传输性能的一系列技术方案，从理论和实践结合上实现了传输系统的技术优化[3]。
        2002年5月28日，该系统通过铁道部技术鉴定，确定推广应用。
        一、ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞系统特点
        系统的特点体现在以下几方面：
        1.保持UM71无绝缘轨道电路整体结构上的优势；
        2.解决了调谐区断轨检查，实现轨道电路全程断轨检查；
        3.减少调谐区分路死区；
        4.实现对调谐单元断线故障的检查；
        5.实现对拍频干扰的防护；
        6.通过系统参数优化，提高了轨道电路传输长度；
        7.提高机械绝缘节轨道电路传输长度，实现与电气绝缘节轨道电路等长输；
        8.轨道电路调整按固定轨道电路长度与允许最小道碴电阻方式进行。既满足了1Ω•km标准道碴电阻、低道碴电阻最大传输长度要求，又为一般长度轨道电路最大限度提供了调整裕度，提高了轨道电路工作稳定性；
        9.用SPT国产铁路数字信号电缆取代法国ZC03电缆，减小铜芯线径，减少备用芯组，加大传输距离，提高系统技术性能价格比，降低工程造价；
        10.采用长钢包铜引接线取代75m㎡铜引接线，利于维修；
        11.系统中发送器采用“N+1”冗余，接收器采用成对双机并联运用，提高系统可靠性，大幅度提高单一电子设备故障不影响系统正常工作的时间[3]。
        二、系统原理
        ZPW-2000A型无绝缘轨道电路系统，与UM71无绝缘轨道电路一样采用电气绝缘节来实现相邻轨道电路区段的隔离。电气绝缘节长度改进为29m，由空心线圈、29m长钢轨和调谐单元构成。调谐区对于本区段频率呈现极阻性，利于本区段信号的传输及接受；对于相邻区段频率信号呈现零阻性，可靠地短路相邻区段信号，防止了越区传输，这样便实现了相邻区段信号的电气绝缘。同时为了解决全程断轨检查，在调谐区内增加了小轨道电路。ZPW-2000A型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个部分，并将短小轨道电路视为列车运行前方主轨道电路的所属“延续段”。

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        三、ZPW-2000A结构组成及作用
        ZPW-2000A的结构组成：室内部分由发送器、接收器、衰耗盘和电缆模拟网络盘组成；室外部分由空心线圈、调谐单元、匹配变压器、补偿电容和电气绝缘节组成。
        1.发送器的作用：ZPW-2000 A 型无绝缘轨道电路发送器，在区间适用于非电化和电化区段的多信息无绝缘轨道电路区段，在车站适用于非电化和电化区段站内移频电码化发送。ZPW-2000 A 型无绝缘轨道电路发送器在使用中产生18 种低频信号8种载频(上下行各四种) 的高精度、高稳定的移频信号；供自动闭塞、机车信号和超速防护使用。有足够的输出功率，且能根据需要调节发送电平；能对移频信号特征实现自检，故障时给出报警“N+1”冗余运用的转换条件。
        2.接收器的作用：接收器接收端及输出端均按双机并联运用设计，与另一台接收器构成相互热机并联运用系统(或称0.5+0.5)，保证接收系统的高可靠运用。
        用于对主轨道电路移频信号的解调，并配合与送电端相连接调谐区短小轨道电路的检查条件，动作轨道继电器。
        实现对与受电端相连接调谐区短小轨道电路移频信号的解调，给出短小轨道电路执行条件送至相邻轨道电路接收器。
        检查轨道电路完好，减少分路死区长度，还用接收门限控制实现对BA断线的检查。
        3.衰耗盒的作用：（1）用作对主轨道电路的接收端输入电平调整。
        （2）对调谐区短小轨道电路的调整（含正、反方向）。
        （3）给出有关发送、接收用电源电压，发送器功出电压和轨道继电器（含GJ、XGJ）电压测试条件。
        （4）给出发送器、接收器的故障报警、轨道状态及正反向运行指示灯等。
        （5）在N＋1冗余运用中实现接收器故障转换时主轨道继电器和小轨道继电器的落下延时。
        4.电缆模拟网络盘的作用：用作对通过传输电缆引入至室内雷电冲击的防护（横向、纵向）。通过0.5、0.5、1、2、2、2×2km六节电缆模拟网络，补偿实际SPT数字信号电缆，使补偿电缆和实际电缆总长度为10km，以便于轨道电路的调整和构成改变列车运行方向电路。在站防雷上有室外电缆带来的雷电冲击信号，为保护模拟网络及室内发送、接收设备，采用横向与纵向雷电防护。
        5.空心线圈SVA的作用：逐段平衡两钢轨的牵引电流回流，实现上下行线路间的等电位连接，改善电气绝缘节的Q值，保证工作稳定性。
        6.电气绝缘节及调谐单元的作用：逐段平衡两钢轨的牵引电流回流，实现上下行线路间的等电位连接，改善电气绝缘节的Q值，保证工作稳定性。
        7.匹配变压器的作用：该匹配变压器用于钢轨(轨道电路)与SPT铁路数字信号电缆的匹配连接。，L1用作对电缆容性的补偿，并作为送端列车分路的限流阻抗。电解电容按同极性串接，形成无极性，在直流电力牵引中用于隔离直流。
        8.补偿电容的作用：（1）保证轨道电路传输距离；（2）保证接收端信号有效信干比；（3）实现了对断轨状态的检查；（4）保证了钢轨同侧两端接地条件下，轨道电路分路及断轨检查功能。（5）布置方法：在ZPW-2000A系统中，补偿电容容量、数量均按通道具体参数及轨道电路传输要求确定。
        补偿电容的设置方法宜采用“等间距法”，即将无绝缘轨道电路两端BA间的距离L按补偿电容总量N等分，其步长△=L/N（L：轨道电路两端调谐单元的距离）。轨道电路两端按半步长(△/2),之间按全步长(△)设置电容，以获得最佳传输效果[7]。
        四、总结
        随着我国经济发展不断加快，产业结构不断优化，高速铁路的运行带动地方经济快速发展。综合实力明显增强，这对铁路区间轨道电路要求更为严格。根据我段区间轨道电路的实际运行状况，对近几年间所发生的铁路ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞系统进行学习分析，找出存在的薄弱点，积极探索防范措施，这对于提高区间高速稳定运行有重要意义。