铁路信号系统ZPW-2000A轨道电路故障分析

车志霞,陈保平,燕 延,张朋飞,段 鑫,张守梁

(1.石家庄铁道大学电气与电子工程学院，河北 石家庄 050043；2.中铁建电气化局集团北方工程有限公司，山西 太原 030053)

铁路信号系统ZPW-2000A轨道电路故障分析

车志霞1,陈保平1,燕 延1,张朋飞2,段 鑫1,张守梁1

(1.石家庄铁道大学电气与电子工程学院，河北 石家庄 050043；2.中铁建电气化局集团北方工程有限公司，山西 太原 030053)

随着列车的大规模提速，列车运行对自动化控制的依赖性越来越高，轨道电路作为自动化控制系统的重要组成部分，在实际应用中会出现一些故障。如何准确地判断出故障点位置并及时处理故障，已经成为了铁道维修工作的研究重点。ZPW-2000 型自动闭塞，对于保证区间行车安全和提高区段通过能力，起着非常显著的作用。目前，ZPW-2000型自动闭塞正在全面推广，已经成为我国行车制式的主流。然而，在实际应用中，ZPW-2000A型无绝缘轨道电路在运行时会发生故障。因此，对 ZPW-2000A 无绝缘自动闭塞故障处理方面进行了一些探讨。在理解ZPW-2000A轨道电路设备组成及原理的基础上，对ZPW-2000A轨道电路故障进行了分类，并以流程图的形式对每种故障类型作了详细分析。最后以案例分析的形式验证了该操作流程的可行性及可操作性，为以后轨道电路维修工人及时排除故障提供了便利。

继电器； 轨道电路； 自动化控制； ZPW-2000A； 故障分类

0 引言

随着人们生活水平的提高，人口流动性也在不断增加，铁路运输的作用显得至关重要。铁路在交通运输业中扮演着重要的角色，它不仅是必不可少的出行工具，而且是关系国家经济命脉的重要物质运输工具。中国经济的蓬勃发展促使铁路运输建设也进入了飞速发展时期，从而使我国的铁路网络具有完善的功能和清晰的结构，使其能够达到社会经济发展的要求。自铁路建立时列车的运行安全及运输效率等内容就成为了人们关注的重点。

本文以朔黄铁路科技发展有限公司 “基于光纤传感技术的铁道信号监测系统”项目为依托，所介绍的ZPW-2000A无绝缘轨道电路是我国较为成熟的ZPW-2000系列自动闭塞的一种。它是在引进法国UM71无绝缘轨道电路技术的基础上，结合我国铁路现状，并提高了系统性能和安全指标的产物[1]。在我国铁路的发展中，ZPW-2000A 轨道电路的普及表明了它的高可靠性和高安全性。

但在运行的实际过程中，由于积累经验不足，故障判断和处理不及时等问题会影响铁路运输的安全[2]。本文针对这一现象，对ZPW-2000A 轨道电路故障及处理流程进行了阐述。如果现场工作维修人员能够掌握处理基本故障的技能，将对铁路故障排除起到重要意义。

1 ZPW-2000A轨道电路概述

ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞系统是由室内、外两部分构成[3]。ZPW-2000A型无绝缘轨道电路可看作是一送两受的轨道电路，但和传统意义的一送两受的轨道电路有很大的区别。传统意义轨道电路的受端只接收本区段的信号，而ZPW-2000A型无绝缘轨道电路的受端不仅接收本区段的信号，还接收邻区段的调谐区段小轨道电路的信号。ZPW-2000A自动闭塞的系统结构如图1所示。

图1 系统结构图

发送器和接收器是ZPW-2000A轨道电路中的重要组成部分，其中发送器采用“n+1”冗余方式，接收器采用“0.5+0.5”冗余方式，以保证信号传递的可靠性[4]。轨道电路发送接收设备工作原理可以理解为：发送信号由本区段发送端的发送器将信号分别送给本区段的主轨道电路和小轨道电路，本区段受端的接收器即接收本区段的主轨信号，同时还接收列车运行后方区段的小轨信号，并将后方小轨信号处理后以小轨道电路轨道继电器执行条件(XG、XGH)送后方区段轨道电路接收器，作为后方区段轨道继电器的励磁吸起检查条件(XGJ、XGJH)之一[5-6]。本区段的小轨信号将传递至列车运行的前方区段接收器，并经处理后形成本区段的小轨道电路轨道继电器执行条件(XG、XGH)送至本区段轨道电路接收器，作为本区段轨道继电器GJ励磁的必要检查条件(XGJ、XGJH)之一。因此，只有在本区段的主轨信号和小轨检查条件均符合条件的情况下，才会使本区段的接收端的轨道继电器吸起。ZPW-2000A接收器工作原理图如图2所示。

图2 ZPW-2000A接收器工作原理图

2 ZPW-2000A故障分析

由ZPW-2000A轨道电路原理及结构组成可知，ZPW-2000A轨道电路由两部分组成，分别为主轨道电路和调谐区小轨道电路。其中，小轨电路成为两相邻区段的分界点，起到电气隔离的作用。在轨道电路没有列车通过或停留的情况下，若满足主轨、小轨条件，则受端的区间轨道继电器QGJ就能得到使其吸起的电流、电压条件。当不符合两者中的任意一个条件时，本区段的区间轨道继电器就会处于落下状态，出现轨道区段红光带。当轨道电路出现故障即区间有红光带时，就需要及时查找出故障点。针对区间轨道故障存在多种情况的问题，以下主要介绍三种常见的故障，并根据图1轨道电路室的内外分布情况，简单分析故障点判断流程。

2.1 两个区间同时出现红光带

当检测到轨道电路两个区间同时出现红光带时，其故障处理流程如图3所示。

图3 故障处理流程图

2.2 一个区间出现红光带

当检测到轨道电路一个区间出现红光带时，首先根据衰耗器发送、接收指示灯的亮灭来简单判断衰耗器发送接收电源的好坏。如果衰耗器完好无损，再测试衰耗器上的接线端子，比较端子电压与规定电压，最终判断故障范围。

2.3 改变运行方向导致出现红光带

轨道电路中出现区间红光带的另一种原因可能是进行了改变运行方向操作。当改变了运行方向之后，区间的发送与接收通道的位置得到调换：原来正向运行时的此区段小轨信息由前面区间的接收器接收，在改变运行方向之后，由反向前面区间的接收器获得此信息，即改变方向使得小轨的位置得到了改变，而设备连接结构没变[7]。对于以上所有现象的变化都离不开区间正方向继电器(QZJ)和区间反方向继电器(QFJ)的使用。改变运行方向，则在电路的正向发送通道中连接有反向前方区间的轨道电路接点，因而导致只要有一个轨道有问题，就会使得其后面所有区段都出现红光带[8]。

面对最前面红光带区段的现象其处理过程如下。首先，使用万用表测“轨出2”和小轨继电器(XGJ)的电压来判断小轨道的工作状态。反向运行时小轨道不仅通道发生变化，位置也发生变化。现场开通调试时，容易忽略小轨道反方向调整。发现问题后，要注意是运行前方的接收器接收本区段小轨道信息，故障设备应该是运行前方的接收器。其次，采用万用表测“轨出1”的电压，来判断主轨道是否处于正常的工作状态。改变运行方向后，主轨从室内电缆模拟网络到室外故障的可能性不大，应该重点查找室内电缆模拟网络到发送器或接受器通道中的故障，因为这部分有区间正方向继电器、区间反方向继电器(QFJ)及运行前方轨道继电器(GJ)的接点[9-10]。

3 故障案例分析

3.1 两个区间同时出现红光带

①故障现象：相邻两个区段613G、625G同时出现红光带。

②处理过程。首先，根据故障分析流程，当出现相邻区段同时故障时应查看前一区段衰耗器显示。经观察，当故障区段，即613G、625G，同时出现红光带时，检测前方区段625G的衰耗器显示状况，发现625G的衰耗盘上“接收工作”指示灯灭灯，“发送工作”指示灯正常点绿灯。其次，采用CD96-3S选频表测试衰耗盘“接收电源”、“轨入”、“轨出1”、“轨出2”的电压发现都没有电压值，初步判断可能是接收盒没有24 V电源。最后，用仪表测试接收盒断路器，结果没有输出，判断为断路器故障。

③排除方法：更换旧的断路器之后故障消失且显示正常。

④分析依据：前一区段625G接收器没有24 V电源，使得本区段主轨信号和相邻区段的小轨信号都不能送至接收器，结果导致本区段(缺主轨电压)和临近区段(缺小轨电压)同时出现红光带。

3.2 一个区间出现红光带

①故障现象：某站间的963G区段出现红光带。

②查找过程。在区间发生故障时观察衰耗器指示灯的显示，并依据具体情况，通过测试电缆模拟网络或者分线盘等设备插孔端子电压来确定故障范围。

对于本案例，首先，观察到衰耗器上的发送指示灯正常显示，而接收指示灯不亮，同时测得发送功出端子电压也正常，而接收端没有轨入电压，所以可以认为发送器是完好的。其次，分别测试发送和接受端的电缆模拟网络的插孔电压，结果发现送端的“设备”侧和“电缆”侧两插孔电压值都存在且正常，而受端的这两个插孔电压值都为0，由此可以进一步确认故障点在送端室外到受端之间的电路上。然后，再缩小故障范围，用仪表测试室内外分界点的分线盘端子电压，结果测得发送端的电压正常，而接收端的端子没有电压，从而可以说明本案例故障是在室外。最后，确定了范围在室外，就应该由室外的发送侧向着接收侧逐段查找，又由于测得的轨面，匹配变压器V1、V2端子都没有电压，而匹配变压器E1、E2端子有电压，所以可将故障锁定为匹配变压器故障[11]。

③排除方法：更换新的电缆线后故障消失，所以故障范围判断正确。

④分析依据：根据故障分析流程，可以通过观察并测试衰耗器端子电压、电缆模拟网络电压或者分线盘电压来逐段分析确定故障范围。

4 结束语

ZPW-2000A在实际使用中会发生故障，如维修工人的经验不足、对设备技术原理掌握不全面，将不能准确实现故障定位，致使故障处理时间变长。本文针对此状况，对ZPW- 2000A型无绝缘轨道电路区间常见故障进行了分类，对如何确定故障点以流程图的形式进行了说明及分析，为今后从事铁道故障分析的工作人员提供借鉴，方便其快速查找出故障点并及时排除故障。

[1] 徐特书.简谈ZPW-2000A无绝缘移频轨道电路故障判断和处理方法[J].铁路通信信号工程技术,2014(2):71-72.

[2] 李冠楠,燕翔.简谈客专ZPW-2000A轨道电路故障诊断技术的发展[J].铁路通信信号工程技术,2016(2):93-96.

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[11]高志远.ZPW-2000A轨道电路故障分析探讨[J].山东工业技术,2015(10):161-163.

FaultAnalysisofZPW-2000ATrackCircuitforRailwaySignalSystem

CHE Zhixia1,CHEN Baoping1,YAN Yan1,ZHANG Pengfei2,DUAN Xin1，ZHANG Shouliang1

(1.School of Electrical and Electronic Engineering,Shijiazhuang Tiedao University,Shijiazhuang 050043,China; 2.North Engineering Co.,Ltd.，China Railway Construction Electricity Bureau Group，Taiyuan 030053,China)

With the rapid train speed increasing in large area,the operation of trains is increasingly depending on automatic control,Track circuit,as an important part of the automatic control system,some faults may occur in practical application.Accurately judging the fault and locating the position of fault as well as promptly dealing with the fault become the research priorities of the maintenance of railway.ZPW-2000 track circuit equipment plays a very significant role in ensuring the range safety,improving the section through capacity.At present,ZPW-2000 has been fully promoted in the overall railway,and has become the mainstream of driving standard in our country.While,in practical application of ZPW-2000A uninsulated tracking circuit,some reasons may lead to the faults in the run-time.Based on the understanding of the composition and principle of ZPW-2000A track circuit equipment,the faults of ZPW-2000A track circuit are classified and each type of fault is analyzed in the form of flowchart.Finally,the feasibility and operability of the process flow are verified by the case analysis,which provides convenience to the tracking circuit workers in future maintenance for troubleshooting.

Relay; Track circuit; Automatic control; ZPW-2000A; Fault classification

TH-39；TP202+.1

： A

10.16086/j.cnki.issn1000-0380.201709023

修改稿收到日期:2017-03-28

车志霞( 1991—)，女，在读硕士研究生，主要从事铁路信号及计算机测控技术的研究。E-mail:1606811399@qq.com。 陈保平(通信作者)，男，硕士，教授，主要从事铁路信号及计算机测控技术的研究。E-mail:2482501850@qq.com。