ZPW-2000A设备在站内电码化的应用及监测

黄明贵

【摘 要】根据铁路发展机车信号主体化的需要，在传统站内轨道电路的基础上增加ZPW-2000A电码化设备，及时向列车发送包含行车控制信息的移频信号，对提高运输效率、保证行车安全有重要的作用。为确保ZPW-2000A站内电码化设备时刻处于良好的状态，对其关键参数进行监测，维护人员可通过监测系统了解设备的实时状态，发现异状能及时处理，确保设备可靠、稳定运行。

【关键词】铁路;ZPW-2000A;电码化;监测

【中图分类号】U284.431 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2020）12-0094-03

随着铁路列车运行速度的提高，以地面信号机作为行车凭证，司机通过辨认地面信号机的不同显示控制列车运行的方式已不能满足铁路运输的需要，为了提高列车运行效率、确保行车安全，须将机车信号提升为主体信号，作为司机控制列车运行的凭证。在自动闭塞区段，区间轨道电路采用移频轨道电路，列车的机车信号车载设备能直接接收识别轨道电路的移频信号，司机根据移频信号包含的控制信息控制列车运行，而站内轨道电路不能发送移频信号。当列车运行至站内时，机车信号车载设备无法接收到列车运行控制信息，为了实现机车信号车载设备在站内也能连续工作，需在原站内轨道电路的基础上增加电码化设备，当列车在站内运行时向列车可靠地发送移频信号。

1 ZPW-2000A设备在站内电码化的应用

1.1 ZPW-2000A设备在站内正线电码化的应用

在普速铁路区段，目前车站内一般采用25 Hz相敏轨道电路，该类型的轨道电路只能实现监督轨道区段是否有列车占用、检查轨道等设备完整性的作用，而不具备向列车传递行车控制信息的功能，在目前以机车信号作为主体信号的规定下，需另外增加向列车传递行车控制信息的站内电码化设备。ZPW-2000A设备既可用于区间移频轨道电路，也能应用于站内电码化，在站内正线区段（包括无岔和道岔区段），因通过列车的速度比较快，当列车以较高速度通过站内较短的轨道电路区段时，由于电路中的继电路动作时间有一定滞后，可能造成列车收不到地面发送的移频信号，使机车信号车载设备不能正常工作，不利于行车效率及安全，因此在站内正线区段采用逐段预先发码的预叠加方式，即列车占用上一区段时，上一区段及本区段均发码，列车占用本区段时，本区段及下一区段均发码，列车驶入下一区段后，本区段停止发码。预叠加发码能保证列车在正线区段行驶全过程不间断地接收地面发送的移频信号，利于司机更好地控制列车运行[1]。

ZPW-2000A设备在站内电码化中的作用是向列车提供足够功率的移频信号，当列车占用轨道区段时，向列车发送表示一定行车意义的低频信息，司机根据接收到的信息控制列车运行。ZPW-2000A站内电码化设备主要由发送器、发送检测器、防雷单元、室内隔离盒、室外隔离盒、25 Hz防护盒、轨道变压器等构成。ZPW-2000A站内正线电码化设备组成结构如图1所示。

发送器安装在站内移频柜内，作用是产生高精度、稳定可靠的移频信号，信号中必须含有表示一定行车意义的低频信息，且能远距离传输。发送器用于站内电码化时发送功出电平选择1电平，即在发送器背面将输出端子12与9连接、11与1连接，S1、S2端子输出移频功出电压为161～170 V。

发送器是站内电码化设备的信号源，其工作状态是否良好对整个电路至关重要，须实时监测其相关状态。发送检测器安装在站内移频柜的中部，用于站内电码化区段发送器的故障报警、状态显示、参数测试，发送器的工作电源输入端子+24 V及024 V、报警条件输出端子FBJ-1及FBJ-2、功出信号输出端子S1及S2与发送检测器相应端子连接，实现对发送器状态进行监测。每个发送检测器可监测2个发送器，在其正面面板有6对测试塞孔，分别可测得1、2两路发送器的工作电源电压、移频功出电压、发送报警继电器电压，发送检测器面板上有2个指示灯，分别表示所监测的2个发送器的工作状态，工作灯点亮绿灯时，表示所监测的发送器工作正常，工作灯熄灭时表示所监测的发送器故障。

ZPW-2000A站内电码化发送器产生的移频信号经发送报警继电器的前接点输出至防雷单元FT1-U，防雷单元安装在站内综合柜MFT1-U型防雷组合上，用于对发送器的雷电防护、系统传输的阻抗匹配、机车信号入口电流调整。正线电码化区段采用FT1-U型防雷单元，该单元有1路输入、2路输出，可满足预叠加发码需要。防雷单元输入170 V移频信号时，可调整输出移频信号电压在20～140 V范围，从而使室外列车占用轨道时入口电流值满足规范要求。

防雷单元的两路输出信号分别送到各轨道区段的轨道传输继电器GCJ接点，当列车占用轨道电路时，占用的区段及运行方向前一区段的GCJ同时吸起，将移频信号传送至室内隔离盒NGL-U，站内轨道电路的电源或轨道继电器也接至室内隔离盒，室内隔离盒能实现轨道电源与移频信号共用传输通道而互不干扰。隔离盒放置在隔离组合托盘上，与站内轨道电路的电源调整变压器BMT配套放置，隔离盒分频率使用，根据发送器产生的移频信号的载频频率，通过短接隔离盒背面CA型插座端子改变频率类型，可以接成1 700 Hz、2 000 Hz、2 300 Hz、2 600 Hz四種频率。在隔离盒正面面板有3个测试塞孔，UYP用于测量移频信号电压，U25用于测量轨道电路电源电压，Uz用于测量移频信号和轨道电源叠加后的电压。

经室内隔离盒叠加的包含有移频信息及轨道电路电源的信号，通过ZPW-2000A专用的内屏蔽数字信号电缆传输至室外轨道变压器箱，经过变压器箱内的室外隔离盒WGL-U隔离后送至钢轨。当列车占用轨道时，由安装在列车机车底部的接收器感应接收在钢轨中传输的移频信号，通过机车信号车载设备解调识别移频信号中的低频控制信息，司机根据低频信息所表示的意义控制列车运行。

1.2 ZPW-2000A设备在站内侧线电码化的应用

站内侧线的道岔区段不发码，移频化仅限于侧线股道，且列车运行速度较低，一般采用占用发码的叠加发码方式，即轨道电路平时不发码，只有列车占用时才发码。ZPW-2000A侧线叠加电码化系统与正线区段电码化系统组成结构、工作原理基本相同，主要区别在于侧线电码化每个发送器一般只给一个轨道区段发码，防雷单元只需一路输出信号，可采用FT-U型防雷单元。当列车占用室外轨道电路时，只有本区段的轨道传输继电器GCJ吸起，移频信号只向本区段发送。

2 ZPW-2000A设备应用于站内电码化的监测方案

2.1 通过增加采集处理设备进行监测

站内电码化设备的主要功能是向列车可靠连续地传递行车控制信息，该信息从室内设备传输至室外钢轨，发送点与接收点的距离比较远，传输衰耗比较大，列车信号的强度要求也比较高，需要电码化信息达到一定的功率才能让列车可靠接收，且信息中必须含有表示一定行车意义的低频信号，为了确保列车能正常运行，需对电码化信息的发送功出电压、电流、载频频率、低频频率等关键参数进行监测，确保设备稳定可靠使用。

ZPW-2000A站内电码化设备监测原理如图2所示，监测设备主要由发送电流采集器、移频综合采集器组成，安装在组合柜的监测组合内。每个发送电流采集器可同时采集四路站内电码化信号，主要用于采集电码化发送电流，每个移频综合采集器可同时采集四路站内电码化信号，主要用于采集ZPW-2000A电码化的功出电压、移频信号的载频频率、移频信号的低频频率，并对采集到的参数进行转换处理，将结果发送给信号集中监测系统。

ZPW-2000A站内电码化发送器S1、S2端子输出的移频信号先接到移频综合采集器的采集端子，移频综合采集器通过内部的互感器板测量电码化信号的电压、载频、低频，电压测量量程为0～300 V。移频综合采集器对输入的电码化信号按照一定的采样频率进行高速A/D转换，将输入的模拟信号转换成数字信号，然后将该数字信号送至带通滤波电路，测量出设定频率范围内信号的有效值，再对经过滤波的信号进行处理，计算其载频信号的上下边频频率、低频信号的频率。移频综合采集器将处理后的电码化信号电压、载频频率、低频频率通过485通信线发送给信号集中监测系统[2]。

ZPW-2000A站内电码化发送器功出S1至FBJ32的配线绕两圈穿过发送电流采集器的电流传感器，电流传感器为无源模块，使用电磁感应原理将流经其孔内的电流，感应产生交流电压输出至移频综合采集器，移频综合采集器对该感应电压进行转换处理，并将处理结果通过485通信线发送给信号集中监测系统，信号设备维护人员可通过维护终端调阅ZPW-2000A站内电码化相关参数。

2.2 通过无绝缘采集发送检测器进行监测

ZPW-2000A站内电码化监测设备主要由无绝缘采集发送检测器、电流传感器、采集处理器组成。用于监测ZPW-2000A站内电码化发送器工作状态的发送检测器采用无绝缘采集发送检测器ZPW·JFC，无绝缘采集发送检测器除了能监测发送器24 V工作电源状态、发送器设备工作状态外，还能采集处理发送功出电压、功出电流、功出信号的载频频率和低频频率。

ZPW-2000A站内电码化发送器的功出电压、功出信号的载频频率和低频频率，由无绝缘采集发送检测器内部的监测处理板来实现采集及处理，利用设备背面空闲端子连接到CAN总线上将采集结果输出，此种方式避免了集中采集方式采集线过长易对主设备造成干扰的安全隐患问题，也不存在就近采集方式现场安装困难，对设备配线影响较大的问题。

ZPW-2000A站内电码化发送器功出电流信息的采集，采用在站内移频柜发送器背面空闲位置安装电流传感器的采集方式，站内电码化发送器的功出电流通过电流传感器感应产生的信号输送给无绝缘采集发送检测器，由其内部监测处理板进行处理，处理结果通过CAN通信总线输出，CAN通信总线从采集发送检测器背面的空余端子引到站内移频柜零层的空余端子，通过零层端子接到采集处理器。

各采集发送检测器采集处理后的实时数据通过CAN总线通信方式发送给采集处理器，由采集处理器对数据进行组织汇总和逻辑处理，形成处理结果，以黑匣子形式，通过高速数据通信接口将监测结果发送给信号集中监测系统，由信号集中监测系统实现ZPW-2000A电码化设备监测信息显示、设备参数记录查询和关键故障报警，并通过信号集中监测系统网传送至各终端设备供维护和使用人员调阅。

3 结语

ZPW-2000A站内电码化设备可发送18种不同控制含义的低频信号，适用于各种运行速度的鐵路线路。列车的机车信号车载设备接收解调后，一方面可直观地向司机提供控制列车运行的信息，另一方面能实时监督列车的运行速度，当发生超速等紧急情况时，自动对列车实施制动，列车的运行安全不再只依赖司机，而是由可靠的设备来保证。站内电码化对铁路运输有着非常重要的作用，不仅能提高运输效率，还能确保列车安全运行。

参 考 文 献

[1]张铁增.列车运行控制系统[M].北京：中国铁道出版社，2014.

[2]莫建国.铁路信号集中监测系统应用[M].北京：中国铁道出版社，2019.