ZPW-2000A智能诊断系统在佛肇城际肇庆站的运用探讨

邱小燕

(中国铁路广州局集团有限公司肇庆信号水电段，广东肇庆 526000)

随着国内铁路运输事业不断发展，ZPW-2000A型无绝缘轨道电路在高速、客运专线及普速铁路上得到广泛运用。ZPW-2000A 轨道电路使用音频模拟信号进行列车的占用检查和发码，从室内到室外的整个传输系统中分布电感、电容，设备数量多、设置分散，传输通道复杂。当出现故障时，维护人员难以在短时间内凭经验或者数据准确、直观的判断故障范围，故障延时长，严重影响运输效率。

为解决ZPW-2000A 轨道电路轨旁设备故障时，诊断定位困难造成的劳动强度高、运维效率低等问题，2019 年初，北京全路通信信号研究设计院集团有限公司在佛肇城际肇庆站进行试点。一是改进轨旁设备，采用ZPW·PTX 信息调谐匹配单元替代原有ZPW·PT 调谐匹配单元；二是完善ZPW-2000A 轨道电路室内监测点，符合《铁路信号集中监测系统技术条件》（运基信号[2010]709 号）要求；三是增加室内智能诊断主机和软件，软件报警逻辑和定位功能满足《ZPW-2000 区间轨道电路室外监测及诊断系统暂行技术条件》（TJ/DW 197-2017）11 段故障定位要求。系统故障定位示意，如图1 所示，为验证系统智能诊断的准确性，开展了现场测试和验证。

1 现场测试

1.1 测试目的

现场测试目的是当轨道区段出现电压、电流值异常变化或出现异常红光带时，验证智能诊断终端模拟量参数是否发生变化，系统能否根据变化参数给出报（预）警信息，且报警信息故障诊断定位是否准确，给出的维修建议是否科学有效，对轨道电路故障是否能实现11 段定位。

1.2 测试方法

采用的基本方法是天窗时间选取一个轨道电路区段（1137AG），对轨道电路传输通道各关键点做模拟条件，模拟轨道电路11 个区域短路或开路故障，观察智能诊断终端模拟量参数变化情况和诊断终端故障定位情况，并与实际测试数据和人工故障诊断定位进行对比，验证系统诊断定位和维修意见的准确性、智能性和科学性。

1.3 测试案例及结果

现场测试选取19 个典型场景，分别对智能诊断终端在室内发送端方向切换电路，发送端模拟网络，接收端调谐匹配单元钢轨引接线等11 个区域定位功能进行验证。测试项目及结果如表1 所示。

1.4 测试场景举例

场景1：断开室外电缆盒电缆；诊断主机报警名称为室外发送端电缆通道异常，建议检查室外发送端电缆2 ～4 km（或调谐匹配单元）开路；报警界面显示如图2 所示，故障区域定位及维修建议如图3 所示。

场景2：短路主轨轨面，诊断主机报警名称为室外主轨线路异常。故障区域定位及维修建议如图4所示。

场景3：开路接收端调谐匹配单元V1、V3；诊断主机报警名称为室外接收端传输通道异常；故障区域定位及维修建议如图5 所示，故障前后数据对比如表2 所示。

表1 测试项目及结果Tab.1 Test items and results

图2 诊断终端报警界面显示Fig.2 Display of alarm interface of diagnostic terminal

2 测试结果分析

2.1 ZPW·PTX信息调谐匹配单元优势分析

采用ZPW·PTX 信息调谐匹配单元替代原有ZPW·PT 调谐匹配单元，新型调谐匹配单元采用绝缘性能更强的安装板和绝缘性能更高的瓷柱端子，内部采用CBB 聚丙烯薄膜电容替代4 700 μF 电解电容，损耗小、高低温容值稳定性好、使用寿命长，并灌封于设备内部，有效提高电容可靠性和箱盒防水、防潮性能，降低轨旁设备故障率。

图3 场景1诊断终端故障区域定位及维修建议Fig.3 Fault location andmaintenance suggestion of diagnostic terminal of Scenario 1

图4 场景2诊断终端故障区域定位及维修建议Fig.4 Fault location andmaintenance suggestion of diagnostic terminal of Scenario 2

内置可拆卸的室外采集分机和闭环式电流传感器，可拔插，解决传统室外监测安装空间和固定问题；现场施工只需增加两根电力载波配线，相对传统室外监测而言，取消防雷模块施工配线，减少采集配线，降低施工难度，并实现了防雷单元在线劣化检查。

图5 场景3诊断终端故障区域定位及维修建议Fig.5 Fault location and maintenance suggestion of diagnostic terminal of Scenario 3

表2 故障前后数据对比Tab.2 Comparison between data before and after breakdown

采集分机配置工作通过手持终端采用无线方式完成，无需开箱配线，后期可维护性和可升级性增强，可增加受端电缆故障位置判断、钢轨断离判断等技术难度高的功能，实现诊断区域数量远超11 段。

2.2 智能诊断功能测试分析

肇庆站ZPW-2000A 轨道电路智能诊断系统通过对室内轨道电路维护终端和室外ZPW·PTX 上传的数据进行实时监测、逻辑判断、综合分析和处理，当判断轨道区段出现电压、电流值异常变化或出现异常红光带时，启动故障诊断算法逻辑，对故障点进行11 段定位，并向控显设备输出报警信息、故障诊断结果和维修处理建议，故障数据对比清晰、定位故障区域准确，维修处理意见科学，符合《TJ/DW 197-2017 ZPW-2000 区间轨道电路室外监测及诊断系统暂行技术条件》（铁总运[2017]94 号）11段故障定位要求。

2.3 改进建议

室外发送端电缆通道异常，目前能定位到室外发送端电缆2 ～4 km 短路或开路故障，建议优化软件配置和算法，提高定位精度，指导现场精准维修。

主轨线路异常不能区分轨面短路或开路故障，建议通过增加监测项等技术手段，对短路和开路故障进行区分。

完善系统监测和智能诊断功能，建议对工电结合部和外部环境监测、诊断功能进行补强，增加机械绝缘节破损、钢轨开短路及位置、雷电侵害等智能诊断报警。提高设备免维护能力，降低维护人员工作强度，实现轨道电路从故障修到状态修的转变。

3 结束语

肇庆站ZPW-2000A 轨道电路室外监测和智能诊断系统完善监测数据采集，实现区间轨道电路数据的实时监测和传输通道标准11 段的故障报（预）警功能，并增加防雷单元在线劣化检查功能，有效提高区间设备故障定位的准确度，缩短故障处理时间，并可根据设备状态开展预防修、针对修和状态修。同时提升了设备维护、维修效率，在日常维护、故障排查过程中发挥了重要作用，改进后的ZPW·PTX 有效提高了轨旁设备的可靠性、智能化和耐用性，具有极大的推广使用空间。