高铁四线并行不同制式轨道电路的应用方案

关怀君

随着我国铁路ZPW-2000 型轨道电路技术条件的日趋成熟，越来越多的厂家相继研发出了ZPW-2000A、ZPW-2000R 以及ZWP-2000S 等不同制式的移频轨道电路。本文结合连云港至镇江线、连云港至淮安段工程，对连镇、徐盐铁路在淮安东站不同制式轨道电路区间四线并行区段方案进行研究。

1 线路概况

连镇铁路区间采用ZPW-2000R 型四显示移频自动闭塞，徐盐铁路区间采用ZPW-2000A 型四显示移频自动闭塞制式，连镇、徐盐铁路在淮安东站区间四线并行，部分线路并行线间距不足10 m。该四线并行段地形情况复杂，桥梁路基地段交替，单线、双线、三线、四线桥并行，淮安东站及其区间均为作业繁忙的干线电气化铁路，电磁环境复杂，线路的增多使得相邻线路间轨道电路模拟信号的传输受到频繁的干扰，甚至造成错误的信息传输，导致信号的升级显示。同时本段四线并行区间同向线路轨道电路使用相同载频，还可能造成邻线干扰，致使机车无法正确识别，产生事故隐患。连镇、徐盐铁路在淮安东区间四线并行线路示意见图1。

目前，从国内外铁路项目来看，同制式的ZPW-2000 型轨道电路四线并行地段已经有了成熟的解决方案及实际应用，但对于淮安东四线并行段综合接地贯通地线、横向连接线、补偿电容、调谐单元等设置，还需结合ZPW-2000A 及ZPW-2000R制式的移频轨道电路技术统筹规划设计。

2 耦合干扰试验

基于钢轨间的互感和线间距，建立耦合干扰计算机仿真模型，定量分析近端干扰和调谐区位置不利情况下，不同ZPW-2000 制式无绝缘轨道电路间的耦合干扰。以《ZPW-2000 轨道电路技术条件》（TB/T 3206-2017）及《JT-C 系列机车信号车载系统设备技术规范（暂行）》等技术标准为依据，在四线并行情况下未采取信号防护干扰措施时，对邻线干扰信号进行测试。

2.1 测试条件

1）主、被串区段长度均为1 000 m（1 700 Hz、2 000 Hz、2 300 Hz 和2 600 Hz）。

图1 淮安东段四线并行线路示意图

2）按照区段长度配置补偿电容，线路选择有砟路基。

3） 道床电阻100 km·Ω；电缆长度10 km；线间距5.3 m；分路线电阻0.15 Ω。

4） 耦 合 系 数：1700 Hz 频 率 下 为20.314×10-6H/km；2 000 Hz频率下为21.254×10-6H/km；2 300 Hz 频率下为21.331×10-6H/km；2 600 Hz频率下为21.576×10-6H/km。

5） 机车信号灵敏度：1 700 Hz 频率下为（310±31）mA；2 000 Hz频率下为（275±28）mA；2 300 Hz 频率下为（255±26）mA；2 600 Hz 频率下为（235±24）mA。

2.2 测试方法

主串、被串区段均按下行频率1 700 Hz、2 300 Hz 并行，上行频率2 000 Hz、2 600 Hz 并行，区段长度均为1 000 m 进行测试，其中主串、被串区段补偿电容均按16 个配置。打开主串区段发送器，在距发送端每隔1 个补偿电容间距处分别进行分路，同时从距被串区段接收端，每间隔1 个补偿电容间距也进行分路，并记录被串回路补偿电容标准分路线内的干扰电流。

2.3 测试结果

主串、被串区段同时分路时，测得被串区段干扰电流，见表1。

在不采取防邻线信号干扰措施的情况下，被串区段干扰电流载频为1 700 Hz 时，短路电流最大292 mA；2 000 Hz 时，短路电流最大260 mA；2 300 Hz 时，短路电流最大326 mA；2 600 Hz 时，短路电流最大226 mA，已经非常接近或者已经超过了钢轨短路电流值。因此需要对淮安东四线并行段相邻线路间距小于10 m 范围内的区段，采取邻线信号防干扰措施。

表1 被串区段分路电流干扰测试

2 方案设计原则

原则上当存在同方向线路耦合干扰条件下，应能保证机车驶入轨道时，轨道上的干扰电流与分路电流叠加后，接收设备不能误动作，在轨道电路分路后，轨道电路继电器可靠落下。通过上述仿真分析，影响ZPW-2000A 与ZPW-2000R 无绝缘移频轨道电路同方向干扰电流的主要因素有：主、被串区段的并行长度直接决定耦合线路的长度；主、被串区段的并行线路间距，线间距越大，并行线路间的互感系数越小。

当同方向并行线路间距大于10 m 时，干扰电流不会使机车信号和ZPW-2000A 与ZPW-2000R无绝缘轨道电路误动作，满足安全运行的要求；当线间距大于7.7 m 且小于10 m 时，同方向并行线路的长度应小于750 m；而当线间距大于5 m 且小于7.7 m 时，1 700 Hz 与2 300 Hz 线 路 并 行 长 度 应 小于560 m，2 000 Hz 与2 600 Hz 线路并行长度应小于400 m，1 700-1 Hz 与1 700-2 Hz 线路并行长度应小于700 m，2 300-1 Hz 与2 300-2 Hz 线路并行长度应小于560 m，2 000-1 Hz 与2 000-2 Hz 线路并行长度应小于640 m，2 600-1 Hz 与2 600-2 Hz线路并行长度应小于400 m。

3 方案实施

连镇、徐盐铁路在淮安东区间同方向四线并行，上、下行线间距不足10 m，区间长约22 km，在该并行范围内，需分别对下行、上行并行区段按上述原则进行分割，通过调整并行区段的长度及频率，解决邻线干扰问题。

淮安东四线并行区段具体实施要求如下：①相同载频区段不能并行；②相同基准载频，不同频率可并行，需结合线间距对并行长度进行控制；③并行区段同方向载频线路的调谐区应错位设置，不应有重叠区域；④完全横向连接应使用高阻抗扼流变压器，且高阻抗变压器距离调谐区范围不小于10 m；⑤补偿电容设置原则需参照ZPW-2000A、ZPW-2000R 轨道电路补偿电容设置原则设计；⑥完全横向连接线需连接并行的各条线路，设置间距与复线设置间距原则一致。

针对连镇、徐盐铁路淮安东段ZPW-2000A 无绝缘移频轨道电路，及ZPW-2000R 无绝缘移频轨道电路四线并行同频干扰的设计方案，制定耦合干扰仿真模拟试验，验证设计结果的准确性。以5.3 m 的线间距为例，通过缩短被串区段长度，减少并行长度，将被串区段长度由1000 m 分别调整为： 730 m （1 700 Hz）、 680 m （2 000 Hz）、580 m（2 300 Hz）、430 m（2 600 Hz），进行8 种组合邻线干扰信号测试。当主、被串区段同时分路时，测得邻线干扰电流如表2 所示。

由表2 可见，被串区段干扰电流均可保证车载设备正常工作。轨道电路相同基准载频残压升高18 mV，地面设备也能可靠工作。

表2 采取措施后耦合干扰测试结果

4 结束语

连镇、徐盐铁路淮安东不同制式轨道电路四线并行段已于2019 年完成设计，结束施工并投入使用， 至 今 已 运 行 满 1 年。 在 运 行 期 间，ZPW-2000A 移频轨道电路、ZPW-2000R 移频轨道电路室内外设备，以及其他信号系统均运行稳定，对上述结论及设计原则进行了验证。同时，随着我国移频轨道电路制式的多样化，本项目的设计经验也对高速铁路采用ZPW-2000A 与ZPW-2000R 不同制式移频轨道电路区段，同方向邻线信号干扰的解决方案提供了技术支持，具有一定的参考价值。