关于构建客专ZPW-2000A轨道电路有效实训方法的思考

李雨谦

（北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070）

1 概述

近年来，ZPW-2000A 轨道电路铺设总长度不断增加，其中客运专线已超过3 万km。它具备列车占用检查、断轨检查以及车地通讯等功能。行车密度的不断加大，列车运行速度的不断提高，对铁路一线维护单位提出了更高的要求。因此，现场维护人员如何及时、准确地掌握轨道电路的工作质量，是保障行车安全与效率的关键，一直受到铁路电务领域的广泛重视，并采取大量物力、人力针对这一问题进行研究。下面对一种轨道电路培训系统构架及实训方法进行介绍。

2 ZPW-2000A轨道电路实训系统架构

ZPW-2000A 轨道电路实训系统可分为学生实训执行层和教师培训管理层，整个系统框架100%还原现场铁路线路自动闭塞系统设备布置，采用真实信号设备结合软件系统考核，总体系统结构示意如图1 所示。

2.1 教师培训管理层

教师培训管理层由铁路信号基础培训系统、三维建模授课系统和应急实操考核系统组成。

铁路信号基础培训系统，包含了典型的信号系统培训案例，案例来源于《铁路技术管理规程》，由信号系统正常运营场景、典型故障场景和自定义场景组成，有利于帮学生建立铁路信号系统的框架，为后续深化学习ZPW-2000A 轨道电路作铺垫。

三维建模授课系统，对ZPW-2000A 轨道电路系统配置、室内外设备构成、信号传输通道、工程设计规范及相关接口等进行三维化建模处理，使学员以更为宏观的角度去熟悉轨道电路大系统，同时通过观察形象生动的立体模型去配置站内、区间轨道电路结构，贴近现场，身临其境，仿真现场设备状态。

理论实操考核系统，实现对ZPW-2000A 轨道电路理论知识掌握程度的考核，设置了包含多种信号设备基础理论的题库。教师可以根据实际情况，在教师端软件设置试卷总分、考试时间、扣分标准，然后同时向多个学生端发送试卷，学员在学生端软件中点击按钮“领卷”，并开始考试。流程如图2 所示。该考核系统还可以结合系统硬件进行典型故障案例设置，考查学员的应急排除故障能力。

图2 理论知识考核系统流程图Fig.2 Flow chart of theoretical knowledge assessment system

2.2 学生实训执行层

基于真实铁路线路信号设计规范，建立室外环形接口平台和室内实训机柜，如图3 所示。

其中，整个环形接口平台，按照20:1 比例进行微缩，为室外铁路信号设备提供接口，并有如下主要配置。

图3 室外环形接口平台和室内实训机柜示意图Fig.3 Schematic diagram of outdoor circle interface platform and indoor training cabinet

1）等效钢轨参数模拟器设置，移频信号在钢轨上传输的损耗，主要是由于钢轨电阻和电感。为模拟真实线路轨道钢轨电气特性，选取10 cm 小铜钢轨搭配14 μH 电感，构建等效20 m 真实钢轨电气特性的实物单元，可实现钢轨主轨道、小轨道传输电气参数等效。

2）等效道床电阻切换器设置，在真实铁路运营线路中，外界环境变化（下雨、线路污染、砂粉、扣件系统绝缘失效等因素）改变道床漏泄程度，会对钢轨上移频信号传输产生影响。因此，本接口平台在钢轨间并联电阻黑箱，通过按钮驱动继电器控制道床电阻，实现模拟0.6 Ω、1 Ω、2 Ω 及∞ Ω道床漏泄情况。

3）室外轨旁信号设备设置。ZPW-2000A 室外轨旁信号设备包含调谐匹配单元（PT）、空心线圈（SVA）和补偿电容。按照现场设计布置真实调谐匹配单元、空心线圈，学生可测量“调谐区”的隔离系数、零阻抗、极阻抗及影响谐振槽路的各种因素。

室内实训机柜是根据现场信号机械室内轨道电路设备通常设置在移频柜、综合柜、接口柜的情况而定制，划分为移频区、综合区及监测区域，如图3所示。

1）ZPW-2000A 轨道电路室内设备设置在移频区，发送器、接收器和衰耗冗余器安装在U 型槽内，柜内配线与标准机柜一致；每6 个防雷模拟网络、2 个分线采集器安装在一个模网组匣内；轨道继电器、方向继电器等放在综合区的继电器组合架上。轨道电路通信接口板安装在通信机笼，与“模拟列控中心”进行通信，给移频区域的发送器、接收器编码提供条件。

2）ZPW-2000A 轨道电路子监测设置在监测区域，轨道电路监测系统的安装软件为北京全路通信信号研究设计院集团有限公司研发的ZPW-2000A轨道电路监测子系统。该子监测软件可实现通过CANC 总线与轨道电路通信接口板通信，接收轨道电路设备上传的各环节模拟量、开关量及通信状态；通过软件可查阅实时、历史曲线和数据、分机状态和故障报警信息；可导出、导入历史数据和曲线等。

3）模拟列控中心软件配置在监测区域，机柜工控机安装“模拟列控中心”软件。该软件可实现通过CAN 总线实时与轨道电路通信接口板（CI-TC2）通信，对轨道电路发送器、接收器等设备进行编码、解码（含18 种低频信息），并接受上传的设备状态；对轨道电路区段进行“切换方向”操作等。

3 ZPW-2000A轨道电路实训核心功能

3.1 培训学生对轨道电路故障应急排查能力

在构建的ZPW-2000A 轨道电路实训系统基础上，可通过以下流程实现对学员应急排查故障能力的考核，如图4 所示。

图4 考核系统功能流程图Fig.4 Flow chart of assessment system functions

考核功能流程说明如下。

1）开始考试

教师通过教师端软件，设置相应编号的故障点（范围涉及到室内、室外传输通道）以及排故时长、总分、扣分标准（误操作、漏操作）等，点击“开始考核”按钮。

现象：组合架轨道继电器落下，室内轨道电路衰耗冗余控制器轨道显示红灯；ZPW-2000A 轨道电路子监测显示故障报警信息。

2）考试过程

学生通过学生端软件开始考试。首先，通过衰耗冗余控制器和轨道继电器状态来判断具体的轨道电路故障区段；其次，调阅ZPW-2000A 轨道电路子监测实时数据表、曲线等，判断故障点的大致区域；最后，用移频表在故障区域进行节点电压、电流测试，找出故障点。

3）结束考试

学生在学生端软件中输入查找出的故障点标号，然后在软件系统中点击按钮“修复”。如果轨道继电器吸起，衰耗器轨道灯变绿，则修复故障成功。整个考试学生的操作记录、时间都会被传送到教师机软件，作为最后成绩评估的依据。

教师端设置的故障应根据中国铁路总公司2017 年5 月颁布的《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）文件来设置，有章可循，避免凭空捏造。

3.2 培训ZPW-2000A轨道电路调整参考表

ZPW-2000A 轨道电路分为调整、分路两种状态。主轨道电路的调整主要是考虑各闭塞分区在载频、长度一定时，该区段的发送电平大小以及如何跨接封连相应端子，使接收设备工作在所要求的电平量值范围内。因此，轨道电路调整参考表的规范使用对于轨道电路的稳定安全工作，十分重要。如图5 所示。

使用轨道电路调整参考表，进行“主轨道”调整，流程如图6 所示。

3.3 培训学生对轨道电路传输通道配线能力

通过该实训平台，学生可以自己动手搭建真实室内、室外设备环境，熟悉轨道电路各环节的设备连接模式。

图5 轨道电路调整参考表示意图Fig.5 Schematic diagram of track circuit adjustment reference table

图6 使用轨道电路调整参考表调整主轨道流程图Fig.6 Flow chart of adjusting the main track with track circuit adjustment reference table

整个ZPW-2000A 传输系统通道分为室内、室外部分，如图7 所示。

为方便训练学员进行配线练习，本室内实训机柜将室内设备间连线、继电器接点跳线集成到一块端子面板上，学员通过提供的标准配线图，在配线端子面板上进行跳线。

图7 ZPW-2000A传输系统通道配线图Fig.7 Wiring diagram of ZPW-2000A transmission system channel

通过室内配线熟悉移频信号传输通道如图8所示。

图8 室内配线移频信号传输通道图Fig.8 Frequency shift signal transmission channel diagram for indoor wiring

从此系统可以熟悉从发送器、衰耗冗余控制器、发送端防雷模拟网络、接收端防雷模拟网络、衰耗冗余控制器最后到接收器的接口部分。

通过室外配线熟悉轨道电路调谐区构成如图9所示。

图9 室外配线调谐区构成图Fig.9 Tuning zone composition diagram for outdoor wiring

从此系统可熟悉从数字屏蔽电缆（SPT）、调谐匹配单元（PT）、钢轨 、若干补偿电容、空心线圈（SVA）到邻区段调谐匹配单元（PT）的过程。

4 总结

加强一线维护单位的业务素养，改善培训模式是铁路一线维护单位防患于未然的有效方法。本文提出构建的ZPW-2000A 轨道电路实训系统，其考核方式，涵盖了真实信号设备，同时在室外接口平台、室内实训机柜的基础上让学员学习、训练整个轨道电路系统的工作原理、设备调试以及故障排除，贴近现场实际，能准确的定位培训目的，指导了未来培训方向，为一线维护单位提供了思路。