ZPW-2000系列无绝缘轨道电路继电接口电子化探讨

李文涛，阳 晋，裘志彬

（1．中国国家铁路集团有限公司工电部，北京 100844；2．北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070；3．中国铁路北京局集团有限公司，北京 100038）

1 概述

随着铁路信号系统及信息技术的发展，信号控制系统的集成化、电子化已成为趋势。ZPW-2000系列移频轨道电路是目前国内自动闭塞的主要制式，部分外部接口仍采用继电方式，如：方向切换电路、轨道继电器。此外，当前存在方向切换继电器无法改方时，会切换回原方向，故障持续时间短，同时由于方向电路中的接点与轨道电路传输通道中的接点不同，方向电路中接点出现接触不良故障时，轨道电路电压不会出现任何变化，这就导致现场故障排查难度大，影响时间长。为避免该类故障再次发生，2019年中国国家铁路集团有限公司（简称国铁集团）发布 “关于优化列控中心方向电路提高设备工作可靠性的通知”（工电通号电[2019]57号），要求实施列控中心方向电路并联冗余接点方案。同时为从源头上杜绝此类故障发生，该通知还要求“加快推进全电子轨道电路研发”。

因此，针对上述情况有必要对ZPW-2000系列无绝缘轨道电路继电接口运用现状及电子化对策进行分析和探讨。

2 现状分析

目前，ZPW-2000系列无绝缘轨道电路有两种编码控制方式：一是通过CAN通信接收编码信息的通信控制方式；二是通过DC 24 V方式接收编码信息的继电控制方式。两种控制方式下，方向切换电路及其继电器、轨道继电器既参与轨道电路系统功能的实现，同时还参与了列控、联锁等系统功能实现。

2.1 通信控制方式现状

通信控制方式轨道电路接口电子化研究对象：一是方向切换继电器及其电路；二是轨道继电器。两者在轨道电路系统中的位置如图1所示。

图1 通信控制方式轨道电路接口电子化研究对象Fig.1 Electronization research object of track circuit interface under communication control mode

2.1.1 方向切换继电器（FJ/FQJ）及其电路

方向切换继电器（FJ/FQJ）及其电路，共参与2类4种功能的实现，包括：轨道电路功能（如传输通道切换和载频选择）；列控功能（如方向电路和列控采集）。举例电路如图2所示。

图2 通信控制轨道电路方向切换继电器（FJ/FQJ）电路举例Fig.2 Circuit example of track circuit direction switching relay (FJ/FQJ) under communication control mode

2.1.2 轨道继电器（GJ）

轨道继电器（GJ）共参与3类4种功能的实现，包括：轨道电路功能（如空闲/占用表示）；列控功能（如列控回采）；联锁功能（如联锁回采（站内）和道岔启动电路的轨道区段空闲条件）。举例电路如图3所示。

图3 通信控制轨道电路轨道继电器（GJ）电路举例Fig.3 Circuit example of track circuit track relay (GJ)under communication control mode

此外，从维修维护上分析，GJ作为列控/联锁与轨道电路的接口边界，有利于现场维护人员快速定位故障范围。例如：2013年京广高铁中继14雷击故障，若没有GJ状态，整个故障排查范围就扩大至列控系统；合武线早期采用通信方式上传GJ状态，后由于故障排查范围和边界不清等原因，已整改为通信上传和列控采集的方式；京津线设计之初，在GJ状态上传方式上，西门子公司考虑设置产品责任边界，强烈要求有明确的电气接口，即增加列控直接采集方式。

综上分析，通信控制方式轨道电路电子化技术主要研究对象为方向切换电路及其继电器，而轨道继电器参与了站内联锁功能，且有利于故障定位与维修，因此应保留轨道继电器。

2.2 继电控制方式现状

继电控制方式轨道电路接口电子化研究对象有两类：一是正/反方向切换继电器（QZJ/QFJ）及其电路；二是轨道继电器。两者在轨道电路系统中的位置如图4所示。

图4 继电控制轨道电路接口电子化分析对象Fig.4 Electronization analysis object of track circuit interface under relay control mode

2.2.1 方向切换继电器（QZJ/QFJ）及其电路

根据原铁道部标准图《自动闭塞四线制方向电路图册》（铁基[1987]507号，电号：0041），每个轨道区段分别设置一个QZJ和QFJ继电器实现方向切换。方向切换继电器（QZJ/QFJ）共参与3类11种功能的实现，包括：轨道电路功能（如传输通道切换、载频选择、小轨道方向切换和缓放盒电路）；自闭控制功能（如编码方向切换、区间逻辑检查功能、红灯转移、多区段AG/BG切换和信号机反向灭灯）；区段状态采集功能（如CTC/TDCS采集、监测采集）。

自闭控制类，如图5～7所示。

图5 继电控制轨道电路方向切换继电器参与正反向切码电路举例Fig.5 Circuit example of track circuit direction switching relay involved in forward and reverse code switching under relay control mode

图6 继电控制轨道电路方向切换继电器参与区间逻辑检查电路举例Fig.6 Circuit example of track circuit direction switching relay involved in interval logic check under relay control mode

2.2.2 轨道继电器（GJ）

轨道继电器（GJ）共参与4类9种功能的实现，包括：轨道电路功能（如空闲/占用表示、通道切换）；区间控制功能（如区间编码、区间逻辑检查功能、方向电路和通信信号机点灯）；站内控制功能（如自闭结合电路）；监测采集功能（如CTC/TDCS采集、监测采集）。

2.3 小结

综上分析，继电控制轨道电路中的QZJ/QFJ/GJ等已成为自闭电路构建的基础，其电子化演进无法通过轨道电路自身实现，因此，本项目暂不考虑继电控制轨道电路的电子化研究。

3 电子化方案

根据上述分析，仅通信控制方式的方向切换继电器及其电路具备电子化条件。

取消轨道电路外置方向切换继电电路及方向切换继电器（FJ/FQJ），增加方向转换装置、设计方向切换电路和安全回检电路，实现轨道电路方向切换功能，该部分模块及电路集成于衰耗冗余设备内部。

发码设备下发的方向信息，由主、备发送设备驱动方向转换装置，同时主、备发送设备将收到的方向状态信息通过通信接口设备上传至发码设备，实现方向信息的安全处理和闭环控制，如图8所示。

图8 方向切换执行模块及其控制电路功能示意Fig.8 Schematic diagram of direction switching implementation module and its control circuit functions

图7 继电控制轨道电路方向切换继电器参与红灯转移电路举例Fig.7 Circuit exa relay control mode

方向切换电路及继电器实现电子化后，列控发码设备通过通信方式将改方命令下发至轨道电路设备，轨道电路设备通过通信方式将方向状态上传至列控发码设备。

4 结束语

ZPW-2000系列轨道电路是国内自闭系统的统一制式，作为列车行车的基础安全装备已深度参与了自闭控制电路和联锁控制电路，尤其是继电控制方式的轨道电路已经成为6502控制电路中不可或缺的一个环节，其电子化需随着外部电路整体电子化进程而实现。

总之，铁路装备的电子化、数字化是交通强国建设纲要中明确提出的，也是必然要实现的，ZPW-2000系列轨道电路必然也会随着铁路装备的电子化数字化演进，最终完全实现电子化。