ZPW-2000R轨道电路调谐区内动车组紧急制动的案例分析

汪荣光

（中国铁路上海局集团有限公司南京电务段，南京 210011）

ZPW-2000R轨道电路是国内自动闭塞区段ZPW-2000系列轨道电路中的一种。本文通过一起动车组在ZPW-2000R轨道电路区间调谐区内紧急制动的案例进行深层原因分析、总结，指出问题所在，并提出行车控制措施，减少异常停车故障发生，确保铁路运输安全。

1 ZPW-2000R轨道电路概述

200 km/h及以上客运专线ZPW-2000R型无绝缘移频轨道电路系统设备由室内设备和室外设备两大部分组成。

室内单元设备包括发送器、功放器、接收器、衰耗器、移频采集器、防雷模拟网络盘、通道采集器、采集中继器和系统维护终端等。这些设备都安装在室内相应的机柜内。室内相应的机柜包括无绝缘移频轨道电路机柜、无绝缘移频轨道电路接口柜。

室外单元设备包括站内匹配变压器、调谐匹配单元、机械节空心线圈及补偿电容。相应的设备安装在防护罩中。

2 故障概况

2021年6月15日12：58，CR300BF-5001-00车担当C3163次运行任务，运行至A线路所至B站区间，DMI提示移动授权缩短，ATP触发紧急制动停车，于13：02重新开车。

故障时B站进站信号未开放，3579AG（B站两接近轨）发U码，3595CG（B站三接近轨）发HU码。 如图1所示。

图1 A线路所-B站平面示意Fig.1 The layout of block post A and station B

3 故障分析

3.1 车载数据分析

1）查看SAM概要数据(200C型ATP的运行数据记录)，2021-06-15 12:58:23，DMI提示“[053]移动授权缩短”，触发紧急制动，如图2所示。

图2 SAM概要数据截图Fig.2 SAM summary data screenshot

2）查看SAM数据152包，载频1 700 Hz区段起点位置299.427 m，终点位置300.349 m；载频2 300 Hz区段起点位置300.349 m，终点位置300.934 m。

列车在2021-06-15 12:58:08（周期24 524 982）至2021-06-15 12:58:23（周期24 525 085）为载频1 700 Hz至载频2 300 Hz调谐区，此期间载频一直为1 700 Hz,低频由U码变为HU码，ATP重新计算移动授权终点位置为载频1 700 Hz区段末端，所以移动授权终点值为0 m，列车速度为7 km/h，触发紧急制动停车，如图3所示。

图3 SAM 152数据包数据截图Fig.3 SAM 152 data packet data screenshot

3）查看SAM数据153包，列车在2021-06-15 12:58:08（周期24 524 982）至2021-06-15 12:58:23（周期24 525 085）的载频1 700 Hz至载频2 300 Hz调谐区，低速通过调谐区时间约15 s，地面载频一直发送1 700 Hz，所以译出载频一直为1 700 Hz，低频由U码变HU码。

4）根据200C车载ATP处理逻辑，如果车载收到新的载频或者越过区段切换点50 m，则判断进入新的区段， 2021-06-15 12:58:23（周期24 525 085），ATP收到1 700 Hz且越过区段切换点37 m（当时测距误差为[-8,12] m），不具备进入新区段条件，接收到HU码，判断为本区段HU码，移动授权终点值为0 m，转入冒进模式，触发紧急制动。

5）从车载ATP数据分析得出：车载ATP在3579AG正常接收1 700 Hz的U 码，而在3595CG调谐区又接到1 700 Hz的HU码，判断还是在3579AG，触发紧急制动。

3.2 地面设备测试分析

3.2.1 室内外设备状态检查

天窗点内对室内、外设备全部检查测试，各项指标达标，符合要求，地面设备未见异常。

3.2.2 模拟动车走行测试

1）因列车轮对短路钢轨分路电阻较小，几乎为零，为更加接近轮对分路电阻，不采用0.15 Ω普通分路线，而采用分路定压仪0.06 Ω档在调谐区短路钢轨，模拟动车走行，测试钢轨短路电流，测出载频、电流、低频变化情况。用分路定压仪在3595CG调谐区内短路模拟动车走行，测试第一轮对钢轨短路电流（TCR天线距离第一轮对最近）。测试情况如表1所示。

表1 调谐区分路测试数据Tab.1 Shunting test data in tuning area

2）用分路定压仪在调谐区内各点短路，查看3579AG和3595CG状态，发现在距离3579AG-FS调谐单元15.1～17.6 m位置，两个区段均不能被短路出现红光带，判定“死区”（轨道电路中两根钢轨短路无分路效应的区域）范围在空心线圈左侧0.9 m，右侧1.6 m范围。如图4所示。

图4 调谐区“死区”示意Fig.4 Schematic diagram of “dead zone” in tuning area

3.2.3 原因分析

1）从以上地面测试数据分析，调谐区空心线圈左侧（3579AG），列车轮对短路钢轨时，3579AG 1 700 Hz U 码信号强于右侧（3595CG）HU 信号。按模拟测试数据推断动车走行，动车在调谐区左侧一直运行至17.5 m位置都正常。当运行至18 m位置时，由于3595CG红光带，此时3579AG转码为HU码，且1 700 Hz幅值大于2 300 Hz幅值，（200C车载ATP处理地面信号逻辑：按信号幅值大小进行判断，取幅值大的载频信号进行接收，连续接收4 s锁定信号）此情况一直持续到24.2 m位置，即动车ATP在18～24.2 m期间一直接收1 700 Hz的HU码信号，按当时车速7 km/h,每秒走行1.9 m，18～24.2 m间距6.2 m，走行时间约为3.3 s，加上现场模拟测试误差即可达到4 s左右，此时间满足ATP输出紧急制动时间。

由于分路定压仪短路钢轨与列车轮对短路钢轨分路电阻存在差异，推算出的“死区”范围也存在一定误差。为确保能够正常行驶，根据模拟测试数据中1 700 Hz与2 300 Hz短路电流值大小变化，将调谐区内“死区”范围适当扩大，在距离3579AGFS调谐单元10～25.2 m范围内，倒推计算列车走行速度，15.2 m走行4 s，每秒走行3.8 m即速度为13.7 km/h,考虑各种误差、延时影响，并留一定富余量，将车速控制在不低于15 km/h下，是能够确保动车在调谐区内小于4 s时间走完“死区”范围，使得车载设备不满足处理逻辑所需的时间，不输出紧急制动命令，正常通过调谐区。

2）根据模拟测试情况，“死区”在调谐区15.1 m位置，假设第一轴轮对在18 m位置，第二轴轮对则在15.5 m，在“死区”内，第三轴轮对在0.2 m，第四轴轮对在3579AG主轨区域内。如图5所示。

图5 模拟轮轴位置关系Fig.5 Simulation position diagram of wheel shaft

3）根据以上轮轴关系，由于3579AG发送端匹配变压器至空心线圈间只有一个轮对在轨面短路，且在“死区”内，因此3579AG的1 700 Hz信号不能被短死，从而串至空心线圈右侧范围高于3595CG 2 300 Hz信号。

4）ZPW-2000R轨道电路根据其制式结构，列车正向运行时先压调谐区小轨，再压主轨。当列车压入调谐区空心线圈右侧时，本区段红光带，导致前一区段低频码由U码变HU码，调谐区小轨载频与前一区段载频一致，与本区段不一致，因动车组在调谐区内运行速度过低，导致在空心线圈死区范围内走行时间接近4 s，且接收的是同一载频1 700 Hz的U码和HU码，ATP车载设备判定同一区段内信号跳变冒进，同时满足ATP动作时间，因此输出紧急制动停车。

4 结论

1）紧急制动原因：从车载数据和地面测试数据分析得知，此次异常停车的原因是动车组在前一区段和次一区段调谐区先后收到1 700 Hz的 U码和1 700 Hz的HU码信号，误判为同一区段信号跳变，触发紧急制动。

2）举一反三，ZPW-2000A制式区段是否会存在此类问题：对比ZPW-2000R轨道电路，ZPW-2000A其结构是列车正向运行时先压主轨，再压调谐区小轨，调谐区小轨载频与主轨一致，列车在本区段调谐区内走行，次一区段不会红光带，本区段载频、低频均不发生变化，因此不存在速度过慢导致紧急制动停车问题。两种区间轨道电路结构如图6所示。

图6 两种区间轨道电路结构Fig.6 Structure of two section track circuits

5 解决方案

在自动闭塞区间ZPW-2000R轨道电路制式区段运行时，动车组在调谐区内速度不低于15 km/h，建议纳入技术规章予以明确规定，避免车载ATP误判输出紧急制动导致异常停车故障的发生。