长区段电码化补偿电容优化设置方案的研究

荣 健

（中铁通信信号勘测设计（北京）有限公司，北京 100036）

新建铁路玉林至铁山港线工程，主要技术标准为国铁I级、单线、半自动闭塞、速度目标值为160 km/h；按照相关技术规定，应设置双接近区段。经牵引计算，接近区段轨道电路长度为1 500 m，设计方案采用25 H z相敏轨道电路叠加ZPW-2000（UM）系列电码化技术方案。依据原铁道部审查通过的电码化技术方案，在每100 m并联33 μF电容、最小道床电阻为1 Ω.km时，电码化时轨道电路最大长度为1 300 m。然而此次新建铁路玉林至铁山港线工程的所有车站接近区段轨道电路长度达到1 500 m，如采用原电码化技术方案，必须相应增加分割设备，从而使工程投资加大。结合本次工程项目开展，出于减少工程投资，不分割1 500 m轨道电路的目的，相应开展对长区段电码化补偿电容的优化设置方案研究，以适应最小道床电阻为1 Ω.km，电码化时轨道电路最大长度为1 500 m的技术要求。

1 研究方案确定

1.1 明确该工程项目接近（长）区段电码化技术条件

1）钢轨阻抗标准，如表1所示;

2）机车信号最小入口电流标准，如表1所示;

表1 钢轨阻抗及机车信号最小入口电流标准

3）道床电阻Rd=1.0～∞ Ω.km;

4）使用的发送设备为UM 71、ZPW-2000A、MPS-2000G发送器;

5）分路电阻Rf=0.15 Ω；

6）轨道电路长度为1 500 m；

7）电缆采用SPTYW PA 23、SPTYW PL23，电缆长度为4 000 m；

8）机车信号设备采用LSK列车控制系统以及通用型机车信号设备；

9）轨道电路采用97型或改进型25H z相敏轨道电路；

10）采用25H z相敏轨道电路四线制叠加ZPW-2000（MU）电码化（送、受电端叠加）；

11）载频频率为1 700、2 000 Hz；

12）接近区段为交流电气化区段。

1.2 主要研究内容、技术关键

长区段轨道电路（1 500 m）电码化补偿电容的优化设置方案如下。

1）补偿电容的计算

根据UM 71等移频信号在轨道电路中的传输特性，轨道并联补偿电容可以增加轨道电路的长度，提高轨道电路的故障-安全性能。补偿电容容量与钢轨一次参数、道床电阻、补偿电容之间距离、信号频率等有关。试验前通过程序计算出最佳补偿电容值。

2）补偿电容的选择

通过理论计算、分析和测试，确定每100 m并42 μF或每50 m并33 μF两种轨间电容方式最佳，后者需要较多的电容数量，且相应工程施工量加大。对两种方式分别进行试验，为节约工程投资，主要推荐每100 m并42 μF电容方式，因此需要定制42 μF电容。每100 m并42 μF电容布置如图1所示。

3）42 μF 电容的试制

42 μF与33 μF电容属同一系列，具有相同的性能和技术标准，因此在提出技术要求后，委托专业厂家生产，研制试验中共定制16个。

2 室内试验测试

2.1 轨道电路叠加电码化室内试验及计算

2.2.1 电码化试验电路

电码化试验电路如图2所示。

2.2.2 轨道电路各项器材参数计算（数值较多，详见研制报告，此处略）

1）室内轨道模拟盘重新调整、测试

根据钢轨阻抗标准，室内试验前对以往使用的试验测试轨道模拟盘进行复测、调整和准确测试，使其符合试验要求。

2）BEX-600/25扼流变压器A参数UM 71测试BEX-600/25扼流变压器是改进型25 H z相敏轨道电路的主要器材，以“三电压表法”为基础测试扼流变压器的开路、短路电压。根据上述电压数据运用专业程序计算出BEX-600/25扼流变压器A参数值。

3）电化HBP-A匹配盒变压器UFLB（6：1）A参数计算

采用上述同样方法计算出变压器UFLB A参数值。

4）电化站内防雷匹配组合中变压器U FLB1的A参数计算

5）非电化变压器UFLB（12：1）A参数计算

2.2 室内模拟盘轨道电路叠加ZPW-2000系列电码化试验

轨道100 m并42 μF电码化测试如下。

1）电化区段改进型25 H z相敏轨道电路叠加ZPW-2000A电码化测试

2）电化区段97型25 H z相敏轨道电路叠加ZPW-2000A电码化测试

3）非电化区段25 H z相敏轨道电路叠加ZPW-2000A电码化测试

4）25 Hz相敏轨道电路器材对电码化的影响

通过上述轨道100 m并42 μF电码化室内试验，分别整理出测试结果。（测试数值较多，详见课题研制报告，此处略）。

经检验其结果表明，对1 700、2 000、2 300、2 600 H z 4种频率均满足技术条件要求（道床电阻1.0～∞ Ω.km），轨道电路长度可达到1 500 m。

2.3 发送电平及降低入口电流调整表

为了适应轨道电路电码化调整及维护的需要，根据室内试验结果并结合工程设计，相应编制了发送电平调整表及降低入口电流调整表。

2.4 25 Hz相敏轨道电路测试

长区段轨道电路叠加ZPW-2000系列电码化试验的基本前提，是保证25 H z相敏轨道电路检查列车占用状态的安全、可靠和有效，电码化器材不能影响轨道电路的安全、正常工作。因此在电码化试验的基础上，再次进行接近区段改进型25 H z相敏轨道电路试验，主要试验条件分成电化区段及非电化区段；有电码化时及无电码化时；轨道电路长度分别为 1 200、1 300、1 400、1 500、1 600、1 700 m；道床电阻Rd分别为 1、1.5 Ω.km和∞ Ω.km；轨道电路工作状态分别为调整、送分、受分。

在上述条件下，测试完成轨道继电器电压、失调角、最大分路电阻，均符合轨道电路安全、正常工作的要求。

3 研制成果应用

经过对两种轨间并电容方式（即每100 m并42 μF和每50 m并33 μF）进行的多次试验，取得宝贵的试验数据。结合工程设计，编制了技术标准、设计定型图，同时为方便现场施工、调试，还编制了相应开通说明。

4 经济和社会效益分析

通过开展专项课题研究，长区段轨道电路叠加ZPW-2000系列电码化的研制成果应用于新建铁路玉林至铁山港线工程，实现了避免增加分割、减少轨道电路机械绝缘节数量，达到减少轨道电路（含电码化）设备器材的目的，有效节省了工程投资。由于绝缘节的减少，对机车车辆轮对的磨损减少，也有利于机车车辆维护。项目成果推广后，可有效降低工程造价及运营维护成本，市场竞争力强，成果显著，具有明显的经济和社会效益。

5 结论和建议

此次长区段电码化补偿电容的优化设置方案专项课题研究。通过结合新建铁路玉林至铁山港线工程项目施工设计，以改变补偿电容值为目标开展相关研究及试验，对与本课题技术条件有关的电气化区段及非电化区段均进行了相应试验。目前已经完成室内试验环节，取得大量实验数据并取得阶段性成果，完成了课题研究和器材开发，达到在最小道床电阻为1 Ω.km时，25 H z相敏轨道电路叠加ZPW-2000（UM）系列电码化技术方案下，轨道电路长度为1 500 m（不加分割）的设计技术要求。研究成果可行性强，技术创新，有效降低工程造价及运营维护成本，经济效益显著，其成果亦可供今后类似的工程设计项目参考。

目前，由于新建铁路玉林至铁山港线工程尚未竣工交付，该项研究成果正等待主管部门择时安排开展“两站一区间”现场试验，以便于验证室内研制成果、发现应用中的问题并进一步改进完善，促使该项研究成果在今后工程项目中得到广泛的推广及应用。

[1] TB 10007-2006 铁路信号设计规范[S]．

[2] TB/T 2465-2003 铁路车站电码化技术条件[S]．

[3] TB/T 3060-2002 机车信号信息定义及分配[S]．

[5]陈习莲.站内轨道电路叠加ZPW-2000（UM）系列四线制电码化[M].北京：中国铁道出版社，2008．

[6]陈习莲.UM71自动闭塞知识问答[M].北京：中国铁道出版社，2001．

[7]张小群，安海军，李建清，等.车站电码化技术[M].北京：中国铁道出版社，1998．