从两起故障谈ZPW－2000发送盒报警检测的改进

董加良

自2014年以来，京广高铁武汉局管内连续发生多起ZPW－2000K发送器故障，暴露出主发送器功放电路软故障时，不能稳定切换到备发送器，及输出通道短路不能切断功出保护发送器等问题。在2014年7月中旬召开的全路信号产品质量专题研讨会上，相关铁路局也提出了这个问题，厂家就此进行了研究。本文结合现场运用情况，提出一些改进ZPW－2000发送盒报警检测的方案，期望能有益于完善设备功能，提高设备可靠性。

1 故障案例概述

1．2014年7月1日12：08，京广高铁线武广段中继5管内12990G闭塞分区遗留红光带，原因是12990AG主发送器不良。故障时ZPW．F－K型主用发送器功出电压下降到70% （例如发送功出电压150V下降到105V），自动切换到备发送器。虽然备发送器能正常工作，但当主发送器切断输出变为空载后，其功出电压又恢复正常，主发送器FBJ励磁后抢权工作，而带载后电压即下降 （监测到的功出电压如图1），FBJ又落下，如此反复切换，造成主、备发送器都不能正常工作。直到13：16，现场人员赶到机房内拆下主用发送器，备用发送器稳定投用后，红光带故障才消除。

2．2014年7月5日15：08，京广高铁郑武段中继18管内10353BG红光带，原因是10353BG发送端的无绝缘防雷模拟网络盘内部短路，造成10353BG主发送器功出电压由146V降至94V，FBJ落下，切换到备发送器后，功出电压也降至94V。当主发送器切断输出变为空载后，其功出电压又恢复正常，主发送器FBJ励磁后抢权工作，而带载后电压即下降，FBJ又落下，如此反复切换，2台发送器都在承载时有短路输出，且不能自动切断输出保护发送器。

3．2014年7月25日京九线发生一起发送器功出通道中断的故障，开路点在FBJ切换接点与发送器之间，经人为关闭主用发送器后红光带消失。

2 发送器检测原理

发送器原理框图如图2所示。通过2个CPU对FSK信号的低频、载频和幅度特征进行检测，符合要求后打开控制与门，同时对经过控制与门、滤波和功放输出的移频信号功出电压进行检测，达到调整标准，则打开安全与门，驱动发送报警继电器FBJ励磁，使经过功出放大的移频信号输出至钢轨。

主用发送器一旦检测发现故障，安全与门关闭，FBJ失磁落下，备用 （＋1FS）发送器功出信号经FBJ后接点输出至负载端，投入工作。

3 既有冗余方式及发送检测存在的问题

1．客专线ZPW－2000系列发送器采用主备双机冗余模式，主发送器故障后能自动切换到备发送器，但当主发送器软故障时，反复抢权工作却造成备用发送器不能正常承载。当外部通道存在短路故障时，也不能切断功出，目的是有效保护发送器。

2．ZPW－2000系列发送器的发送报警检测条件不合理，只取样电压值，没有采集电流值，也没有对输出带载能力不足的判断功能。

3．当发送器功出信号输出通道开路时，功出电流降为0，由于无电流检测，发送器不会报警并切换。若开路点在发送器至FBJ切换接点之间，不切换就不能使备用发送器投入工作，不能防止故障使用。

图2 发送器原理框图

4 发送报警检测的改进

方案1：修改FBJ电路，使输出报警条件（FBJ落下）后，非经人工不恢复。如图3虚线框内，修改FBJ励磁条件，串入FBJ前接点与人工按钮并联的条件，当FBJ落下后，即切断自身励磁电路，只有在人工按钮接通后，FBJ才可能励磁吸起。

图3 修改FBJ电路

方案2：增加发送报警检测计数、延时恢复及连续报警则关闭等处置功能。修改CPU程序，检测到输出欠压，关闭安全门后保持10s，防止短时间内来回切换造成故障。同时对安全与门关闭进行计数，在一个较短时间内 （如60s）如果连续发生3次安全与门关闭，则由程序输出永久关闭安全与门的指令，非经重启、检测或人工确认，不再打开安全与门。

方案3：增加功出电流检测。可采用交流互感器或电压采样等方法，增加电流采集和处置电路。电压采样法的设想方案为：在功出通道上串接2个低值电阻，采集两端电压并作定量分析，就可以实现电流检测，如图4虚线圈内所示。

图4 增加功出电流检测

增加功出电流检测后，要考虑通电开启时有未带负载的时段，应该将电流检测控制时间延后为正常开启时长的3倍 （或30s），使FBJ有励磁的时间并接通负载。还需要增加1个主 （备）选用输入条件，当作为备用 （＋1FS）或常态无负责的电码化发送器时，设置为电流检测无效的模式。在主用模式下，如果电流检测低于最小值，或超过最大负荷值，则于30s后关闭安全与门，使FBJ失磁落下，从而切断功出移频信号的输出，主用发送器退出，工作切换到备用。

5 结论

在2014年7月份召开的ZPW－2000A轨道电路维护研讨会上，就以上方案与通号设计院专家交流，与会上商定的改进方案思路基本吻合，实施后能够解决主备发送器来回切换的问题。当外部通道开路时。能够报警并切换为备用；当外部通道短路时，也能够切断功出保护发送器不过载。

方案1适用于采用主／备双发送器的既有线路，可以由现场维护单位组织实施，对于采用＋1FS有人值守的车站也可采用此方案。缺点是增加了继电器接点使用，会使设备的可靠性略有降低。

方案2只需修改CPU程序，不用修改电路设计，升级成本低，且可以很快实施。希望既有发送器程序升级也能由生产厂家召回实施。目前在沈阳局进行了试验，2015年下半年将在相关路局推广进行专项整治，能够有效解决主备发送器来回切换的问题。

方案3适用于设计研发单位在进一步完善产品时运用。

［1］ 林瑜筠 ．铁路职业教育铁道部规划教材－区间信号［M］．北京：中国铁道出版社，2008，5．

［2］ 祁杰生．ZPW－2000A无绝缘轨道电路调整与道床电阻分析［J］．铁道通信信号，2010（2）：30－32．．