普速线ZPW-2000A轨道电路调整电压偏高问题的探讨

叶建斌

(中国铁路广州局集团有限公司电务部，广州 510088)

近年来，随着国内铁路运输事业不断发展，运行线路的行车密度、速度及承载重量也在不断提高，ZPW-2000A 轨道电路作为信号基础设备，是保证列车安全运行的一道重要保险。

早期线路，由于历史原因，轨道电路调整电压偏高，存在分路残压过高引起分路不良的风险。本文就此问题进行分析与探讨。

1 现场测试

选择国内某普速线ZPW-2000A 轨道电路作为测试样本，随机选取该线轨道电路典型分路不良区段，有砟路基区段3 个，有砟T 梁桥区段1 个，区段信息如表1 所示。

对所测试区段扣件和道砟情况进行勘察，如图1所示。

表1 测试区段基本信息Tab.1 Basic information of test section

图1 钢轨扣件与道砟情况Fig.1 Condition of rial fastener and ballast

所测试区段轨枕扣件绝缘垫片良好，且钢轨与道砟并无接触。

用ME0802 轨道参数测试装置测试所选区段的钢轨一次参数和道砟电阻，测试距离为600 m，测试数据如表2 所示。

2 调整电压过高问题分析

2.1 道砟电阻与轨入电压曲线

根据ME0802 现场实测的钢轨一次参数，结合该线轨道电路配置类型，用matlab 建立轨道电路仿真模型，计算轨道电路区段的道砟电阻值；再根据轨道电路载频类型、送受端电缆长度、轨道电路区段长度，可画出一系列轨入电压与道砟电阻值的关系曲线。

表2 测试区段的钢轨一次参数及道砟电阻值Tab.2 Rail primary parameters and ballast resistance values of test section

如图2 所示，纵坐标为道砟电阻值，横坐标为轨入电压；当轨道电路载频为1 700 Hz，送受端电缆控制长度为10 km 时，曲线分为两条，分别对应轨道电路长度最大值1 400 m 和最小值1 351 m。

以测试选择BG 为例，轨道电路区段长度为1 381 m，载频为1 700 Hz，送受端电缆控制长度为10 km，通过调阅集中监测历史年曲线数据，BG非施工时段最低轨入电压为659 mV，查阅道砟电阻-轨入电压曲线可得出： BG 历史最低道砟电阻值大于4.1 Ω·km。

图2 1 700 Hz载频 1 351～1 400 m道砟电阻值-轨入电压曲线Fig.2 1700 carrier frequency 1 351~1 400 m ballast resistance value- sending end rail surface voltage curve

对此次测试的其他轨道电路区段，根据信号机械室内的集中监测系统，查阅历史最低轨入电压，可得其历史最低道砟电阻值，如表3 所示。

表3 测试区段最低道砟电阻统计Tab.3 The lowest ballast resistance statistics of test section

现场通过对测试轨道电路道床情况的勘察测试，进行仿真建模计算，查阅道砟电阻-轨入电压曲线可知：4 个测试区段的道床条件较好，历史最低道砟电阻值均大于1.5 Ω·km，可适用于高道床调整表。

2.2 不同道砟电阻值设计调整表对轨道电路的影响

在轨道电路室内室外设备配置相同，仅在道砟电阻不同的情况下，用matlab 建模进行仿真建模计算，根据不同道砟电阻值设计轨道电路调整表，并分别绘制出轨道电路区段长度与接收电平级曲线。

如图3 所示，横坐标为轨道电路区段长度，纵坐标为接收电平级。对比不同道砟电阻绘制的曲线可以明显得出，在同样区段配置条件下，设计最低道砟电阻值越大，接收电平级越低，因此主轨出电压越低。

图3 接收电平级对比情况Fig.3 Comparison of reception levels

在轨道电路配置相同的情况下，通过建模同样可以分别绘制出按照不同道砟电阻设计的调整表,进行调整后，轨道电路区段长度与主轨出电压上限电压曲线。

如图4 所示，纵坐标为轨道电路接收器主轨出电压上限值，纵坐标为轨道电路区段长度，对比不同道砟电阻绘制的曲线可以明显得出，同样轨道电路区段配置相同的条件下，设计最低道砟电阻值越大，轨道电路接收器主轨出电压上限越低。

图4 轨出电压上限对比Fig.4 Comparison of receiving end rail surface voltage upper limits

3 解决方案

经调查，现场测试的既有ZPW-2000A 轨道电路设备开通时间较早，该线路的轨道电路调整均参照旧版《铁路信号维护规则》中的通用调整表进行。

以BG 为例，载频1 700 Hz，区段长度1 381 m，控制电缆长度为10 km，按维规调整表进行调整，如图5 所示。

根据图5 方框中的数据，该调整表适用于最低道砟电阻1 Ω·km 的轨道电路，BG 的发送电平级为3 级，接收电平级为99 级，因此轨道电路接收器的主轨出上限很高，为656 mV。

根据前面小结的仿真计算结果，BG 实测道砟电阻大于20 Ω·km，且其历史最低道砟电阻值为4.1 Ω·km，因此可用高道床调整表进行调整。

如图6 所示，BG 采用2 Ω·km 高道床调整表调整后，在发送电平级维持不变的情况下，接收电平级由99 级降为59 级，轨出电压和分路残压下降40.4%。

图5 旧维规通用调整Fig.5 General adjustment table of old maintenance regulation

图6 2 Ω·km轨道电路调整Fig.6 Adjustment table of track circuit of 2 Ω·km

4 总结

选择普速线占用丢失的典型轨道电路区段进行调查，根据现场实测参数以及轨道电路区段配置，用matlab 进行建模仿真，绘制出道砟电阻值与轨入电压关系曲线。查阅信号机械室内集中监测系统2年以上的轨入电压年曲线，分析并准确查找历史最低轨入电压；结合道砟电阻值与轨入电压关系曲线，得出历史最低道砟电阻值，进而选取适用的高道床调整表，改善了由于调整电压偏高而造成分路残压过高的问题。