ZPW-2000A轨道电路小轨电压异常判断分析

刘国鹏

(中国铁路太原局集团有限公司电务部，太原 030013)

目前，ZPW-2000A轨道电路普遍运用于国内普速、高速铁路，其安全与稳定运用越来越重要。但ZPW-2000A轨道电路电压异常问题一直困扰着现场信号维护人员，尤其是ZPW-2000A轨道电路小轨电压的波动，因反复出现造成现场不易查找，且在故障处理中对小轨电压关注不够或漏分析，造成查找故障走弯路，增大延时。为此，结合现场经验及案例，充分利用信号集中监测数据及曲线，分析小轨电压波动、异常等原因。

1 ZPW-2000A轨道电路监测概述

1.1 ZPW-2000A轨道电路监测中小轨电压与定义中的小轨区别

ZPW-2000A轨道电路分为主轨道电路和调谐区小轨道电路两部分，小轨道部分即为列车运行前方主轨道电路的所属“延续段”。在现场监测中，某区段接收器接收的小轨电压实际为该区段列车运行后方区段（即与其接收端相邻区段）的小轨电压。如图1所示，AG接收器接收的小轨电压是与AG主轨电压不同载频的另一载频信息，从小轨道电路定义上可看出它实际是“BG”小轨道的电压，它的载频和“BG”主轨相同。 因此，在日常小轨电压分析中一定要将监测中小轨电压与ZPW-2000A轨道电路定义中小轨（延续段）区别开。

图1 ZPW-2000A轨道电路原理框图Fig.1 ZPW-2000A track circuit principle block diagram

1.2 ZPW-2000A轨道电路监测采集

ZPW-2000A轨道电路监测模拟量包括：发送功出信号电压、发送功出信号电流、发送功出信号载频、发送功出信号低频、主轨入信号电压、主轨入信号载频、主轨入信号低频、小轨入信号电压、小轨入信号载频、小轨入信号低频、主轨出电压、小轨出电压、送端分线盘电压、发送电缆载频、发送电缆低频、受端分线盘电压、接收电缆载频和接收电缆低频，采样点如图2所示。

1.3 正常状态下ZPW-2000A轨道电路小轨电压监测曲线

ZPW-2000A轨道电路正常调整、占用状态时小轨电压的日曲线如图3所示。在调整状态时，小轨电压基本处于标准范围内的一条直线。当有车占用主轨道且接近调谐区时，小轨电压曲线则是连续、幅值逐渐增大的正弦波，且不同的区段其正弦波曲线各不相同，但同一个区段的正弦波曲线基本一样。当列车通过调谐区段后，小轨电压曲线形成与主轨相类似的占用方波。此类波形属于正常波动，若现场监测报警没有其过滤功能，将会造成现场大量的误报警。

2 ZPW-2000A轨道电路小轨电压异常波动典型案例分析

2.1 ZPW-2000A设备器材不良造成小轨电压波动

某站0338G小轨出电压长时间在131～148 mV之间波动，对现场室内外设备、电缆等均进行了检查及更换（注：器材更换使用的备品均是同时间出厂的），仍未恢复，最终将0338G使用的2012年出厂接收器更换为2008年出厂的接收器后，0338G小轨出电压恢复正常，如图4所示。后联系厂家共同查找分析，属于批次器材问题造成，为此，对该线路上存在类似波动的15个区段小轨电压进行了调查，更换相应批次接收器，观察小轨电压再未发生波动，解决问题。

2.2 配线错误造成小轨电压波动

检查某站2300BG小轨出电压（载频2 600 Hz）长时间在 130 ～ 172 mV 之间波动，其功出、主轨入、主轨出电压均正常。经盯控现场检查发现室内QKZ的1根+24 V电源线错配到ZPW-2000A轨道电路“ +1”FS（X）发送器（默认载频 2 600 Hz） 的 S2 端 子，造成2300BG小轨出电压长期波动。

图2 ZPW-2000A轨道电路监测采样点示意图Fig.2 Schematic diagram of ZPW-2000A track circuit monitoring sampling points

图3 ZPW-2000A轨道电路小轨电压曲线Fig.3 ZPW-2000A track circuit small rail voltage curve

图4 接收器更换前后小轨电压对比图Fig.4 Comparison diagram of small rail voltage before and after receiver replacement

2.3 电缆线间绝缘不良造成小轨电压波动

检查某站发现4126BG小轨出电压大幅上升且波动，如图5所示，其主轨出电压同时下降，经检查发现室外两接收电缆芯线间线间绝缘不良造成小轨电压波动。

图5 电缆不良造成的小轨电压波动Fig.5 Small rail voltage fluctuation caused by poor cables

2.4 电容塞钉虚接造成小轨电压波动下降

检查某中继站1689BG，发现小轨电压呈劣化趋势下降，并出现较小波动，如图6所示，经现场检查发现后方区段送端第1个电容塞钉虚接导致小轨电压降低。监测分析中，当本区段小轨电压与后方区段主轨电压出现同升同降现象时，一般情况是由于后方区段送端调谐匹配单元引接线塞钉与钢轨接触劣化造成。当检查塞钉接触正常后，也可能是后方区段送端附近电容劣化导致。

2.5 配线接地造成小轨电压波动

某站0220G小轨出电压长期在141～171 mV之间波动，经盯控现场检查处理，发现当关闭“+1”发送器时，观察0220G小轨出电压恢复正常，于是初步判断为“+1”发送器造成小轨出电压波动。对“+1”发送器进行检查发现输出端子S2对地电压测试存在接地现象，通过进一步查看“+1”发送电路图及甩线（因“+1”发送器接入区段较多，可用甩线方法缩小范围，即将中间区段甩线后测试S2对地电压，若正常则可排除中间区段之前的所有区段均正常。然后再次甩线查找，从而缩小范围判断故障点）查找发现，甩掉第N个区段的线时， S2对地电压异常，且前一个区段（N-1区段）甩线后，测试S2对地电压正常，则判断为N-1区段到第N个区段之间存在接地点，后缕线查找发现使用的双芯绞型阻燃屏蔽线的屏蔽铜网与芯线间破皮短路，造成“+1”发送功出电压接地。

图6 小轨电压下降波动图Fig.6 Small rail voltage drop fluctuation diagram

3 ZPW-2000A轨道电路故障时小轨电压查找分析

2020年X月XX日，某站区间下行线S1LQG、3898G红光带，经查看信号集中监测故障时，S1LQG功出电压、功出电流正常，主轨入、主轨出电压分别从 935 mV、627 mV 下降到 666 mV、453 mV；3898G功出电压正常、功出电流从356 mA上升到367 mA，主轨入、主轨出、小轨出电压均从正常值下降到0 mV。分析此故障：首先考虑S1LQG红光带应为3898G小轨出电压降为零造成（小轨参与联锁，S1LQG的GJ吸起条件之一就是3898G送给它的小轨道电路继电器执行条件,如图7所示）。其次分析3898G红光带，从数据上看，3898G功出电压正常、功出电流升高，接收端电压均降为零，此现象明显是接收通道存在问题，较大可能是接收端出现开路，且S1LQG的主轨入电压也出现下降。综合上述现象，说明S1LQG与3898G之间的调谐区出现问题（电气绝缘不良），重点考虑室外3898G的接收端存在问题。后经现场检查发现，3898G接收端调谐匹配单元与钢轨引接线间连线断开造成。若忽视小轨电压分析，则不能快速确定故障范围。

图7 小轨参与联锁示意图Fig.7 Schematic diagram of small rail participating in interlocking

2020年X月XX日，某站区间5464AG、5464BG红光带（此线路ZPW-2000A轨道电路小轨参与联锁），经查看信号集中监测,故障时5464BG、5464AG、以及前方区段5482G的相关电气特性数据，如图8所示。分析此故障：根据监测查看数据，首先可能判断5464BG的发送通道处于开路状态（功出电流及接收端电压均降为0），且5464AG的小轨出电压降为零也是由于5464BG发送通道处于开路造成；其次5464AG在主轨道电压均正常的情况下GJ落下，其前方区段5482G的小轨电压均由正常值下降到忽略不计的范围，因小轨参与联锁，很容易判断出5464AG的GJ落下是由于5482G小轨电压异常造成的, 5464BG红光带则是由于5464AG的GJ落下切断5464BG的发送通道造成。进一步查看5482G，其主轨道电压均正常（说明室外设备正常），则现场应重点检查5482G室内接收通道相关设备，后经更换5482G轨道接收器后恢复正常。此故障说明小轨参与联锁的情况下，分析小轨电压对于ZPW-2000A轨道电路日常维护的重要性。

图8 相关区段电气特性数据及电路示意图Fig.8 Schematic diagram of electrical characteristic data and circuit for the relevant section

4 结束语

ZPW-2000A轨道电路分布面广，设备参数发生异常变化或故障后，需从关联数据、关键节点等入手，按照小轨道电气特性异常变化的判断分析查找思路，不断积累案例，总结经验，探寻规律，形成准确、快速、有效的查找方法，用以指导现场工作，提升ZPW-2000A轨道电路维护水平。