站内ZPW-2000A一体化轨道电路低道床适应性研究

邵嘉声

（中国铁建电气化局集团有限公司，北京 100043）

1 概述

广深铁路四线分为高速I、II线和普速III、IV线，高速I、II线进行了信号设备升级，对站内轨道电路进行改造，站场线路利旧。改造完成后，部分车站城际场站应用ZPW-2000A一体化轨道电路。根据广深高速I、II线站内为既有道床的现状，存在发生道床电阻值不达标，出现“红光带”的风险。开展站内ZPW-2000A一体化轨道电路在低道床条件下的适应性研究，以确保工作效率，降低出现“红光带”的风险。

2 现场测试及分析

2.1 测试内容

轨道区段配置统计：统计各轨道区段的配置情况，包含：区段长度、载频、线路类型、道岔位置、补偿电容数量、信号电缆长度等基础信息。

实时数据采集与分析：记录各轨道区段当前工作参数情况，用于分析轨道电路工作情况。

历史数据采集与分析：记录各轨道区段的历史工作参数情况，用于分析最低道床电阻值。

调整状态下的电压测试：在室内设备处测试功出电压、功出电流、轨入电压、主轨出电压。室外测试送端、受端轨面电压，送端、受端引接线电流及各补偿电容位置处的轨面电压。

分路状态下的测试：使用分路杆（分路电阻0.15 Ω）在室外送端、受端、补偿电容位置处进行分路状态测试，记录分路电流及区段状态。

2.2 测试数据分析

在区段送端、受端、补偿电容位置处用移频表测试轨面电压、引接线电流，测试记录如表1所示。用分路杆进行分路测试（分路电阻选择0.15 Ω），记录分路电流、分路残压及轨道继电器状态，测试记录如表2所示。

表1 调整状态测试记录Tab. 1 Adjustment Status Test Record

表2 分路状态测试记录Tab. 2 Branch state test record

3 计算与仿真分析

根据轨道电路系统结构、设备构成、参数和实际配置，基于传输原理建立站内一体化轨道电路的传输模型，并与实测数据进行对比，验证模型的正确性。鉴于股道区段钢轨线路结构简单，测试数据量丰富的特点，选择股道区段进行模型验证，仿真计算多个区段调整状态的轨面电压及关键位置的分路电流，并与实测数据进行对比。

3.1 仿真条件

根据测试区段的实际情况和轨道电路标准参数，仿真条件如下。

1）区段长度：实际长度。

2）补偿电容：25 μF，按照实际数量及标准间距。

3）电缆长度：10 km。

4）道床电阻：∞ Ω·km。

5）分路电阻：0.15 Ω。

6）钢轨参数：如表3所示。7）功出等级：实际使用等级。

表3 钢轨参数Tab. 3 Rail parameters

8）数据对比位置：发送端、接收端及各个补偿电容位置。

3.2 数据对比

对运用一体化轨道电路的股道区段的送端、受端及各个补偿电容位置处的调整状态轨面电压及分路电流进行仿真。各区段仿真情况与实测结果对比，如图1、2所示。

图1 ⅡG2 轨面电压仿真和实测值对比情况Fig.1 Comparison of the simulated and measured values of IIG2 rail surface voltage

由于现场钢轨一次参数存在离散性、道床电阻分布不均匀、实际补偿电缆长度误差、分路电阻差异和实际电容安装位置变化等情况，仿真结果与实测值存在少量误差，各关键点电压和电流变化趋势相同，仿真值与实测值相一致。

图2 ⅡG2 分路电流仿真和实测值对比情况Fig.2 Comparison of the simulated and measured values of IIG2 shunt current

4 区段最低道床电阻计算

4.1 轨道区段轨出电压变化情况

根据历史数据情况分析，11～12月为干燥季节，5～7月为潮湿季节，每个站以一个典型区段为例，列出年曲线、干燥季节、潮湿季节的月曲线。以车站为单位，对每个区段的受潮湿环境影响的轨入电压最大值、最小值进行统计，根据区段配置情况进行最低道床电阻值分析和计算，具体情况如表4所示。

表4 干燥季节和潮湿季节轨出情况对比Tab. 4 Comparison of derailment in dry season and wet season

干燥季节和潮湿季节变化规律较类似，潮湿季节轨出电压最大和最小值较干燥季节下降约3%左右，满足轨道电路调整要求。

4.2 道床电阻、轨面电压与传输极限长度的关系

1）无岔区段

轨面电压、道床电阻和极限传输长度关系如图3所示。

图3 4种频率无岔区段极限长度Fig.3 Limit length of switchless section with four frequencies

2）道岔区段

道岔区段计算分为两种类型：第一种类型包含1组道岔，岔长为160 m；第二种类型包含2组道岔，第1组岔长为80 m，第2组岔长为160 m。

以一组道岔为例进行分析，其中直轨轨面电压、道床电阻和极限传输长度关系如图4所示。

图4 4种频率道岔区段极限长度Fig.4 Limit length of switch section with four frequencies

当 道 床 电 阻 为0.6 Ω·km时，1 700 Hz、2 000 Hz、2 300 Hz极限长度为350 m，2 600 Hz极限长度为300 m；当道床电阻为1 Ω·km时，4种载频下极限长度为400 m；当道床电阻为2 Ω·km时，4种载频下极限长度为650 m。

5 总结

对现场测试情况及分析，21%的区段历史最低道床电阻小于2 Ω·km，75%的区段历史最低道床电阻在2～5 Ω·km之间，4%的区段历史最低道床电阻大于5 Ω·km。根据分析结果，当前广深I、II线站内道床情况能够满足ZPW-2000A一体化轨道电路区段长度划分。站内轨道道床适应ZPW-2000A一体化轨道电路的应用条件，ZPW-2000A一体化轨道电路在现场应用良好。