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        ZPW-2000A小軌道日曲線形成的機(jī)理及分析

        2012-11-27 06:24:10賀江勝
        鐵道通信信號(hào) 2012年12期
        關(guān)鍵詞:分路軌面區(qū)段

        賀江勝

        賀江勝:烏魯木齊電務(wù)段 工程師 830022 烏魯木齊

        ZPW-2000A區(qū)間小軌曲線形狀比較特殊,若對(duì)其形成的機(jī)理不清楚,對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果就無(wú)法正確判斷,不僅不能對(duì)小軌變化進(jìn)行有效監(jiān)督,也不能利用小軌曲線,監(jiān)督送端軌面電壓的變化趨勢(shì)。通過(guò)對(duì)小軌曲線形成機(jī)理進(jìn)行分析,幫助判斷小軌運(yùn)用狀態(tài)乃至主軌變化趨勢(shì),便于區(qū)間軌道電壓電特性分析和預(yù)防維護(hù)。

        1 ZPW-2000A小軌日曲線

        1.1 正常狀態(tài)時(shí)的小軌日曲線

        圖1是ZPW-2000A正常狀態(tài)時(shí)小軌道的日曲線,與主軌道曲線有很大的不同。主軌道日曲線是根據(jù)一天軌道的占用情況,形成寬、窄不一的方波。而主軌占用時(shí)的小軌曲線則是連續(xù)的、幅值逐漸增大的,類(lèi)似于正弦波。圖2是放大后截取的單趟列車(chē)占用某軌道區(qū)段時(shí)小軌曲線,由圖2可以看出,小軌空閑時(shí)是一條直線,占用時(shí),先是類(lèi)似正弦曲線,而后是個(gè)方波。

        圖1 ZPW-2000A小軌正常接收日曲線

        1.2 正常狀態(tài)時(shí)小軌曲線特點(diǎn)

        ZPW-2000A主軌道區(qū)段占用時(shí),小軌曲線有以下幾個(gè)特點(diǎn):①列車(chē)通過(guò)時(shí),類(lèi)似正弦波曲線的極值點(diǎn)各個(gè)區(qū)段不盡相同,但同一個(gè)區(qū)段基本相同;②極值點(diǎn)間隔的疏密程度與列車(chē)運(yùn)行速度有關(guān),列車(chē)運(yùn)行速度越快,曲線越緊密,速度越慢,曲線稀疏,如果列車(chē)停在某點(diǎn),將會(huì)是與該點(diǎn)電壓數(shù)值相同的一條直線,如圖3前部所示;③越靠近送電端,小軌電壓波動(dòng)幅度越大;④列車(chē)越過(guò)送電端后,小軌曲線形成與主軌相類(lèi)似的占用方波。

        圖2 ZPW-2000A單趟列車(chē)通過(guò)時(shí)的小軌接收曲線

        圖3 列車(chē)在主軌區(qū)段某點(diǎn)停車(chē)時(shí)的小軌曲線

        2 ZPW-2000A小軌日曲線形成的機(jī)理

        通過(guò)主軌道曲線與小軌道曲線比較可以看出,當(dāng)列車(chē)越過(guò)主軌道受電端,小軌道就開(kāi)始變化,而且隨著不斷接近送電端,小軌電壓變化越來(lái)越大。

        2.1 列車(chē)占用時(shí)軌道區(qū)段的等效電路

        圖4是列車(chē)占用軌道區(qū)段時(shí)的等效電路。圖4中L為鋼軌等效電感,C為補(bǔ)償電容,R為列車(chē)分路電阻與鋼軌電阻之和。A、B兩點(diǎn)構(gòu)成了C與R、L串聯(lián)的并聯(lián)電路。

        從送電端看,補(bǔ)償電容的作用類(lèi)似于鋼軌電感與電容產(chǎn)生串聯(lián)諧振,鋼軌阻抗變成阻性,使得移頻信號(hào)傳得更遠(yuǎn);從受電端看,當(dāng)列車(chē)越過(guò)受電端將軌道分路后,會(huì)形成如圖4所示的并聯(lián)等效電路,當(dāng)列車(chē)運(yùn)行到軌道區(qū)段某一點(diǎn),會(huì)對(duì)相應(yīng)的載頻產(chǎn)生并聯(lián)諧振。

        圖4 列車(chē)占用時(shí)軌道區(qū)段等效電路

        假定電容C不變,軌道電感L=XL0,軌道電阻R=XR0,X為列車(chē)分路點(diǎn)距AB點(diǎn)的距離,LO為單位長(zhǎng)度鋼軌電感,RO為單位長(zhǎng)度鋼軌電阻,忽略列車(chē)分路電阻后,可以得到該等效電路并聯(lián)諧振頻率為:

        將L=XL0,R=XR0帶入(1)式,則

        由(2)式可以看出,對(duì)于某個(gè)確定的載頻f0,可以得到一個(gè)確定的X,使得列車(chē)運(yùn)行到該點(diǎn)時(shí)發(fā)生并聯(lián)諧振。也就是說(shuō),每個(gè)電容步長(zhǎng)范圍內(nèi)都應(yīng)該有一個(gè)并聯(lián)諧振點(diǎn)。但由于軌道區(qū)段是分布參數(shù)網(wǎng)絡(luò),實(shí)際上諧振點(diǎn)沒(méi)有那么多,只有列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中,電路結(jié)構(gòu)合適時(shí),才會(huì)產(chǎn)生并聯(lián)諧振。一旦一個(gè)軌道區(qū)段結(jié)構(gòu)確定后,該區(qū)段的并聯(lián)諧振點(diǎn)數(shù)量也就確定了。所以每次列車(chē)通過(guò)時(shí),曲線出現(xiàn)的極值點(diǎn)數(shù)量基本相同。

        2.2 小軌道日曲線分析說(shuō)明

        通過(guò)以上分析說(shuō)明,列車(chē)通過(guò)時(shí)會(huì)在主軌道區(qū)段幾個(gè)點(diǎn)處產(chǎn)生并聯(lián)諧振。當(dāng)主軌道區(qū)段空閑時(shí),小軌道曲線是一條直線;當(dāng)列車(chē)剛越過(guò)主軌道受電端時(shí),小軌電壓可能上升或下降;當(dāng)該點(diǎn)不是并聯(lián)諧振點(diǎn)時(shí),則由于分路導(dǎo)致送端軌面電壓下降,于是小軌接收曲線開(kāi)始是下降的;當(dāng)該點(diǎn)是并聯(lián)諧振點(diǎn)時(shí),則該點(diǎn)就會(huì)產(chǎn)生并聯(lián)諧振,類(lèi)似終端開(kāi)路,送端電壓升高,于是小軌曲線開(kāi)始是向上波動(dòng)。

        當(dāng)列車(chē)接近諧振點(diǎn)時(shí),阻抗變得越來(lái)越大,送端電壓變得越來(lái)越高,小軌電壓也隨之逐漸變大;當(dāng)列車(chē)離開(kāi)諧振點(diǎn)時(shí),阻抗變得越來(lái)越小,隨著分路電流增大,送端匹配變壓器上的壓降增大,送端軌面電壓也隨之變小,小軌電壓也逐漸變小。

        當(dāng)列車(chē)剛壓入主軌區(qū)段時(shí),由于鋼軌分布漏泄電流較大,即便有并聯(lián)諧振點(diǎn),送端軌面電壓也升高不多,小軌曲線波動(dòng)較小;隨著列車(chē)接近送端,漏泄電流越來(lái)越小,并聯(lián)諧振點(diǎn)處送端軌面電壓變得很高,而非并聯(lián)諧振點(diǎn)處,分路電流也變得更大,匹配變壓器上的壓降更大,送端軌面電壓變得更小,所以小軌曲線波動(dòng)幅度也變得很大,有時(shí)是標(biāo)準(zhǔn)小軌電壓的幾倍;當(dāng)列車(chē)越過(guò)送電端后,小軌被分路,于是曲線變得很低。

        當(dāng)列車(chē)出清小軌區(qū)段后,小軌區(qū)段有不同時(shí)間長(zhǎng)短波動(dòng)的“尾巴”,這是由于列車(chē)在相鄰區(qū)段分路對(duì)小軌造成的影響。調(diào)諧區(qū)設(shè)備參數(shù)以及安裝尺寸越標(biāo)準(zhǔn),這種影響越小,反之影響越大。

        3 注意事項(xiàng)

        圖5 列車(chē)反向進(jìn)入軌道區(qū)段時(shí)小軌曲線(后者)

        1.小軌電壓產(chǎn)生的波動(dòng),實(shí)際上也同時(shí)反映了送端軌面電壓的變化趨勢(shì)。對(duì)于異常曲線,利用同一發(fā)送端但在不同調(diào)諧區(qū)接收的主軌與小軌曲線,加上相鄰兩區(qū)段小軌與主軌的接收曲線變化,比較容易區(qū)分出是送電端的問(wèn)題,還是受電端的問(wèn)題(當(dāng)送電端出現(xiàn)問(wèn)題時(shí),小軌道電壓會(huì)下降50%~70%;受電端出現(xiàn)問(wèn)題時(shí),小軌道電壓會(huì)上升500%~700%),同時(shí)也能反映出補(bǔ)償電容的問(wèn)題,而且通過(guò)小軌曲線,還可以區(qū)分是車(chē)載設(shè)備的問(wèn)題,還是地面設(shè)備的問(wèn)題。

        2.小軌曲線極大值點(diǎn)與諧振點(diǎn)的數(shù)量有關(guān),而諧振點(diǎn)與軌道長(zhǎng)短、載頻大小、補(bǔ)償電容數(shù)量等固定參數(shù)有關(guān),與列車(chē)運(yùn)行速度無(wú)關(guān)。

        3.反向進(jìn)入軌道區(qū)段(如大機(jī)搗固返回時(shí)),小軌入曲線是與正向進(jìn)入時(shí)極值點(diǎn)數(shù)不一致的“鏡像”曲線,如圖5所示。

        4.對(duì)主軌占用時(shí)小軌曲線進(jìn)行軟件過(guò)濾,將會(huì)過(guò)濾掉真實(shí)的軌道電壓變化信息,不能如實(shí)反映現(xiàn)場(chǎng)信息,不利于問(wèn)題分析。

        [1]張會(huì)志,崔國(guó)忠.ZPW-2000A故障分析處理[J].鐵道通信信號(hào),2010(6):40-41.

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