邱小燕

(中國(guó)鐵路廣州局集團(tuán)有限公司肇慶信號(hào)水電段，廣東肇慶 526000)

隨著國(guó)內(nèi)鐵路運(yùn)輸事業(yè)不斷發(fā)展，ZPW-2000A型無絕緣軌道電路在高速、客運(yùn)專線及普速鐵路上得到廣泛運(yùn)用。ZPW-2000A 軌道電路使用音頻模擬信號(hào)進(jìn)行列車的占用檢查和發(fā)碼，從室內(nèi)到室外的整個(gè)傳輸系統(tǒng)中分布電感、電容，設(shè)備數(shù)量多、設(shè)置分散，傳輸通道復(fù)雜。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，維護(hù)人員難以在短時(shí)間內(nèi)憑經(jīng)驗(yàn)或者數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、直觀的判斷故障范圍，故障延時(shí)長(zhǎng)，嚴(yán)重影響運(yùn)輸效率。

為解決ZPW-2000A 軌道電路軌旁設(shè)備故障時(shí)，診斷定位困難造成的勞動(dòng)強(qiáng)度高、運(yùn)維效率低等問題，2019 年初，北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司在佛肇城際肇慶站進(jìn)行試點(diǎn)。一是改進(jìn)軌旁設(shè)備，采用ZPW·PTX 信息調(diào)諧匹配單元替代原有ZPW·PT 調(diào)諧匹配單元；二是完善ZPW-2000A 軌道電路室內(nèi)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，符合《鐵路信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)條件》（運(yùn)基信號(hào)[2010]709 號(hào)）要求；三是增加室內(nèi)智能診斷主機(jī)和軟件，軟件報(bào)警邏輯和定位功能滿足《ZPW-2000 區(qū)間軌道電路室外監(jiān)測(cè)及診斷系統(tǒng)暫行技術(shù)條件》（TJ/DW 197-2017）11 段故障定位要求。系統(tǒng)故障定位示意，如圖1 所示，為驗(yàn)證系統(tǒng)智能診斷的準(zhǔn)確性，開展了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和驗(yàn)證。

1 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

1.1 測(cè)試目的

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試目的是當(dāng)軌道區(qū)段出現(xiàn)電壓、電流值異常變化或出現(xiàn)異常紅光帶時(shí)，驗(yàn)證智能診斷終端模擬量參數(shù)是否發(fā)生變化，系統(tǒng)能否根據(jù)變化參數(shù)給出報(bào)（預(yù)）警信息，且報(bào)警信息故障診斷定位是否準(zhǔn)確，給出的維修建議是否科學(xué)有效，對(duì)軌道電路故障是否能實(shí)現(xiàn)11 段定位。

1.2 測(cè)試方法

采用的基本方法是天窗時(shí)間選取一個(gè)軌道電路區(qū)段（1137AG），對(duì)軌道電路傳輸通道各關(guān)鍵點(diǎn)做模擬條件，模擬軌道電路11 個(gè)區(qū)域短路或開路故障，觀察智能診斷終端模擬量參數(shù)變化情況和診斷終端故障定位情況，并與實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)和人工故障診斷定位進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證系統(tǒng)診斷定位和維修意見的準(zhǔn)確性、智能性和科學(xué)性。

1.3 測(cè)試案例及結(jié)果

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試選取19 個(gè)典型場(chǎng)景，分別對(duì)智能診斷終端在室內(nèi)發(fā)送端方向切換電路，發(fā)送端模擬網(wǎng)絡(luò)，接收端調(diào)諧匹配單元鋼軌引接線等11 個(gè)區(qū)域定位功能進(jìn)行驗(yàn)證。測(cè)試項(xiàng)目及結(jié)果如表1 所示。

1.4 測(cè)試場(chǎng)景舉例

場(chǎng)景1：斷開室外電纜盒電纜；診斷主機(jī)報(bào)警名稱為室外發(fā)送端電纜通道異常，建議檢查室外發(fā)送端電纜2 ～4 km（或調(diào)諧匹配單元）開路；報(bào)警界面顯示如圖2 所示，故障區(qū)域定位及維修建議如圖3 所示。

場(chǎng)景2：短路主軌軌面，診斷主機(jī)報(bào)警名稱為室外主軌線路異常。故障區(qū)域定位及維修建議如圖4所示。

場(chǎng)景3：開路接收端調(diào)諧匹配單元V1、V3；診斷主機(jī)報(bào)警名稱為室外接收端傳輸通道異常；故障區(qū)域定位及維修建議如圖5 所示，故障前后數(shù)據(jù)對(duì)比如表2 所示。

表1 測(cè)試項(xiàng)目及結(jié)果Tab.1 Test items and results

圖2 診斷終端報(bào)警界面顯示Fig.2 Display of alarm interface of diagnostic terminal

2 測(cè)試結(jié)果分析

2.1 ZPW·PTX信息調(diào)諧匹配單元優(yōu)勢(shì)分析

采用ZPW·PTX 信息調(diào)諧匹配單元替代原有ZPW·PT 調(diào)諧匹配單元，新型調(diào)諧匹配單元采用絕緣性能更強(qiáng)的安裝板和絕緣性能更高的瓷柱端子，內(nèi)部采用CBB 聚丙烯薄膜電容替代4 700 μF 電解電容，損耗小、高低溫容值穩(wěn)定性好、使用壽命長(zhǎng)，并灌封于設(shè)備內(nèi)部，有效提高電容可靠性和箱盒防水、防潮性能，降低軌旁設(shè)備故障率。

圖3 場(chǎng)景1診斷終端故障區(qū)域定位及維修建議Fig.3 Fault location andmaintenance suggestion of diagnostic terminal of Scenario 1

圖4 場(chǎng)景2診斷終端故障區(qū)域定位及維修建議Fig.4 Fault location andmaintenance suggestion of diagnostic terminal of Scenario 2

內(nèi)置可拆卸的室外采集分機(jī)和閉環(huán)式電流傳感器，可拔插，解決傳統(tǒng)室外監(jiān)測(cè)安裝空間和固定問題；現(xiàn)場(chǎng)施工只需增加兩根電力載波配線，相對(duì)傳統(tǒng)室外監(jiān)測(cè)而言，取消防雷模塊施工配線，減少采集配線，降低施工難度，并實(shí)現(xiàn)了防雷單元在線劣化檢查。

圖5 場(chǎng)景3診斷終端故障區(qū)域定位及維修建議Fig.5 Fault location and maintenance suggestion of diagnostic terminal of Scenario 3

表2 故障前后數(shù)據(jù)對(duì)比Tab.2 Comparison between data before and after breakdown

采集分機(jī)配置工作通過手持終端采用無線方式完成，無需開箱配線，后期可維護(hù)性和可升級(jí)性增強(qiáng)，可增加受端電纜故障位置判斷、鋼軌斷離判斷等技術(shù)難度高的功能，實(shí)現(xiàn)診斷區(qū)域數(shù)量遠(yuǎn)超11 段。

2.2 智能診斷功能測(cè)試分析

肇慶站ZPW-2000A 軌道電路智能診斷系統(tǒng)通過對(duì)室內(nèi)軌道電路維護(hù)終端和室外ZPW·PTX 上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、邏輯判斷、綜合分析和處理，當(dāng)判斷軌道區(qū)段出現(xiàn)電壓、電流值異常變化或出現(xiàn)異常紅光帶時(shí)，啟動(dòng)故障診斷算法邏輯，對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行11 段定位，并向控顯設(shè)備輸出報(bào)警信息、故障診斷結(jié)果和維修處理建議，故障數(shù)據(jù)對(duì)比清晰、定位故障區(qū)域準(zhǔn)確，維修處理意見科學(xué)，符合《TJ/DW 197-2017 ZPW-2000 區(qū)間軌道電路室外監(jiān)測(cè)及診斷系統(tǒng)暫行技術(shù)條件》（鐵總運(yùn)[2017]94 號(hào)）11段故障定位要求。

2.3 改進(jìn)建議

室外發(fā)送端電纜通道異常，目前能定位到室外發(fā)送端電纜2 ～4 km 短路或開路故障，建議優(yōu)化軟件配置和算法，提高定位精度，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)精準(zhǔn)維修。

主軌線路異常不能區(qū)分軌面短路或開路故障，建議通過增加監(jiān)測(cè)項(xiàng)等技術(shù)手段，對(duì)短路和開路故障進(jìn)行區(qū)分。

完善系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和智能診斷功能，建議對(duì)工電結(jié)合部和外部環(huán)境監(jiān)測(cè)、診斷功能進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，增加機(jī)械絕緣節(jié)破損、鋼軌開短路及位置、雷電侵害等智能診斷報(bào)警。提高設(shè)備免維護(hù)能力，降低維護(hù)人員工作強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)軌道電路從故障修到狀態(tài)修的轉(zhuǎn)變。

3 結(jié)束語

肇慶站ZPW-2000A 軌道電路室外監(jiān)測(cè)和智能診斷系統(tǒng)完善監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)區(qū)間軌道電路數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和傳輸通道標(biāo)準(zhǔn)11 段的故障報(bào)（預(yù)）警功能，并增加防雷單元在線劣化檢查功能，有效提高區(qū)間設(shè)備故障定位的準(zhǔn)確度，縮短故障處理時(shí)間，并可根據(jù)設(shè)備狀態(tài)開展預(yù)防修、針對(duì)修和狀態(tài)修。同時(shí)提升了設(shè)備維護(hù)、維修效率，在日常維護(hù)、故障排查過程中發(fā)揮了重要作用，改進(jìn)后的ZPW·PTX 有效提高了軌旁設(shè)備的可靠性、智能化和耐用性，具有極大的推廣使用空間。