ZPW-2000A结构、技术特点

ZPW-2000A轨道电路 主要技术特点如下:

(1) 继承了UM71移频自动闭塞的优势;

(2) 可以对工频信号干扰进行防护 ;

(3) 可完成自动闭塞全程断轨检查，提高安全性;

(4) 实现了对调谐单元的断线检查;

(5) 大大缩短了调谐区段的死区段距离;

(6) 通过轨道电路计算机软件对系统进行优化;

(7) 提高信号在机械绝缘节结构的轨道电路上有效的传输距离;

(8) 结合轨道电路传输距离和道碎电阻的影响提高系统稳定性;

(9) 采用SPT国产 铁路信号数字电缆 ，减少备用 芯线数 ，延长传输距离，降低造价;

(10) 调谐区段设备采用75mm²长包 钢铜引接线 ，便于维修;

(11) 发送器采用N+1冗余配置;

(12) 改善了信号传输精度和抗干扰性能;

(13) 接收器 双机热备，同一轨道区段内，上行、下行闭塞分区的 接收器主、备机 互为备用。

图片来自复兴号铁路公众号

在需求层面上，铁路客运专线的特点是高效、正点，因此要求系统设计的可靠性更高。

①高铁 ZPW-2000A/K轨道电路 系统取消了既有线ZPW一2000A无绝缘轨道电路系统大量的 继电编码逻辑电路 ，采用 无接点的计算机编码方式 。

②客专ZPW-2000轨道电路发送器冗余方式由 既有的“N+1”方式 改为"1+1"方式，原有“N+1"冗余设计仅能保证在一个发送器故障时系统正常工作，而 "1+1"冗余方式可保证两个及以上主发送器故障时系统正常使用，因此提高了系统整体的可靠性。

③既有ZPW-2000轨道电路故障90%以上是 调谐区小轨道 自身故障造成的，由于调谐区小轨道接收电压很低，容易受到 牵引电流干扰 、 邻线路串频 、 道床漏泄 等多种因素的影响进而发生故障。 客专ZPW-2000轨道电路小轨道不参与 联锁 ，只是对小轨道信号进行监测和不良报警，小轨道故障不影响主轨道工作和正常行车，从而使得系统的可靠性大大提高。

④将既有的调谐单元和匹配变压器整合成一个 调谐匹配单元 ，降低了元器件发生故障的概率 。

⑤ 补偿电容采用了全密封工艺，一方面补偿电容的容值稳定性，另一方面延长了其使用寿命，从而，提高了轨道电路系统工作的稳定性 。

⑥ 增加了空心线圈的导线线径，从而，提高了设备的安全容量，使轨道电路系统工作更加稳定可靠。

⑦高铁ZPW-2000A/K轨道电路系统带有监测和故障诊断功能，使得轨道电路系统能够及时准确地对轨道电路工作的临界和故障状态，较为准确地给出预警或报警，为系统的“状态修”提供了技术保证。

⑧对于站内ZPW-2000A轨道电路，在大秦线的基础上，使道岔分支长度由小于等于30m延长到的120m，提高了机车信号车载设备在站内使用的安全性，提高了轨道区段划分的灵活性。

⑨对高铁ZPW-2000A轨道电路系统相关的配套器材，增加了相应的技术指标要求，大大提高了高铁ZPW一2000A轨道电路系统工作稳定性。

如：对扼流变压器增加不平衡牵引电流和大电流条件下的电气指标要求。

客专ZPW-2000轨道电路发送器采用 无接点的计算机编码 方式，同时接收器载频选择可通过列控中心集中配置。列控系统通过采集轨道继电器状态和相邻列控系统传送的信息集中编码，由 CAN总线将编码信息传送给发送器，同时采集接收器状态与轨道继电器状态进行一致性比对校验，因此客专ZPW-2000轨道电路对发送器、接收器增加了CAN通信功能 。

如下图所示，CANA、CANB用于和列控中心主机的数据交换，CANC将发送器、接收器的相关数据参数（功出电压、功出电流、接收入口主轨道电压、接收入口小轨道电压等）发送给微机监测主机，CAND、CANE用于和移频轨道电路的主备发送器、接收器交换数据。客专ZPW-2000轨道电路CAN通信简介 客专ZPW-2000轨道电路CAN通信系统中主要包括轨道电路接口单元（由通信接口板组成）、轨道电路移频柜（发送器、接收器）、CAN总线。列控中心主要用于集中编码和配置载频，微机监测则通过采集数据监测轨道电路电气特性指标。

三种状态

调谐区

通过 小轨道检查 的技术方案解决了调谐区分路死区，并实现了全程断轨检查。系统设计时，从原理上不再把调谐区独立于轨道电路之外，而是把调谐区看作主轨道电路的“延续段，在调谐区轨道上传输信号并由相邻区段的接收器接收，再生成24V直流信号通过室内连线传输给本区段接收器，并与本区段主轨信号共同驱动轨道继电器励磁，从而同时实现了主轨道和调谐区小轨道的占用和空闲检查。

扩展阅读：调谐区之电气绝缘节

常见故障

轨道电路的故障 现象主要表现为:“ 红光带 ”、“ 分路不良 ” 、“ 闪红光带 ”。

常见故障的原因

1

“红光带”故障

(1) 由于道床地质结构、钢轨扣件腐蚀严重、 绝缘 垫板电阻偏低，遇到下雨大量的 铁屑溶解导电造成道床漏泄增大、道碎电阻变低，从而出现“红光带”故障;

(2) 设备 长时间使用导致内部元器件老化，造成进入 室内的轨道电路 信号能量锐减， 从而出现轨道“红光带”故障;

(3) 补偿电容由于自然老化及人为损坏等原因失效 ， 导致轨道电路信号的有效传输 距离变短，造成轨道电路发生“红光带”故障 。 失效的补偿电容越多 ，发生“红 光带”故障的几率也越高;

(4) 车轮和钢轨磨损会产生大量铁屑，如果这些铁屑存在于 站内轨道电路轨端绝缘 节附近 ，可能造成 绝缘节 短路，从而导致轨道电路产生“红光带”故障;

(5) 列车运行产生的摩擦与冲击，造成 轨道电路绝缘节破损 ，使隔离作用消失，轨道电路短路形成“红光带”故障。

扩展阅读：调谐匹配单元共模电感内部短路导致红光带故障分析

2

轨道电路分路不良

主要是由于车轮与钢轨之间的接触面上发生了一些变化造成的。

(1) 轨面出现污染膜层，在部分沿海地区或货运线路，轨面易出现锈蚀，轨道电路以两根钢轨为导体，钢轨轨面锈蚀会造成轮对与钢轨轨面的接触不良，据统计， 钢轨出现氧化锈等污染膜层占 分路不良成因 的92.7% ;

(2) 车辆长时间露天存放造成轮对表面锈蚀，或是修后轮对会在表面进行油漆等工艺处理，使得轮对与钢轨不能直接接触而产生分路不良。

扩展阅读:

轨道电路分路不良

通信编码移频脉冲轨道电路介绍

3

导致“闪红光带”故障现象

(1) 牵引回流的工频及其谐波的传导干扰 ；

(2) 在站内或复线区间，受邻线区段和邻段区段的干扰；

(3) 轨道电路的室外 、 室内设备 通过电缆和钢轨连接，雷电产生的强电磁干扰对轨道电路将造成很大的影响，严重时导致设备损坏；

(4) 电源电压不稳定，产生波动 ;

(5) 轨道电路中的室外电子设备易受轨旁温度、湿度的影响，造成设备工作不稳定;

(6) “飞车”效应，列车轴重和速度会影响轮对与钢轨间的相互作用力，当轮对在 钢轨上的粘着力无法满足压力要求时，轮轨接触电阻就可能超标，由于粘着力 的不足造成接触电阻超标时可能出现“飞车”效应，即“闪红光带”故障。

扩展阅读：

轨道电路干扰分析查找解决方案

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ZPW-2000站内道岔区段邻线干扰问题案例

电气化区段为了防止牵引电流对信号设备的干扰，电路上采取哪些防范措施？

除了自身设备原因外还有室外环境影响因素和运营环境因素。

轨道电路本身导致出现故障现象：

(1) 设备本身由于长时间使用导致内部元器件老化或参数改变;

(2) 室外设备由于列车运行或现场捣鼓作业导致其脱落或损坏;

(3) 轨道电路工作在室内和室外，室外环境变化也会导致其参数变化，从而出现故障现象。

轨道电路传输与无线通信传输的比较

设备图

1) 轨道电路接口单元

轨道电路接口单元由 通信接口板组成，每个接口单元机笼最多可安装12块通信接口板，通信接口板用于列控中心、 微机监测 、 轨道移频柜 的数据转换。相邻两块通信板互为备用，同时用于同一架移频柜的CAN通信，也就是说每个接口单元机笼最多可用于6架移频柜的CAN通信。

2) CAN线

CAN属于 现场总线 的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。优点有:

① 数据通信没有主从之分，靠各个节点信息优先级先后顺序来决定通信次序;

② 多个节点同时发起通信时，优先级高的先行，不会堵塞线路;

③ 通信距离最远速率高;

④ 只有2根线与外部相连，集成了错误探测和管理模块，传输介质是双绞线或同轴电缆。

CAN总线适用于大数据量短距离通信或者长距离小数据量或各个节点平等的现场中使用。

扩展阅读：轨道电路与列控中心的关系

3) 轨道电路移频柜

故障影响

轨道电路编码功能

列控中心在 CTCS-2 中采集轨道区段的状态并与联锁和调度集中系统进行交互，实现区间运行方向控制、轨道电路编码、应答器报文编制和发送等重要功能。

在 CTCS-3 中，以 CTCS-2级列控中心 作为后备， TCC 不直接与 RBC 通信，而是通过 联锁系统 将采集的轨道电路的信息传送至 RBC 。

列控中心 的功能：

1）异物侵限灾害防护功能

2）与 CTC 通信传递相关信息

3） 应答器报文 编制及发送功能

4） 信号机 及轨道电路信息采集

5）区间 信号机点灯 功能

6）区间 运行方向 控制

7） 站间信息安全传输

8） 轨道电路编码 功能

9）故障自检功能

《 列控中心技术规范 》

参考文献

[1]王梓丞. 轨道电路传输模型与 故障诊断 方法研究（博）[D].西南交通大学,2019.

[2] 孙浩洋.基于数据驱动的ZPW-2000A轨道电路故障预测方法研究[D].兰州交通大学.2020.

[3]王文斌,苏宏升.基于FMEA和FTA的ZPW-2000A轨道电路可靠性分析[J].计算机工程与应用,2013,49(21):245-249.

[4]胡领强.基于故障树的ZPW-2000轨道电路故障分析及对策(工程硕士）[D].西南交通大学.2018.

[5] 曹雅鑫.基于UML状态图的列控中心轨道电路编码功能测试用例生成方法研究[D].西南交通大学.2017.

[6]客专ZPW-2000K.doc (book118.com)

[7]ZPW—2000K轨道电路结构、维护及故障分析 - 百度文库 (baidu.com)

[8]对客专ZPW-2000A轨道电路单项设备故障分析_ 发送器 (sohu.com )

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