摘要：随着我国铁路事业的不断发展，铁路系统各种新技术、新手段不断引入。特别是高速铁路迅猛发展，其重要组成部分列车运行控制系统已经由CTCS0级上升到CTCS3级，列车的追踪间隔不断缩短，运营能力得到不断的提高。然而，在其使用过程中也发现了大量的有规律和无规律的工作频率干扰信号，影响轨道电路正常运行。本文中，结合相关案例，分析ZPW2000A轨道电路工作干扰的形成因素，并采取措施解决。
关键词：ZPW-2000；无绝缘轨道电路；邻区段干扰
引言
ZPW-2000无绝缘轨道电路作为目前国内高速铁路自动闭塞区段唯一轨道电路制式，既要适应路基、隧道地段不同参数环境，也要匹配不同型号钢轨参数。因运用环境的复杂性，对信号传输安全的工作要求更为严格，而邻区段干扰是作为其运用稳定性的重要指标，是日常检测、维护的重点。下面将从原理及典型案例对邻区段干扰的成因及处置进行分析。
1 ZPW2000A轨道电路概述
2003年铁路自动闭塞系统统一制式为ZPW-2000系列轨道电路，为高速铁路的发展奠定了基础。截止2018年底，ZPW-2000系列轨道电路已开通高速铁路运营近3万km，其安全性、可靠性、环境的适应性和可维护性均得到大幅提升，有力的支撑了中国高速铁路10年来的安全稳定、高速发展。
我国在引进法国UM-71型无绝缘轨道电路的基础上，结合我国自身铁路运营的应用特点，通过实施技术改造，消化吸收后再不断创新，开发了能够满足我国复杂铁路运行环境的设备，即ZPW-2000轨道电路。ZPW-2000轨道电路主要实现对区间轨道区段空闲检查、钢轨是否完好检查、调谐区小轨检查、同时将轨道信息传递给机车并包含系统自我检验功能。相比引入的法国技术，ZPW-2000轨道电路要更加安全、可靠，更适合我国需要，因为信号传输距离更长，传输过程中信号更加稳定，同时大大降低了施工成本，已得到广泛使用。
ZPW-2000轨道电路设备主要分为室外设备和室内设备两部分，其工作的具体流程图如图1所示。
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图 1 ZPW-2000 轨道电路流程图
2 ZPW2000A轨道电路技术成果
2.1多线并行区段的适应
随着中国高速铁路路网的不断密集，大型枢纽不断涌现，轨道电路不可避免的出现了多线并行问题，因其轨道电路较高的工作频率，在5 m线间距情况下，同频区段会产生耦合干扰，影响装备的可靠运用。如图3所示。为使轨道电路在多线并行区段可靠应用，开展了耦合机理和改善措施的研究，揭示了空间耦合和大地线路传导的两种路径，发现了路基、桥梁和隧道的不同线路条件下耦合系数的影响因子，提出四线并行区段轨道电路运用和设计原则，有力的支撑了高速铁路密集发展的运营需求。
2.2无砟轨道适应技术
2006年无砟轨道引入我国，因稳定性高、后期维护成本低成为高速铁首选的基础设施。ZPW-2000A轨道电路工作频率在17 00 Hz-2 600 Hz之间，无砟轨道结构内的钢筋会对信号传输产生衰减，经遂渝线实际铺设无砟轨道试验测试，其内部钢筋会使轨道电路传输长度降低一半。
（1）第一阶段
2004年，在遂渝线开展了无砟道床对ZPW-2000A轨道电路的影响研究，经过大量测试数据分析，横纵向钢筋交叉接触点短路比采取绝缘措施轨道电路传输长度缩短了50%。在借鉴国内外案例的基础上，制订了无砟轨道道床横纵向钢筋交叉接触点采取绝缘的措施。
（2）第二阶段
2014年，开展了无砟轨道结构对轨道电路传输性能影响的应用研究，掌握了基于无砟轨道钢筋结构的电磁仿真计算方法。
当频率为1～10 kHz时，无绝缘条件下电阻，电感随频率急剧变化，相对于全部绝缘方式，电阻增大50%～300%，电感减小4%～13%。
3 ZPW2000A轨道电路线路干扰
3.1邻线干扰
3.1.1邻线干扰形成原因
（1）相邻线路回路间的电感耦合；（2）轨条间的电容耦合（3）轨条间道碴电阻形成的电流传导。其中，以电感耦合为主。
3.1.2解决邻线同频干扰可选取的技术方案
（1）长轨道电路分割为短段；（2）满足最低道碴电阻入口电流条件下控制电码化电流；（3）机车信号目标频率锁定；（4）逐段短路消除。
3.2邻段干扰
邻段干扰性质区间相邻区段采用电气绝缘，利用调谐单元零阻抗进行电气隔离。零阻抗可视为一个内阻低的低压恒压源。见下图2。
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图 2 电气隔离示意图
由于我国自动闭塞是按闭塞分区间隔数量运行，本区段故障，信号丧失，机车接收前方邻段干扰信号为降级信号，无安全问题。
4案例分析
4.1案例概述
本人有参与成绵乐客专项目，实施其中江油至三和场区间自闭工程，成都至绵阳至乐山客运专线设计速度200km／h，基础设施速度目标值250km／h，北起江油，经绵阳、德阳、广汉、成都，然后向南经过彭山、眉山、夹江、峨眉，最后抵达乐山，正线全长226．788km。其中北湖道岔特大桥起讫里程DK144+175一DK149+330，全桥长5155m，共计155~L。轨道型式为CRTSI型无砟轨道，桥面防水体系为无砟轨道梁桥面三列排水防水体系。该站BG检测车检测时发现（2 000 Hz）区段存在2 600 Hz的干扰，干扰信号最大值为190 mV， 通过查阅站场平面图，对受干扰区段BG附近有载频为2 600 Hz的轨道区段初步筛查，发现共有3处，分别邻区段S1LQG和AG，以及与BG同一坐标的邻线CG（四线并行）。对受干扰的区段及疑似干扰源的3个区段标调情况进行检查，调整情况与通号设计院提供的调整表一致。
复核室外设备电特性情况。对室外BG发送/接收端检查、电特性测试，其阻抗值均符合维规标准，排除器材问题，但测试时发现发送端处调谐匹配单元设备侧测试与钢轨处测试零阻抗不一致。测试值如图3所示。
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图3阻抗变化图
动检车数据分析。通过调阅检测车检测曲线，对两次检测变化较大的位置进行了对比分析，如图4所示，初步怀疑2次间隔时间内发生过变化。
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图4干扰曲线对比情况
经调查核实，变化原因是按设备厂家1月提供的“特殊区段ZPW-2000A轨道电路专用调整参考表（V3.0）”进行了调整。根据调整表，AG发送电平由3级调整为1级，即提高了功出电压。
通过现场调查，发生干扰的区段所在线路四线并行，四条线类型均为有砟路基，线间距正常设置，其中BG与CG完全并列设置，区段长度均为600 m，主轨并行长度超过400 m。
4.2分析处理
确认干扰源：由于相邻区段S1LQG、AG和邻线区段CG均为2600-2的载频，采取排除法来确定干扰源。
室外在BG-C4位置使用标准分路线测试发现，载频2 600 Hz的干扰电流最大时为306 mA，甩开BG发送端双体盒电缆，电流不变，排除274BG发送端电缆干扰。
关闭S1LQG主、备发送器后，电流下降不明显，排除S1LQG邻区段干扰。
关闭AG主、备发送器后，电流降为180 mA，说明约有126 mA的干扰信号来自AG；同时关闭邻线CG主、备发送器后，电流降为30 mA，说明该干扰源来自邻区段AG和邻线CG的叠加，其中邻区段干扰较强。轨道区段相对位置如图6所示。
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图5 BG主要干扰源
干扰源处理。根据阻抗测试钢轨轨面与调谐匹配单元处不一致的情况，有针对性的检查发现室外调谐区钢包铜引接线未按按“Y”型捆扎固定，于是对钢包铜引接线重新捆扎，整治前后对比如图6所示，整治后轨面与调谐单元处阻抗平衡，干扰幅值下降，但仍在150 mV以上。
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图6 钢包铜引接线整治前后截图
现场进一步检查发现受干扰区段BG发送端短引接线使用不规范，1根为2.2 m，另1根为2.7 m，予以更换，同时优化调整表，降低AG和CG发送电平级。AG发送电平由1电平调整到3电平，CG发送电平由2电平调整到3电平，调整后对相应轨道区段入口电流等相关数据测量，均达标，测试274BG-C4电容处载频为2600-2，干扰由306 mA降低至130 mA。
本案例受干扰BG区段是受调谐区设备引接线安装不规范、邻线区段功出电平等级较高等因素造成；邻线区段干扰是由于两个区段调谐区并行设置造成耦合干扰，且两个区段主轨并行长度超过400 m。了解干扰因素后联合设备厂家制定措施，干扰基本能够解决。
5结束语
ZPW-2000A轨道电路是列车运行控制系统的重要组成部分之一，其作用是对列车占用情况进行检查，同时将地面信息传递给车载系统。加强ZPW-2000A轨道电路工作频率干扰分析，对于保障其正常运行，从而进一步提升铁路运营效率，保障铁路运营安全是具有十分重要的意义。
参考文献：
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[4]杨文义.ZPW-2000A轨道电路干扰以致两轨条对地电位不平衡问题研究[J].电子技术与软件工程，2016（09）
论文作者:张卫伟
论文发表刊物:《基层建设》2019年第31期
论文发表时间:2020/4/13
标签：区段论文; 轨道论文; 干扰论文; 电路论文; 电平论文; 信号论文; 电流论文; 《基层建设》2019年第31期论文;