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基于ZPW-2000A无绝缘移频轨道电路试验系统方案研究

作者：吴昕慧

来源：《科技传播》2010年第20期

摘要：ZPW-2000k无绝缘轨道电路试验系统，采用模拟与真实设备相结合的模式，完成区间信号自动闭塞功能，可实现区间信号设备故障再现、电气特性测试、应急处理等操作演练。有利于提高高职铁道信号专业学生的实践技能，构建真、仿结合的实训场号，解决教学中难以解决的教学问题；有利于电气工程技术人员对信号设备的维修调整、故障分析等技术问题开展试验活动，为铁路信号企业开展岗位技能鉴定提供实作考试平台。 关键词：ZPW-2000；试验系统；方案；研究

中图分类号U28 文献标识码A 文章编号1674-6708(2010)29-0207-02

1、背景分析

1.1 高职铁道院校实训基地建设现状

由于铁路提速战略的实施，铁道通信信号新技术新设备上道运用快，作为职业技术学院来说，无论是教材还是实验实训设备，都远远落后于现场实际。ZPW-2000系列无绝缘移频轨道电路是我国新一代具有自主知识产权的新型轨道电路，是我国高速铁路列车运行控制系统以及主要干线区间信号自动控制系统的重要基础设施。然而，此电路并没有充分运用在各铁道职业技术学院的职业培训和职业教学中。 1.2 铁路电务系统培训基地建设现状

铁路行车速度高、密度大，给电务维修工作带来了极大的挑战。在新设备上道运用的同时，加强信号工适应性培训，提高技术业务素质，已经成为当前电务系统职工教育的重要课题。虽然，电务段在各车间分别建立有职业教育培训基地，但仅限于6502电气集中、ZD6电动转辙机、480型轨道电路等传统设备，缺乏代表铁路信号新技术发展水平的技术装备。这不仅影响职工的新技术培训和技能鉴定，同时不利于运用试验的方法，解决在生产中遇到的疑难问题。ZPW-2000无绝缘移频轨道电路作为一种新型的轨道电路，引入教学实训基地可较好的解决一部分新技术培训、技能鉴定及设备运用故障的事后分析。

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2、系统设计

ZPW-2000系列无绝缘移频轨道电路试验系统有室外两段真实的轨道电路、室内ZPW-2000A综合试验系统沙盘模型、ZPW-2000A模拟演示台3部分构成。 2.1 ZPW-2000A综合试验系统沙盘模型

ZPW-2000A综合试验系统沙盘模型由六个闭塞分区构成，构成框图如图1所示。轨道模型比例一般采用1：87或1：45。每个闭塞分区由发送器、接收器、衰耗器、电缆模拟网络盘、补偿电容、模拟电气绝缘节构成，设模拟通过信号机进行防护。其中发送器、接收器、衰耗器、电缆模拟网络盘集中放置在移频架上；发送器通过电缆与沙盘轨道相连，迎着列车运行方向发送移频信号，衰耗器通过电缆从沙盘轨道将移频信号进行衰减后，输入接收器译码解调动作GJ，反映轨道电路的空闲与占用状态。补偿电容、模拟电气绝缘节则设置在轨道沙盘中，用来完成延长传输距离和隔离相邻两轨道电路电气回路的作用。设置发送器低频编码电路、通过信号机点灯电路，根据运行前方闭塞分区的空闲情况自动变换通过信号机的显示，实现区间自动闭塞。该系统可模拟列车在区间追踪运行过程中，通过信号机自动变换信号显示，模拟闭塞分区轨道电路故障时的现象，模拟通过信号机灯丝断丝后的灯光转移现象，完成各种电气特性参数的测试、故障判断、应急处理的技能训练，满足教学所需以及电务工程技术人员对信号设备的运用性能、维修调整、故障分析等技术问题开展试验活动。 2.2 ZPW-2000轨道电路组成

室外铺设两段真实的ZPW-2000A轨道电路。轨道电路的组成框图如图2所示。每段轨道电路有主轨道电路和小轨道电路两部分构成，其中小轨道电路即调谐区也称电气绝缘节，由29m长的钢轨、调谐单元、空芯线圈构成，实现相邻轨道电路的电气隔离。各部分设备的作用如下：

调谐单元：参与调谐区的工作；空心线圈：平衡牵引电流；匹配变压器：实现轨道电路与SIT传输电缆的匹配连接。补偿电容：1)抵消钢轨电感对移频信号传输的影响；2)实现断轨检查。传输电缆：实现室内外设备的连接。引接线：用于调谐单元、空心线圈、机械绝缘节、空心线圈等设备与钢轨间的连接。发送器：产生高精度、高稳定的移频信号。接收器：接收主轨道电路的信号；检查所属调谐区短小轨道电路状态；动作本轨道电路的轨道继电器；接收邻区段所属调谐区小轨道电路的信号，向相邻区段提供小轨道电路状态条件；衰耗盘：实现主轨道电路、小轨道电路的调整；电缆模拟网络防雷组合：用于对SPT电缆长度的补偿。 实际的轨道电路长度要求1200m

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2.3 ZPW-2000轨道电路模拟演示台

由模拟控制面板、发送器、接收器、衰耗器、载频选择开关、轨道占用模拟开关、继电器、JT-C2000车载信号设备构成。能完成列车正常运行的信号显示、正反向运行电气特性测试、方向切换、频率切换、主轨故障、小轨故障、机车信号正常显示及红灯转移、故障处理练习等十余项实验实训内容，涵盖了一个信号工日常检修的全部内容及故障处理内容。学生可在该演示台上，通过载频选择开关，为闭塞分区合理选择中心载频；通过扳键开关模拟列车追踪运行现象，观察通过信号机随列车运行位置的显示变化，理解机车信号显示与地面信号显示之间的对应关系。通过故障模拟开关，模拟轨道电路故障、灯丝断丝等故障现象；测试发送器、接收器、衰耗器、机车信号车载设备电气特性。便于学生学习理解，解决教学的教学问题。 2.4 模拟电气绝缘节

真实的电气绝缘节设备，是由调谐单元、空芯线圈及29m长的钢轨构成，不能直接搬进室内，难以与1：87或1：4：5的轨道沙盘模型相匹配。因此，需要将电气绝缘节设备微型化，合理选择电感、电容空芯线圈等元件参数构成模拟电气绝缘节与轨道沙盘模型相匹配。

3、系统功能特点

1)技术分析和教学培训目的相适应的教学模型，随着科学技术的发展，越来越多的先进技术进入铁路电务领域。信号设备维修的技术难度越来越大，信号工的日常工作只是对信号设备进行检维修，对设备故障处理的实践机会较少，通常是在设备发生故障时，才接触故障处理。信号工应急故障处理能力的提高只能在设备发生故障时得以学习，这显然是不够的。因而，充分利用试验设备进行演练活动，锤炼企业职工处理设备故障的能力，是一种非常有效地方法。该系统的构建为铁路电务企业开展技术练兵，专业技能大赛、生产运动会提供实践平台； 2)与实际工作情境相近的实训场所，为在校的高职生提供专业技能实训的平台：建立ZPW-2000系列无绝缘轨道电路试验设备并以此为基础构成的区间信号自动控制试验系统。使得在校学生生能尽早的熟悉掌握新技术新设备，为就业打下良好的基础。提高铁路信号专业的教育教学水平，打造特色专业建设有着积极的推动作用；

3)真实设备与模拟相结合。为铁路信号工程技术人员技术开发提供试验平台。由于列车运行速度的提高、密度的增加，信号设备一个小小的故障，就会造成运输秩序的混乱。而信号设备一旦被停用，将大大降低运输的效率。通过该试验系统对使用中信号设备进行日常惯性故障模拟，寻找压缩故障延时的有效方法。便于解决生产中出现的疑难问题。