铁路ZPW—2000A无绝缘移频轨道电路若干问题的思考

铁路ZPW—2000A无绝缘移频轨道电路若干问题的思考

叶晓虎

乌鲁木齐铁路局乌鲁木齐电务段新疆乌鲁木齐838202

摘要：ZPW—2000A型无绝缘移频轨道电路的应用，让铁路运输进入全新的阶段，和国际水平接轨，但也存在一些故障问题。本文通过对ZPW—2000A的发展现状中存在的无法解决的问题进行简单的分析，对于轨道电路可能出现故障的检测方法进行了深入研究，给相关人员在处理电路故障时提供参考依据，促进ZPW—2000A型轨道电路得到更好的发展。

关键词：轨道电路；故障诊断；诊断算法

引言

随着我国铁路技术的不断发展，不断开发出多种新型轨道电路进行铁路运行，其中ZPW—2000A作为最符合国家国情的无绝缘移频轨道电路，电路自身的无绝缘、双方向、自动闭塞技术等性能，从根本上提高了轨道电路的灵敏传输性能，提高了轨道的抗干扰能力，但是ZPW—2000A型轨道电路还存在很多问题，因为各种原因，对于解决措施的研究不够深入，设备出现故障问题较多。

一、ZPW—2000A无绝缘移频轨道电路存在的问题

（一）无法彻底消除轨道电路的死区段

因为ZPW—2000A无绝缘移频自动闭塞系统自身接收端的阻抗较低，为了保证电路工作的稳定运行，在电路中制造出一段“死区”，而“死区”的长度由不同接收端对电压值的设定所决定，且死区长度和工作电压的贮备系数值形成正比，电压值越大，死区越长，当工作贮备系数低于40%的时候，分路死区的长度小于5米，低于30%时，分路死区大约为3米，从理论上可知，分路死区是可以实现完全消除的，但从实际应用上看，国家的轨道电路硬件无法做到对死区段的彻底消除。

（二）机车信号多次接收问题无法解决

轨道电路在0.15Ω分路是会产生提前分路，间接导致轨道接收端的信号会逐渐下降。甚至0.15Ω会出现距离下一个相邻主点2-3米时，就出现提前分路的情况。因为在逐渐接近相邻主点的过程中，接收端的总阻抗会有相应的降低，知道继电器失去磁力吸引而下落。价值补偿电容对二次接收信号的弱化，机车主题的稳定运行也受到了影响。进而导致铁路列车出现了滞后出清的现象，在列车行驶过闭塞分区后，不能立刻吸起GJ，需要一定的时间过后才能够吸起GJ。

（三）使用的补偿电容较复杂维修困难

在ZPW—2000A的无绝缘移频自动闭塞系统中一共有七种不同的补偿电容，其中补偿电容的载频和电阻各不相同，需要根据不同的轨道电路长度进行选择，通过对补偿电容的安装，保证电路传输的稳定。但是这样的电容加重了日常对轨道电路的维修压力，日常维护是列车正常运行的基础工作，如果维修工作没有能够合理科学的进行，导致补偿电容没有处在完整状态没那么轨道电路的安全就没有保障。综上所述，ZPW—2000系列自动闭塞系统设备还存在很多的问题，需要不断地加强对系统运行过程中可能出现的故障进行研究，才能够实现自动闭塞系统设备的统一。

二、ZPW—2000A无绝缘移频轨道电路故障诊断方法

（一）对地面检测数据的轨道电路故障诊断

1.问题分析

当轨道电路处于控件项状态时，容易出现红光带故障，这种故障模式是目前ZWP—2000A系统故障之一，通过对这种典型故障模式的诊断，从根本上降低故障发生的可能性。利用铁路在空闲状态时诊断出故障，是铁路技术人员的首要发展目标，在铁路没有运营的时间内对铁路有针对定的处理维护，能够有效避免列车在行驶过程中经过问题轨道电路。通过对地面信号集中监测，收集轨道电路在空闲时间的数据，进行分析总结，通过数据的变化情况，判断轨道电路是否健康。转换成数学问题，就变成了以轨道电路显示的监测数据为算法模型的自变量，而故障模式的数据就变成了因变量，形成了映射函数，通过函数求出诊断的目标函数，最终将处理过的数据样本轨道不同的故障模式类别中。

2.诊断算法

在对红光带等一系列的故障诊断过程中，采用具有分类性能的诊断理论，能够更加准确的判断故障的类别，保证诊断的准确性。SVM理论就能够合理构造出多数值的分类功能函数模型，保证诊断只应用一个SVM理论就能够实现多分类的输出，利用SVM理论有两种方法，一种为单机器法，另外一种为组合法。通过标准的SVM理论和向量方法，对模型进行分类优化，所求的故障诊断目标函数最终通过求解二次规划问题得出，但是单机器法的计算过于复杂，实现困难，在计算过程中的精度也难以保证，在实际应用中有一定的困难，但是组合法策略实现所需要的数目较小，计算简便，容易实现，但是组合法得出的结论缺少对区域的判断，两种方法结合使用才能够更好地解决对红光带目标函数的判断。

3.诊断结果概率

在诊断算法的实际应用过程中，不仅要对轨道电路的故障模式进行判断，还要能够得出电路出现故障的概率，从而更好地研究解决故障的办法。通过概率模型的建立，多分类法建立了Bradley-Terry模型，对结果概率进行估算输出。因为在实际应用中，不可能做到完全正确的故障分类，只有通过对故障概率的计算，有针对的发生概率较大的故障进行维修，在不断的提高诊断的精确度。

（二）对车载监测数据的轨道电路故障诊断

1.问题分析

上文所研究的是轨道电路在空闲时段基于对地面监测数据的分析上的故障检测手段，而对于车载检测数据的诊断的重点是在轨道电路被占用的状态下，通过对车载监测数据进行收集分析，针对常见的分路电流信号以及补偿电容故障的诊断方法。通过上文的分析，信号会受到分路的影响逐渐减弱，并且因为补偿电容的复杂性，导致信号出现波动。根据对车载检测信号数据收集提取，观察波动数据的特征，进而对补偿电容可能出现的故障进行判断。

2.诊断算法

传统的EMD诊断算法中，存在部分区域频率混叠的情况，利用集合经验模式的分解算法，能够有效避免该问题发生，作为EMD算法的升级版本，将噪声作为辅助工具对信号做出一定的处理分解，经过多次平均处理后，噪声本身相互抵消，得出来的集成均值即为最终结果。通过对集成经验模式得出来的分路电流信号分解的结果，把不同位置的补偿电容对应的IMF表现出来，反应信号的趋势走向和低频部分。但是在实际应用过程中，因为轨道电路的制作工艺和应用的原件等不同方面因素都有可能导致阻抗关系发生裂化，因此通过集合经验模式得出的结论不一定准确，需要对特殊地区的波动分量不断地修正，提高分解效果。

3.相空间重构

想要在车载检测数据信号中找出更多有用的信息，就要使用相空间重构思想，通过这种重构方法，将某一信号变量序列，进行重构，恢复系统特性，进而提高对轨道电路的故障诊断和预测的准确。通过集合经验模式对信号进行分解，提取信号中反映了补偿电容故障波动的部分，按照相空间重构的方法得到相图，最后综合判断动态静态信息，得出补偿电容故障的特点和是否发生故障。轨道电路是国家列车运行的重要基础设备，只能不断地加强对ZPW—2000A的工作原理、工作方法的研究，加强对电路故障上的预判和诊断，才能够保证列车的稳定运行。

总结

ZPW—2000A无绝缘移频轨道电路作为新兴设备，虽然提高了铁路工作的运营，但是在运用过程中仍然会有很多故障，这样的情况要求铁路技术人员加强对轨道电路的工作原理以及故障诊断技术的研究，通过对设备工作性能的熟悉和了解，以及诊断技术的提高，从根本上避免出现故障的可能，并且提高解决故障的能力。

参考文献

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[2]王蓉彬，杨福元.移频轨道电路信号检测技术的研究[J].甘肃科技，2011，v.2713：24-26+48.