ZPW-2000A轨道电路电路原理及故障分析

、ZPW-2000A 轨道电路原理

1.1 系统构成

ZPW-2000A 轨道电路由室内和室外设备协同构成。室内设备主要包含发送器、接收器、衰耗器以及电缆模拟网络。发送器依据列控中心指令，生成高精度、高稳定性的移频信号，同时具备输出功率调整和故障自检功能；接收器用于接收、解调轨道信号，并根据信号特征判断轨道占用状态；衰耗器负责对信号进行衰减、电平调整，提供设备工作状态监测和指示；电缆模拟网络模拟实际电缆传输特性，补偿电缆传输距离，确保信号准确传输[1]。室外设备涵盖调谐单元、空心线圈、匹配变压器、补偿电容以及传输电缆。调谐单元与空心线圈共同组成电气绝缘节，实现相邻轨道电路的电气隔离；匹配变压器匹配钢轨与电缆的阻抗，保障信号有效传输；补偿电容改善轨道电路传输性能，实现断轨检查；传输电缆承担信号在室内外设备间的传输任务。

1.2 工作原理

发送器接收列控中心传来的载频和低频编码信息后，生成特定频率和编码的移频信号。信号经功率放大，通过电缆模拟网络、防雷设备传输至室外，再经匹配变压器耦合到钢轨。在钢轨上传输的信号，当列车未占用轨道时，传至接收端，经调谐单元、匹配变压器进入室内，通过电缆模拟网络到达衰耗器[2]。衰耗器对信号进行处理后输出给接收器。接收器利用内部的数字信号处理技术，对接收到的信号进行解调、分析，与预设的载频和低频编码对比。若两者一致，驱动轨道继电器吸起，表明轨道空闲；若不一致或信号异常，轨道继电器落下，显示轨道被占用。整个过程中，补偿电容使钢轨对移频信号的传输趋于阻性，提升信号传输质量；电气绝缘节利用调谐单元对不同频率信号的谐振特性，防止相邻轨道电路间的信号干扰。

二、常见故障分析

2.1 轨道电路红光带故障

轨道电路出现红光带，即显示轨道被占用，是常见且影响较大的故障。原因如下：一是轨道电路送电电压过低，可能源于发送器内部元件损坏、参数漂移导致输出功率不足，或电缆模拟网络故障造成信号衰减过大；二是道床潮湿肮脏，致使漏泄电流增大，严重影响信号传输，无法准确反映轨道占用状态；三是轨道电路存在断轨或断线，如钢轨折断、电缆芯线断裂、连接部位松动等，导致信号传输中断或异常。

2.2 发送器故障

发送器故障表现为无移频信号输出或输出信号异常。内部电路故障，像集成芯片损坏、电容漏电、电阻变值等，会破坏信号产生和处理的正常过程；供电电源异常，如电压不稳、缺相、电源模块故障等，无法为发送器提供稳定工作电压，也会引发故障；参数设置错误，载频、低频编码等参数设置与实际需求不符，即便发送器硬件正常，输出信号也不能满足轨道电路要求。

2.3 接收器故障

接收器故障体现为无法正确解调信号或对轨道占用状态判断错误。故障原因包含内部元件损坏，如运算放大器、处理器等损坏，影响信号处理和解调；软件故障，程序出错、数据丢失等导致信号分析和判断失误；外部干扰，强电磁干扰、雷击等破坏接收器正常工作，造成误判。

2.4 电缆故障

电缆故障主要有短路、断路和绝缘不良。电缆长期使用，外皮老化、破损，会导致芯线间短路；外力损伤，施工挖掘、车辆碾压等使电缆芯线断开；电缆绝缘性能下降，受潮湿、化学腐蚀等影响，造成信号漏泄，干扰信号传输。

三、故障排查与处理方法

3.1 故障排查步骤

借助信号集中监测系统获取故障信息，如故障发生时间、地点、轨道电路相关电气参数变化等，初步判断故障范围[3]。接着使用万用表、示波器等专业工具，按照从室内到室外、从电源到信号传输路径的顺序，对轨道电路各设备的电气参数进行测量排查。先检查发送器的输入输出电压、频率，再检查接收器的输入信号，然后检查电缆的导通性和绝缘电阻等。

3.2 常见故障处理措施

针对轨道电路红光带故障，若送电电压低，检查发送器和电缆模拟网络，修复或更换故障部件；道床问题则清理道床，改善道床条件；断轨或断线需查找断点并修复。发送器故障时，根据故障原因更换损坏元件、检查电源或重新设置参数。接收器故障，维修或更换损坏元件，进行软件修复或升级，同时采取屏蔽、接地等措施防止外部干扰。电缆故障，短路和断路需查找并修复故障点，绝缘不良则更换电缆或对电缆进行绝缘处理。

四、案例分析

某铁路区间 ZPW-2000A 轨道电路突发红光带故障。通过信号集中监测系统发现，该轨道电路区段的接收信号幅值异常低。在室内测量发送器输出电压正常，排除发送器故障；检查电缆模拟网络，也无明显问题。到室外使用轨道电路故障诊断仪对电缆进行测试，发现一处电缆绝缘电阻偏低。进一步检查发现，电缆外皮因长期受雨水侵蚀破损，导致芯线间绝缘不良。更换受损电缆段后，轨道电路恢复正常，红光带消失。

五、结论

ZPW-2000A 轨道电路的稳定运行是铁路运输安全的重要保障。通过深入理解其电路原理，熟练掌握常见故障的分析与处理方法，铁路信号维护人员能够及时、准确地排查和解决故障，确保轨道电路正常工作。同时，应加强对 ZPW-2000A 轨道电路设备的日常维护和巡检，运用先进的监测技术和诊断手段，及时发现潜在故障隐患，不断提升铁路信号系统的可靠性和安全性，为铁路运输的持续发展奠定坚实基础。

参考文献

[1]郑鹏,莫建龙,陈怀文. ZPW-2000A 轨道电路小轨道电压异常升高造成闪红故障分析[J].铁路通信信号工程技术,2024,21(S1):25-28.

[2]丰晨阳. 基于ZPW-2000A轨道电路设备的故障分析及处理措施[J].科学技术创新,2020,(19):192-193.

[3]景秀利. ZPW-2000A 轨道电路发送器典型故障分析[J].铁路通信信号工程技术,2019,16(S1):88-89+96.

作者简介:易旺、男、汉、2000.12、湖南、本科、研究方向：铁路信号领域，电务专业