高鐵四線并行不同制式軌道電路的應用方案

關懷君

隨著我國鐵路ZPW-2000 型軌道電路技術條件的日趨成熟，越來越多的廠家相繼研發(fā)出了ZPW-2000A、ZPW-2000R 以及ZWP-2000S 等不同制式的移頻軌道電路。本文結合連云港至鎮(zhèn)江線、連云港至淮安段工程，對連鎮(zhèn)、徐鹽鐵路在淮安東站不同制式軌道電路區(qū)間四線并行區(qū)段方案進行研究。

1 線路概況

連鎮(zhèn)鐵路區(qū)間采用ZPW-2000R 型四顯示移頻自動閉塞，徐鹽鐵路區(qū)間采用ZPW-2000A 型四顯示移頻自動閉塞制式，連鎮(zhèn)、徐鹽鐵路在淮安東站區(qū)間四線并行，部分線路并行線間距不足10 m。該四線并行段地形情況復雜，橋梁路基地段交替，單線、雙線、三線、四線橋并行，淮安東站及其區(qū)間均為作業(yè)繁忙的干線電氣化鐵路，電磁環(huán)境復雜，線路的增多使得相鄰線路間軌道電路模擬信號的傳輸受到頻繁的干擾，甚至造成錯誤的信息傳輸，導致信號的升級顯示。同時本段四線并行區(qū)間同向線路軌道電路使用相同載頻，還可能造成鄰線干擾，致使機車無法正確識別，產生事故隱患。連鎮(zhèn)、徐鹽鐵路在淮安東區(qū)間四線并行線路示意見圖1。

目前，從國內外鐵路項目來看，同制式的ZPW-2000 型軌道電路四線并行地段已經有了成熟的解決方案及實際應用，但對于淮安東四線并行段綜合接地貫通地線、橫向連接線、補償電容、調諧單元等設置，還需結合ZPW-2000A 及ZPW-2000R制式的移頻軌道電路技術統(tǒng)籌規(guī)劃設計。

2 耦合干擾試驗

基于鋼軌間的互感和線間距，建立耦合干擾計算機仿真模型，定量分析近端干擾和調諧區(qū)位置不利情況下，不同ZPW-2000 制式無絕緣軌道電路間的耦合干擾。以《ZPW-2000 軌道電路技術條件》（TB/T 3206-2017）及《JT-C 系列機車信號車載系統(tǒng)設備技術規(guī)范（暫行）》等技術標準為依據，在四線并行情況下未采取信號防護干擾措施時，對鄰線干擾信號進行測試。

2.1 測試條件

1）主、被串區(qū)段長度均為1 000 m（1 700 Hz、2 000 Hz、2 300 Hz 和2 600 Hz）。

圖1 淮安東段四線并行線路示意圖

2）按照區(qū)段長度配置補償電容，線路選擇有砟路基。

3） 道床電阻100 km·Ω；電纜長度10 km；線間距5.3 m；分路線電阻0.15 Ω。

4） 耦 合 系 數：1700 Hz 頻 率 下 為20.314×10-6H/km；2 000 Hz頻率下為21.254×10-6H/km；2 300 Hz 頻率下為21.331×10-6H/km；2 600 Hz頻率下為21.576×10-6H/km。

5） 機車信號靈敏度：1 700 Hz 頻率下為（310±31）mA；2 000 Hz頻率下為（275±28）mA；2 300 Hz 頻率下為（255±26）mA；2 600 Hz 頻率下為（235±24）mA。

2.2 測試方法

主串、被串區(qū)段均按下行頻率1 700 Hz、2 300 Hz 并行，上行頻率2 000 Hz、2 600 Hz 并行，區(qū)段長度均為1 000 m 進行測試，其中主串、被串區(qū)段補償電容均按16 個配置。打開主串區(qū)段發(fā)送器，在距發(fā)送端每隔1 個補償電容間距處分別進行分路，同時從距被串區(qū)段接收端，每間隔1 個補償電容間距也進行分路，并記錄被串回路補償電容標準分路線內的干擾電流。

2.3 測試結果

主串、被串區(qū)段同時分路時，測得被串區(qū)段干擾電流，見表1。

在不采取防鄰線信號干擾措施的情況下，被串區(qū)段干擾電流載頻為1 700 Hz 時，短路電流最大292 mA；2 000 Hz 時，短路電流最大260 mA；2 300 Hz 時，短路電流最大326 mA；2 600 Hz 時，短路電流最大226 mA，已經非常接近或者已經超過了鋼軌短路電流值。因此需要對淮安東四線并行段相鄰線路間距小于10 m 范圍內的區(qū)段，采取鄰線信號防干擾措施。

表1 被串區(qū)段分路電流干擾測試

2 方案設計原則

原則上當存在同方向線路耦合干擾條件下，應能保證機車駛入軌道時，軌道上的干擾電流與分路電流疊加后，接收設備不能誤動作，在軌道電路分路后，軌道電路繼電器可靠落下。通過上述仿真分析，影響ZPW-2000A 與ZPW-2000R 無絕緣移頻軌道電路同方向干擾電流的主要因素有：主、被串區(qū)段的并行長度直接決定耦合線路的長度；主、被串區(qū)段的并行線路間距，線間距越大，并行線路間的互感系數越小。

當同方向并行線路間距大于10 m 時，干擾電流不會使機車信號和ZPW-2000A 與ZPW-2000R無絕緣軌道電路誤動作，滿足安全運行的要求；當線間距大于7.7 m 且小于10 m 時，同方向并行線路的長度應小于750 m；而當線間距大于5 m 且小于7.7 m 時，1 700 Hz 與2 300 Hz 線 路 并 行 長 度 應 小于560 m，2 000 Hz 與2 600 Hz 線路并行長度應小于400 m，1 700-1 Hz 與1 700-2 Hz 線路并行長度應小于700 m，2 300-1 Hz 與2 300-2 Hz 線路并行長度應小于560 m，2 000-1 Hz 與2 000-2 Hz 線路并行長度應小于640 m，2 600-1 Hz 與2 600-2 Hz線路并行長度應小于400 m。

3 方案實施

連鎮(zhèn)、徐鹽鐵路在淮安東區(qū)間同方向四線并行，上、下行線間距不足10 m，區(qū)間長約22 km，在該并行范圍內，需分別對下行、上行并行區(qū)段按上述原則進行分割，通過調整并行區(qū)段的長度及頻率，解決鄰線干擾問題。

淮安東四線并行區(qū)段具體實施要求如下：①相同載頻區(qū)段不能并行；②相同基準載頻，不同頻率可并行，需結合線間距對并行長度進行控制；③并行區(qū)段同方向載頻線路的調諧區(qū)應錯位設置，不應有重疊區(qū)域；④完全橫向連接應使用高阻抗扼流變壓器，且高阻抗變壓器距離調諧區(qū)范圍不小于10 m；⑤補償電容設置原則需參照ZPW-2000A、ZPW-2000R 軌道電路補償電容設置原則設計；⑥完全橫向連接線需連接并行的各條線路，設置間距與復線設置間距原則一致。

針對連鎮(zhèn)、徐鹽鐵路淮安東段ZPW-2000A 無絕緣移頻軌道電路，及ZPW-2000R 無絕緣移頻軌道電路四線并行同頻干擾的設計方案，制定耦合干擾仿真模擬試驗，驗證設計結果的準確性。以5.3 m 的線間距為例，通過縮短被串區(qū)段長度，減少并行長度，將被串區(qū)段長度由1000 m 分別調整為： 730 m （1 700 Hz）、 680 m （2 000 Hz）、580 m（2 300 Hz）、430 m（2 600 Hz），進行8 種組合鄰線干擾信號測試。當主、被串區(qū)段同時分路時，測得鄰線干擾電流如表2 所示。

由表2 可見，被串區(qū)段干擾電流均可保證車載設備正常工作。軌道電路相同基準載頻殘壓升高18 mV，地面設備也能可靠工作。

表2 采取措施后耦合干擾測試結果

4 結束語

連鎮(zhèn)、徐鹽鐵路淮安東不同制式軌道電路四線并行段已于2019 年完成設計，結束施工并投入使用， 至 今 已 運 行 滿 1 年。 在 運 行 期 間，ZPW-2000A 移頻軌道電路、ZPW-2000R 移頻軌道電路室內外設備，以及其他信號系統(tǒng)均運行穩(wěn)定，對上述結論及設計原則進行了驗證。同時，隨著我國移頻軌道電路制式的多樣化，本項目的設計經驗也對高速鐵路采用ZPW-2000A 與ZPW-2000R 不同制式移頻軌道電路區(qū)段，同方向鄰線信號干擾的解決方案提供了技術支持，具有一定的參考價值。