關(guān)于構(gòu)建客專ZPW-2000A軌道電路有效實(shí)訓(xùn)方法的思考

李雨謙

（北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100070）

1 概述

近年來，ZPW-2000A 軌道電路鋪設(shè)總長(zhǎng)度不斷增加，其中客運(yùn)專線已超過3 萬(wàn)km。它具備列車占用檢查、斷軌檢查以及車地通訊等功能。行車密度的不斷加大，列車運(yùn)行速度的不斷提高，對(duì)鐵路一線維護(hù)單位提出了更高的要求。因此，現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員如何及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握軌道電路的工作質(zhì)量，是保障行車安全與效率的關(guān)鍵，一直受到鐵路電務(wù)領(lǐng)域的廣泛重視，并采取大量物力、人力針對(duì)這一問題進(jìn)行研究。下面對(duì)一種軌道電路培訓(xùn)系統(tǒng)構(gòu)架及實(shí)訓(xùn)方法進(jìn)行介紹。

2 ZPW-2000A軌道電路實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)架構(gòu)

ZPW-2000A 軌道電路實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)可分為學(xué)生實(shí)訓(xùn)執(zhí)行層和教師培訓(xùn)管理層，整個(gè)系統(tǒng)框架100%還原現(xiàn)場(chǎng)鐵路線路自動(dòng)閉塞系統(tǒng)設(shè)備布置，采用真實(shí)信號(hào)設(shè)備結(jié)合軟件系統(tǒng)考核，總體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意如圖1 所示。

2.1 教師培訓(xùn)管理層

教師培訓(xùn)管理層由鐵路信號(hào)基礎(chǔ)培訓(xùn)系統(tǒng)、三維建模授課系統(tǒng)和應(yīng)急實(shí)操考核系統(tǒng)組成。

鐵路信號(hào)基礎(chǔ)培訓(xùn)系統(tǒng)，包含了典型的信號(hào)系統(tǒng)培訓(xùn)案例，案例來源于《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》，由信號(hào)系統(tǒng)正常運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景、典型故障場(chǎng)景和自定義場(chǎng)景組成，有利于幫學(xué)生建立鐵路信號(hào)系統(tǒng)的框架，為后續(xù)深化學(xué)習(xí)ZPW-2000A 軌道電路作鋪墊。

三維建模授課系統(tǒng)，對(duì)ZPW-2000A 軌道電路系統(tǒng)配置、室內(nèi)外設(shè)備構(gòu)成、信號(hào)傳輸通道、工程設(shè)計(jì)規(guī)范及相關(guān)接口等進(jìn)行三維化建模處理，使學(xué)員以更為宏觀的角度去熟悉軌道電路大系統(tǒng)，同時(shí)通過觀察形象生動(dòng)的立體模型去配置站內(nèi)、區(qū)間軌道電路結(jié)構(gòu)，貼近現(xiàn)場(chǎng)，身臨其境，仿真現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)。

理論實(shí)操考核系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)ZPW-2000A 軌道電路理論知識(shí)掌握程度的考核，設(shè)置了包含多種信號(hào)設(shè)備基礎(chǔ)理論的題庫(kù)。教師可以根據(jù)實(shí)際情況，在教師端軟件設(shè)置試卷總分、考試時(shí)間、扣分標(biāo)準(zhǔn)，然后同時(shí)向多個(gè)學(xué)生端發(fā)送試卷，學(xué)員在學(xué)生端軟件中點(diǎn)擊按鈕“領(lǐng)卷”，并開始考試。流程如圖2 所示。該考核系統(tǒng)還可以結(jié)合系統(tǒng)硬件進(jìn)行典型故障案例設(shè)置，考查學(xué)員的應(yīng)急排除故障能力。

圖2 理論知識(shí)考核系統(tǒng)流程圖Fig.2 Flow chart of theoretical knowledge assessment system

2.2 學(xué)生實(shí)訓(xùn)執(zhí)行層

基于真實(shí)鐵路線路信號(hào)設(shè)計(jì)規(guī)范，建立室外環(huán)形接口平臺(tái)和室內(nèi)實(shí)訓(xùn)機(jī)柜，如圖3 所示。

其中，整個(gè)環(huán)形接口平臺(tái)，按照20:1 比例進(jìn)行微縮，為室外鐵路信號(hào)設(shè)備提供接口，并有如下主要配置。

圖3 室外環(huán)形接口平臺(tái)和室內(nèi)實(shí)訓(xùn)機(jī)柜示意圖Fig.3 Schematic diagram of outdoor circle interface platform and indoor training cabinet

1）等效鋼軌參數(shù)模擬器設(shè)置，移頻信號(hào)在鋼軌上傳輸?shù)膿p耗，主要是由于鋼軌電阻和電感。為模擬真實(shí)線路軌道鋼軌電氣特性，選取10 cm 小銅鋼軌搭配14 μH 電感，構(gòu)建等效20 m 真實(shí)鋼軌電氣特性的實(shí)物單元，可實(shí)現(xiàn)鋼軌主軌道、小軌道傳輸電氣參數(shù)等效。

2）等效道床電阻切換器設(shè)置，在真實(shí)鐵路運(yùn)營(yíng)線路中，外界環(huán)境變化（下雨、線路污染、砂粉、扣件系統(tǒng)絕緣失效等因素）改變道床漏泄程度，會(huì)對(duì)鋼軌上移頻信號(hào)傳輸產(chǎn)生影響。因此，本接口平臺(tái)在鋼軌間并聯(lián)電阻黑箱，通過按鈕驅(qū)動(dòng)繼電器控制道床電阻，實(shí)現(xiàn)模擬0.6 Ω、1 Ω、2 Ω 及∞ Ω道床漏泄情況。

3）室外軌旁信號(hào)設(shè)備設(shè)置。ZPW-2000A 室外軌旁信號(hào)設(shè)備包含調(diào)諧匹配單元（PT）、空心線圈（SVA）和補(bǔ)償電容。按照現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)布置真實(shí)調(diào)諧匹配單元、空心線圈，學(xué)生可測(cè)量“調(diào)諧區(qū)”的隔離系數(shù)、零阻抗、極阻抗及影響諧振槽路的各種因素。

室內(nèi)實(shí)訓(xùn)機(jī)柜是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)機(jī)械室內(nèi)軌道電路設(shè)備通常設(shè)置在移頻柜、綜合柜、接口柜的情況而定制，劃分為移頻區(qū)、綜合區(qū)及監(jiān)測(cè)區(qū)域，如圖3所示。

1）ZPW-2000A 軌道電路室內(nèi)設(shè)備設(shè)置在移頻區(qū)，發(fā)送器、接收器和衰耗冗余器安裝在U 型槽內(nèi)，柜內(nèi)配線與標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜一致；每6 個(gè)防雷模擬網(wǎng)絡(luò)、2 個(gè)分線采集器安裝在一個(gè)模網(wǎng)組匣內(nèi)；軌道繼電器、方向繼電器等放在綜合區(qū)的繼電器組合架上。軌道電路通信接口板安裝在通信機(jī)籠，與“模擬列控中心”進(jìn)行通信，給移頻區(qū)域的發(fā)送器、接收器編碼提供條件。

2）ZPW-2000A 軌道電路子監(jiān)測(cè)設(shè)置在監(jiān)測(cè)區(qū)域，軌道電路監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的安裝軟件為北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司研發(fā)的ZPW-2000A軌道電路監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)。該子監(jiān)測(cè)軟件可實(shí)現(xiàn)通過CANC 總線與軌道電路通信接口板通信，接收軌道電路設(shè)備上傳的各環(huán)節(jié)模擬量、開關(guān)量及通信狀態(tài)；通過軟件可查閱實(shí)時(shí)、歷史曲線和數(shù)據(jù)、分機(jī)狀態(tài)和故障報(bào)警信息；可導(dǎo)出、導(dǎo)入歷史數(shù)據(jù)和曲線等。

3）模擬列控中心軟件配置在監(jiān)測(cè)區(qū)域，機(jī)柜工控機(jī)安裝“模擬列控中心”軟件。該軟件可實(shí)現(xiàn)通過CAN 總線實(shí)時(shí)與軌道電路通信接口板（CI-TC2）通信，對(duì)軌道電路發(fā)送器、接收器等設(shè)備進(jìn)行編碼、解碼（含18 種低頻信息），并接受上傳的設(shè)備狀態(tài)；對(duì)軌道電路區(qū)段進(jìn)行“切換方向”操作等。

3 ZPW-2000A軌道電路實(shí)訓(xùn)核心功能

3.1 培訓(xùn)學(xué)生對(duì)軌道電路故障應(yīng)急排查能力

在構(gòu)建的ZPW-2000A 軌道電路實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，可通過以下流程實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)員應(yīng)急排查故障能力的考核，如圖4 所示。

圖4 考核系統(tǒng)功能流程圖Fig.4 Flow chart of assessment system functions

考核功能流程說明如下。

1）開始考試

教師通過教師端軟件，設(shè)置相應(yīng)編號(hào)的故障點(diǎn)（范圍涉及到室內(nèi)、室外傳輸通道）以及排故時(shí)長(zhǎng)、總分、扣分標(biāo)準(zhǔn)（誤操作、漏操作）等，點(diǎn)擊“開始考核”按鈕。

現(xiàn)象：組合架軌道繼電器落下，室內(nèi)軌道電路衰耗冗余控制器軌道顯示紅燈；ZPW-2000A 軌道電路子監(jiān)測(cè)顯示故障報(bào)警信息。

2）考試過程

學(xué)生通過學(xué)生端軟件開始考試。首先，通過衰耗冗余控制器和軌道繼電器狀態(tài)來判斷具體的軌道電路故障區(qū)段；其次，調(diào)閱ZPW-2000A 軌道電路子監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)表、曲線等，判斷故障點(diǎn)的大致區(qū)域；最后，用移頻表在故障區(qū)域進(jìn)行節(jié)點(diǎn)電壓、電流測(cè)試，找出故障點(diǎn)。

3）結(jié)束考試

學(xué)生在學(xué)生端軟件中輸入查找出的故障點(diǎn)標(biāo)號(hào)，然后在軟件系統(tǒng)中點(diǎn)擊按鈕“修復(fù)”。如果軌道繼電器吸起，衰耗器軌道燈變綠，則修復(fù)故障成功。整個(gè)考試學(xué)生的操作記錄、時(shí)間都會(huì)被傳送到教師機(jī)軟件，作為最后成績(jī)?cè)u(píng)估的依據(jù)。

教師端設(shè)置的故障應(yīng)根據(jù)中國(guó)鐵路總公司2017 年5 月頒布的《ZPW-2000 區(qū)間軌道電路室外監(jiān)測(cè)及診斷系統(tǒng)暫行技術(shù)條件》（鐵總運(yùn)[2017]94 號(hào)）文件來設(shè)置，有章可循，避免憑空捏造。

3.2 培訓(xùn)ZPW-2000A軌道電路調(diào)整參考表

ZPW-2000A 軌道電路分為調(diào)整、分路兩種狀態(tài)。主軌道電路的調(diào)整主要是考慮各閉塞分區(qū)在載頻、長(zhǎng)度一定時(shí)，該區(qū)段的發(fā)送電平大小以及如何跨接封連相應(yīng)端子，使接收設(shè)備工作在所要求的電平量值范圍內(nèi)。因此，軌道電路調(diào)整參考表的規(guī)范使用對(duì)于軌道電路的穩(wěn)定安全工作，十分重要。如圖5 所示。

使用軌道電路調(diào)整參考表，進(jìn)行“主軌道”調(diào)整，流程如圖6 所示。

3.3 培訓(xùn)學(xué)生對(duì)軌道電路傳輸通道配線能力

通過該實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，學(xué)生可以自己動(dòng)手搭建真實(shí)室內(nèi)、室外設(shè)備環(huán)境，熟悉軌道電路各環(huán)節(jié)的設(shè)備連接模式。

圖5 軌道電路調(diào)整參考表示意圖Fig.5 Schematic diagram of track circuit adjustment reference table

圖6 使用軌道電路調(diào)整參考表調(diào)整主軌道流程圖Fig.6 Flow chart of adjusting the main track with track circuit adjustment reference table

整個(gè)ZPW-2000A 傳輸系統(tǒng)通道分為室內(nèi)、室外部分，如圖7 所示。

為方便訓(xùn)練學(xué)員進(jìn)行配線練習(xí)，本室內(nèi)實(shí)訓(xùn)機(jī)柜將室內(nèi)設(shè)備間連線、繼電器接點(diǎn)跳線集成到一塊端子面板上，學(xué)員通過提供的標(biāo)準(zhǔn)配線圖，在配線端子面板上進(jìn)行跳線。

圖7 ZPW-2000A傳輸系統(tǒng)通道配線圖Fig.7 Wiring diagram of ZPW-2000A transmission system channel

通過室內(nèi)配線熟悉移頻信號(hào)傳輸通道如圖8所示。

圖8 室內(nèi)配線移頻信號(hào)傳輸通道圖Fig.8 Frequency shift signal transmission channel diagram for indoor wiring

從此系統(tǒng)可以熟悉從發(fā)送器、衰耗冗余控制器、發(fā)送端防雷模擬網(wǎng)絡(luò)、接收端防雷模擬網(wǎng)絡(luò)、衰耗冗余控制器最后到接收器的接口部分。

通過室外配線熟悉軌道電路調(diào)諧區(qū)構(gòu)成如圖9所示。

圖9 室外配線調(diào)諧區(qū)構(gòu)成圖Fig.9 Tuning zone composition diagram for outdoor wiring

從此系統(tǒng)可熟悉從數(shù)字屏蔽電纜（SPT）、調(diào)諧匹配單元（PT）、鋼軌 、若干補(bǔ)償電容、空心線圈（SVA）到鄰區(qū)段調(diào)諧匹配單元（PT）的過程。

4 總結(jié)

加強(qiáng)一線維護(hù)單位的業(yè)務(wù)素養(yǎng)，改善培訓(xùn)模式是鐵路一線維護(hù)單位防患于未然的有效方法。本文提出構(gòu)建的ZPW-2000A 軌道電路實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，其考核方式，涵蓋了真實(shí)信號(hào)設(shè)備，同時(shí)在室外接口平臺(tái)、室內(nèi)實(shí)訓(xùn)機(jī)柜的基礎(chǔ)上讓學(xué)員學(xué)習(xí)、訓(xùn)練整個(gè)軌道電路系統(tǒng)的工作原理、設(shè)備調(diào)試以及故障排除，貼近現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，能準(zhǔn)確的定位培訓(xùn)目的，指導(dǎo)了未來培訓(xùn)方向，為一線維護(hù)單位提供了思路。