ZPW-2000型四线制电码化出入口电流调整解决方案优化

ZPW-2000型四线制电码化出入口电流调整解决方案优化

孟珍 1 陈涛 2

1. 中国铁路呼和浩特局集团有限公司呼和浩特电务段 内蒙古呼和浩特 010000

2.中国铁路呼和浩特局集团有限公司电务部 内蒙古呼和浩特 010000

摘 要：不具备出入口电流调整的ZPW-2000型四线制电码化设备，存在出入口电流超标的问题，同时也会造成邻线电码化干扰电流超标的问题。本文以旧型号ZPW-2000型四线制电码化设备改造为例，从便于现场实施入手对电码化改造方案进行了研究及试验。

关键词：ZPW-2000型电码化；电流调整

包兰线有部分车站使用的是25Hz轨道电路叠加ZPW-2000型四线制电码化设备，由于建设年限较早，该型号电码化电路在设计上不具备出入口电流调整的功能。这些车站股道电码化入口电流最大的达到3.55A、出口电流最大的达到7.6A，对邻线电码化干扰多处干扰电流超标，存在邻线机车错误接收电码化信息的隐患。为解决这一隐患，针对该型号ZPW-2000型四线制电码化出入口电流无法调整的现状，对既有电码化电路进行了研究，同时进行了多次现场的调查、测试，将存在的问题与设计院和设备厂家进行了探讨。

一、旧型号ZPW-2000四线制电码化电路的组成以及分析

如图1所示，旧型号ZPW-2000四线制电码化电路构成如下：

1. 发送器ZPW.F；

2. 防雷匹配单元组合ZBPU-1B，内部是匹配变压器、电阻R（阻值120Ω）、防雷元件；

图1：25Hz相敏轨道电路预叠加ZPW-2000型四线制电码化原理图

3. 匹配盒HBP-A。

对电路中各个器材功能进行分析：

1. 预叠加电码化要求具备两路相同的输出，发送器ZPW.F固定使用2-5和5-9端子。由于电路中防雷匹配单元ZBPU-1B使用的匹配变压器不具备双路输出功能，而且预叠加电码化电路要求有两路同样的输出，所以发送器ZPW.F是固定使用2-5和5-9端子，发送电压不可调整，现场测量发送电压U₂₅=U₅₉=78V；

2. 匹配变压器：一对一输出，1、2为输入端，3、4、5为输出端。变压器变比为：U₁₂/U₃₅=1.0/1.5，U₁₂/U₃₄=1.0/1.34。现场测试，当U₁₂=78V时，U₃₄=105V、U₃₅=117V、U₄₅=12V，电压调整量不大；

3. 电阻R：是固定阻值，与变压器构成匹配电路，不可更换。

二、问题解决思路

二线制电码化电路能够实现电码化出入口电流调整，对二线制电码化电路出入口电流调整部分进行分析。二线制电码化电路中使用的是双功出匹配变压器FT1-U和可调整电阻R，通过调整双功出匹配变压器FT1-U变比能够调整输出电压，对电路中电流进行粗调，通过调整可调电阻R阻值，可以对电路中电流进行微调。

对比二线制电码化电路和旧型号四线制电码化电路，实现出入口电流调整可以从调整发送器电压、调整匹配变压器变比、调整电阻阻值入手。但是旧型号四线制电码化电路结构的限制，这几方面都行不通。

三、电路改进方案研究

1. 方案一：更换防雷匹配单元组合ZBPU-1B，增加调整电阻盒。

经调查，这个旧型号的四线制电码化电路有改进型，改进型电路变化有3点：

（1）发送器型号没有改变，但是使用端子发生了改变。发送器固定使用4级电平（110V），匹配变压器输出为：U₃₅=U₆₈=120V，与既有电路电压相近；

（2）防雷匹配单元组合由ZBPU-1B改为ZBPU-T，更换了匹配变压器，将单路输出匹配变压器更换为具有双路输出功能的匹配变压器。匹配变压器双路输出时固定使用3、5和6、8端子，变比为1:1.09，不可调整。电阻R的阻值没有改变，还是120Ω；

（3）在发码电路与分线盘间增加了调整电阻组合ZDTR-T，组合内包含15套调整电阻。每套调整电阻调整范围100~2500Ω。

改进型四线制电码化电路更换了具有双路输出功能的匹配变压器，但是匹配变压器没有电压调整功能，只是实现了双路输出，将发送器的发送端子更改为常用的S1、S2端子。改进型电路实现电流调整是通过调整电阻组合ZDTR-T实现的。通过改变调整电阻的连接使用端子获得不同的电阻值，从而实现对电路出入口电流的调整。

如果按照这个方案实施改造，一是要更换匹配变压器组合，二是增加调整电阻组合，三是要修改既有发送器（含N+1发送器）的配线。需要更换的器材多，对电路修改工作量较大，实施安全风险高，需要的时间长。

2. 方案二：结合改进电路和既有电路，维持既有电路的防雷匹配单元组合ZBPU-1B不变，不改变既有发送器的配线，通过增加调整电阻组合ZDTR-T实现电流调整功能。

综合比较旧型号的四线制电码化电路和改进型四线制电码化电路：

相似之处：改进型电路中发送器是固定使用4级电平（110V），匹配变压器输出为：U

₃₅=U₆₈=120V。与旧型号电路的匹配变压器输出电压117V基本相等；

不同之处：改进型电路出入口电流的调整是通过调整电阻组合实现的，旧型号电路中没有调整电阻。

通过比较，在输出电压相近的情况下，在旧型号四线制电码化电路中增加一个调整电阻组合ZDTR-T，理论上同样能够实现出入口电流的调整。优化后的电路示意图如图2所示。

图2：旧型号ZPW-2000四线制电码化电路优化

如果按照这个方案实施改造，仅仅需要增加调整电阻组合，不需要更换发送器和匹配变压器组合。与方案一比较电路修改工作量有很大的减少。

3. 现场试验情况

按照方案二的修改方式，在白彦花车站进行了现场试验。IIG（接收端）测试情况：电路修改前，电码化入口电流2.79A（超出《维规》标准值）、出口电流5.13A、对4G（邻线）干扰电流（最大值）为99mA（接近干扰电流小于100mA的标准值）。在IIG（接收端）电码化电路中增加调整电阻组合ZDTR-T，并将电阻调整为1200Ω电阻时，电码化入口电流0.89A、出口电流4.27A、对4G（邻线）干扰电流（最大值）为47mA；将电阻调整为1300Ω电阻时，电码化入口电流0.67A、出口电流3.76A、对4G（邻线）干扰电流（最大值）为41mA。测试值满足标准出入口电流调整的要求和对邻线干扰电流的要求。经过现场试验证明方案二能够有效通过调整电码化电路的出入口电流，减少对邻线干扰电流。

四、结论

方案二是针对改进型四线制电码化电路在实施阶段的电路优化，其优点是不需要改动旧型号四线制电码化电路发送器的配线，不需要更换匹配变压器组合，在旧型号ZPW-2000四线制电码化设备车站的电码化电路发码通道新增调整电阻，能够将出入口电流的调整标准范围内，同时有效减少了对邻线的电码化干扰电流，消除了邻线机车错误接收电码化信息的隐患。

参考文献：

[1]TG/XH 101-2015，普速铁路信号维护规则[S].中国铁道出版社，2015.

[2]林瑜筠.铁路信号联锁[M].中国铁道出版社，2016.

[3]林瑜筠.铁路信号工程设计[M].中国铁道出版社，2015.