ZPW-2000K轨道电路补偿电容相关问题研究

龙真真，王锐东，刘鸿恩

（1.湖南高速铁路职业技术学院，湖南 衡阳 421002；2.华东交通大学，江西 南昌 330013）

0 引 言

ZPW-2000K轨道电路是ZPW-2000系列的一种，主要运用于无绝缘轨道电路区段。ZPW-2000系列轨道电路是我国区间轨道电路的主流制式，充分吸收了UM71的技术优势，同时根据我国的铁路路情进行了重大的技术创新。补偿电容是ZPW-2000K轨道电路的重要室外设备，在延长轨道电路的有效传输长度上发挥了重要作用。因此，本文将分析与探讨补偿电容的作用、设置、故障现象以及处理等问题。

1 补偿电容的补偿原理、作用与设置

1.1 补偿电容补偿原理

钢轨的性质是感性加纯阻，因此在传输过程中能量损耗较大，而补偿电容的容性恰好可以抵消钢轨的感性。当电感和电容发生串联谐振时，会使钢轨趋于纯阻性，相当于减少了钢轨的阻抗，减少了损耗就，延长了轨道电路的有效传输长度。补偿电容器的补偿原理如图1所示。

图1 补偿电容器的补偿原理

一般而言，电容的配置同载频频率、道碴电阻、机车信号短路电流、列车分路等都有相互关系。在感性阻抗一定的情况下，频率越高，阻抗越大，反之亦然；而在容性阻抗一定的情况下，频率越高，阻抗越小，频率越低，阻抗越大；即在感性阻抗一定的情况下，采用小容量电容的高频信号和采用大容量电容的低频信号将会获得同样的传输环境。结合二者综合考虑，在通道长度、载频频率一定的情况下，为了获得综合性能最优的通道传输性能，给相对高频信号加装小容量电容，而给相对低频信号加装大容量电容。ZPW-2000A的信息幅值Uin同传输距离L和电容Cn分布存在图2所示的关系。

1.2 补偿电容的作用

图2 ZPW-2000A信息幅值与传输距离及电容分布关系

补偿电容主要用来补偿钢轨的感性，起到减少衰耗、延长轨道电路传输长度的目的。经过补偿电容补偿后的钢轨呈现纯阻性，提高了轨道电路的传输性，保证了轨道电路入口处的有效信干比，从而改善了机车和接收器的工作条件。加装补偿电容能有效检查钢轨的断轨情况。

1.3 补偿电容的设置

补偿电容的数量、容值以及设置方法需满足一定的要求。补偿电容的容量根据轨道电路载频的不同有所区别，补偿电容的数量按照轨道电路的长度确定。为达到最理想的传输效果，补偿电容的容量设置如表1所示。

补偿电容的安装一般按“等间距法”，中间按全步长、两端按半步长设置，如图3所示。对于站内轨道电路电码化区段，按每隔100 m设置一个，不足100 m按100 m计算，具体安装间距按实际长度除以补偿电容数量计算[1]。

2 电容失效引起的轨道电路故障

电容失效引起的轨道电路故障主要表现为：当轨道空闲时，衰耗盘“轨道占用”指示灯亮红灯，即轨道空闲却显示占用状态。

表1 补偿电容器容量值设定

查找故障点时，用移频表测量衰耗盘上的“轨出1”和“轨出2”插孔，观察测量值与正常值的区别。如果是电容失效，一般测得“轨出1”电压比正常值低30 mV，“轨出2”电压比正常值高20 mV；如果是电容失效，则用电流钳测试第5个电容连接线时没有电流读数，用锤子敲打电容连接线塞钉，电流不稳定，时有时无。电容失效时，主轨/小轨电压变化如表2所示。参照数据，有助于精确查找失效电容。

图3 补偿电容器的设置

表2 电容失效主轨/小轨电压变化表

表3 模拟室外补偿电容断线后测试数据

3 补偿电容失效的分析方法

结合轨道电路的主轨道电路、小轨道电路以及相邻轨道电路接收的电压数据进行分析，大概有以下几种可能。

（1）如果主轨道电路电压下降到50 mV或小轨道电路电压变化在10 mV以上，则可判断为补偿电容失效。

（2）如果主轨道电路电压下降，同时小轨道电路电压下降更多，则可判断为补偿电容可能存在失效。

（3）如果主轨道电路电压下降，小轨道电路电压有明显上升，则可判断为靠近发送端的电容可能存在失效，且小轨道电路电压上升幅度越大，说明越靠近发送端。

（4）如果主轨道电路电压下降较大，本区段小轨道电路电压变化不大，同时接收到的邻区段轨道电路小轨道电压上升，则可判断为靠近接收端的电容可能存在失效，且越靠近接收端影响越大。有的轨道电路区段个别电容断线后只影响小轨道电路未影响到主轨道电路，有个别电容断线后只影响到主轨道电路未影响到小轨道电路。发现主轨道电路或小轨道电路读数有变化时，要对区段内的电容进行容值测试，确保容值不超过规定的范围[2]。

电容断线后，主轨道电路和小轨道电路变化的幅度与区段轨道电路长度及载频类型等有关。模拟室外补偿电容断线后测试的数据如表3所示。

4 结 论

补偿电容是轨道电路重要的室外组成部分。补偿电容的好坏直接影响轨道电路的性能和行车的效率与安全性。因此，铁路电务维修人员必须熟练掌握其相关技能和技巧，以共同构建和谐安全的铁路交通系统。