軌道電路分路不良解決方案分析

何貴洋，華澤璽

（西南交通大學 電氣工程學院，成都 610031）

軌道電路是利用鐵路線路的兩段鋼軌作為導體傳遞信息，用以檢測列車是否占用軌道區段，并能發送軌道是否空閑和完整的信息，起信息傳輸通道作用。如果鋼軌軌面或輪對踏面生銹，列車輪對不能可靠短路鋼軌，軌道繼電器不能可靠落下，則造成軌道電路分路不良，將嚴重威脅鐵路行車安全。現有的解決分路不良方案主要有：3 V化、高壓脈沖軌道電路、電子監控防護盒、計軸、軌面噴涂、鋼軌打磨、堆焊等方案，均不能徹底解決分路不良問題，因此本文對已有主要解決方案進行分析，找出突破現有方案的關鍵技術，并構建出一種徹底解決分路不良的新思路。道變壓器組成；受電端主要由扼流變壓器、軌道變壓器和軌道繼電器組成。25 Hz相敏軌道電路的結構如圖1。25 Hz軌道電路送電端電源是由鐵磁分頻器供給25 Hz交流電，經鋼軌線路傳輸至受電端，經扼流變壓器和軌道變壓器升壓后，接至二元二位軌道繼電器的軌道線圈。當軌道繼電器線圈電壓大于18 V時，軌道繼電器吸起，表示軌道電路空閑。當軌道繼電器殘壓不大于1 V時，軌道繼電器落下，軌道電路被分路，表示軌道區段占用。

1 解決方案分析

1.1 軌道電路分路不良分析

軌道電路由鋼軌線路、送電端、受電端組成。其中鋼軌線路由鋼軌、鋼軌絕緣和軌端接續線組成；送電端由軌道電源、限流器、扼流變壓器和軌

圖1 25 Hz相敏軌道電路結構

分路電阻是列車占用軌道電路時，跨在兩根鋼軌上的輪對形成的電阻[2]，它的大小與軌道上分路的車軸數、車輛的載重情況、列車的運行狀態、輪緣的裝配質量和磨損程度、鋼軌表面的潔凈程度等因素有關。從軌道電路的送電端、受電端和鋼軌線路3個方面可以改善25 Hz相敏軌道電路的分路效果。在送電端可采用提高軌面電壓的方法達到可靠分路的目的，主要有3 V化和高壓脈沖軌道電路方案；在受電端，可采用改變二元二位繼電器電氣特性方法來提高軌道電路分路靈敏度，主要有電子監控防護盒方案；在鋼軌線路上，可采用改善鋼軌清潔程度來減小跨在兩根鋼軌上所形成的分路電阻，主要有鋼軌噴涂、鋼軌堆焊和鋼軌打磨方案。實踐證明上述方案都要受限于鋼軌本身，因此出現了不受鋼軌制約的計軸方式。

1.2 3 V化

3 V化25 Hz相敏軌道電路是在不改變25 Hz軌道電路室內設備的基礎上，通過改進受電端室外扼流變壓器和受端中繼變壓器BGK-130/25提高軌面電壓，將軌道殘壓調整為1 V，使軌道繼電器可靠落下，從而達到提高軌道電路分路靈敏度的目的。系統原理電路圖如圖2。

圖2 3 V化原理電路圖

3 V化在 25 Hz相敏軌道電路的基礎上，改善了抗干擾能力，提高了分路靈敏度，通過增加第三線圈，改變調諧器的設計容量，提高功率；在未改變安全原則的前提下，優化了施工方案。但是3 V化只能解決生銹不嚴重的區段，對于嚴重生銹的軌道電路區段不適用。

1.3 高壓脈沖軌道電路

高壓脈沖軌道電路是由送電端發碼器變換生成不對稱脈沖信號，經變壓器降壓后，通過鋼軌傳輸到受端，再經變壓器升壓后送譯碼器，譯碼器將軌面傳來的不對稱信號轉換為2個（頭、尾）直流信號供差動繼電器工作。調整狀態時譯碼器的輸出頭、尾電壓大于差動繼電器工作電壓（頭DC27 V、尾DC19 V），分路狀態時譯碼器的輸出頭、尾電壓小于差動繼電器釋放電壓（頭DC13.5 V、尾DC9.5 V）。發送器向軌面輸出的瞬間高壓脈沖信號保證擊穿軌面不良薄膜，使軌面銹蝕區段的軌道電路可靠分路。系統原理電路圖如圖3。

圖3 高壓脈沖軌道電路原理電路圖

高壓脈沖軌道電路脈沖幅值高，能獲得近萬瓦的瞬時功率，能夠擊穿軌面導電不良薄膜，具有較好的分路效果，系統分路靈敏度為0.15Ω，較JZXC-480型軌道電路提高2.5倍；具有較強抗對稱信號干擾的能力；系統設備簡單，安裝維護方便，費用較低。但是與現有設備結合困難，需要對室內外設備進行較大的改造，同時同一個車站采用不同的軌道電路制式給維護工作帶來極大不便。

1.4 電子監控防護盒

電子監控防護盒是通過提高JRJC1-70/240二元二位繼電器返還系數來提高軌道電路分路靈敏度的。采用提高繼電器落下值的方法。當軌道電路處于調整狀態，監測開關的輸入電壓高于一定數值時，監測開關不影響其工作特性；當軌道電路處于分路狀態，監測開關的輸入電壓低于該值時，監測開關立即切斷二元二位繼電器的局部電源，使其落下。系統原理電路圖如圖4。

圖4 電子監控防護盒原理電路圖

裝置用冗余的兩路系統提高可靠性；對不平衡牽引電流、移頻信號等干擾信號具有一定防御能力和防雷、防浪涌能力；二元二位繼電器落下值由7 V提高到13.5 V，有效提高了其落下值。但是電子監控防護盒易受分路電壓的限制，只有當分路電壓達到一定數值時才適用，并且只能應用于裝有25 Hz相敏軌道電路的區段，有一定的局限性。

1.5 計軸

當列車或車列通過計軸檢測點時，車輪傳感器記錄下每一個車輪的輪軸信號，車輪經過時切割發送磁頭產生的磁力線，接收磁頭根據感應到的磁力線分布變化情況，判斷是否有輪軸經過。然后通過電子檢測器將檢測到的輪軸信號調制轉換處理后傳到室內CPU處理器，CPU將接收到的信息，結合運行方向記錄軸數，進行統計分析、比較，判斷相應區段是否占用。計軸原理電路如圖5。

圖5 計軸原理電路圖

計軸不受軌道電路條件限制，可靠性高，工作穩定；擺脫了車列行駛、天氣變化對設備的損害；室外設備簡單、數量少，室內設備單片機化，維護工作量小；減少了電化軌道區段牽引電流對軌道電路的干擾，提高了抗干擾能力。但同時也存在一定局限性，傳感器過于靈敏，容易產生錯誤判斷；不能對鋼軌進行斷軌檢查；設備成本太高，不利于推廣。

1.6 其它方案

1.6.1 鋼軌噴涂

熱噴涂是由氧—乙炔焰、電弧、等離子弧、爆炸波等提供熱能，壓縮氣體和超音速焰束將特制的金屬噴涂材料加熱到熔融態高速噴涂到經過預處理（清潔粗糙）的鋼軌表面形成特殊的涂層。噴涂不受施工場所和工件尺寸的限制；可以控制噴涂厚度和受熱程度；設備簡單、操作方便、投資少、見效快、經濟效果顯著。但是噴涂層與基體的結合強度較低，不能承受較強沖擊,使用時間相對較短，污染環境。

1.6.2 鋼軌堆焊

鋼軌堆焊是在生銹鋼軌的表面劃開一定深度的槽，再在槽中焊上一條導電金屬帶以達到列車占用時可靠分路。堆焊技術對現有工、電設備改動少、投入成本低、比較直觀、可靠性高，要求堆焊的質量高，堆焊的質量會影響焊道和鋼軌的壽命，施工效率低。

1.6.3 鋼軌打磨

鋼軌打磨技術是在外力作用下通過磨削清除鋼軌表面的銹層使列車占用時能夠可靠分路。鋼軌打磨技術施工方便，成本低，但是施工效率低下，對鋼軌經常打磨會降低鋼軌的壽命，縮短了換軌周期，性價比不高。

2 綜合分析及解決分路不良的整體思路

2.1 綜合分析

將上述解決方案進行對比可知，每種方案都可以不同程度的解決分路不良問題，3 V化和電子監控防護盒方案實施成本較低，適用于鋼軌生銹不嚴重的分路不良區段；鋼軌噴涂、堆焊、打磨方式實施成本較低，可以在短時間內解決分路不良問題，但是時間一長又會出現分路不良；高壓脈沖軌道電路可以徹底解決分路不良問題，但和現有軌道電路結合難度較大，如果更換設備或完全改變現有軌道電路制式，成本又太高；這幾種方案都必須以原有的軌道電路為基礎，都受到原有軌道電路的限制，有一定的局限性，因此出現了計軸方式，該方案不受軌道電路的限制，同原有軌道電路兼容，安裝簡便，可靠性較好，壽命較長，維護簡便，但成本相對較高。

2.2 解決分路不良的整體思路

在綜合分析、比較以上方案的優缺點的基礎上，從可靠性和經濟性方面考慮，本文得出了一種新的解決方案。該解決方案應以計軸方式為模板，但要降低計軸方式的成本，即可形成新的方案，新方案應具有如下優點。

（1）不受鋼軌的限制和軌道繼電器電壓值大小約束。（2）室外設備少而簡單，設備模塊化；

（3）施工方便，便于維護，建設周期短；（4）不受環境和氣候影響，抗干擾能力強，可靠性高，實時性強；（5）易與現有設備結合，改動較小；（6）投資成本和維護成本低，易于推廣。

3 結束語

解決軌道電路分路不良問題是一個系統工程，不同的現場情況，需要采用不同的方案來解決。本文對現有的軌道電路、分路不良解決方案進行了分析，推出了進一步解決分路不良的新思路，為將來研究軌道電路分路不良提供了一定的參考價值。

[1] 胡永生. 軌道電路分路不良整治方案研究[J]. 鐵道通信信號，2008，44（5）：24-25.

[2] 安海君，李建清，吳保英. 25Hz相敏軌道電路[M]. 北京：中國鐵道出版社，2004.

[3] 秦青森，谷 海，張曉峰. 軌道電路分路不良時實現安全行車的探討[J]. 鐵道運輸與經濟，2008，30（6）：33-34.