軌道電路在區間閉塞中的應用

劉孝凡

（湖南高速鐵路職業技術學院，湖南 衡陽421000）

0 引言

區間，是指兩個車站之間的鐵路線路。車站向區間發車時，列車在區間內行駛時，有運行速度高、重量大、制動距離長、不能避讓等特點。為了確保列車在區間內運行安全，車站向區間內發車時，必須確認區間內沒有列車；或將區間的鐵路線路劃分為若干個獨立的分區，一個閉塞分區同時只能允許一列列車運行，因此能保證行車安全。在單線區間又必須防止兩站同時向一個區間發車，為此，要求按照一定的方法組織列車在區間的運行。用信號或憑證，保證列車按照空間間隔制運行的技術方法稱為行車閉塞法，簡稱閉塞。閉塞就是指把一段線路封閉起來，不準許其他列車進入的組織行車方法。

1 軌道電路

軌道電路技術在我國迅速發展，傳輸的信息量不斷增加，它的使用遍及全國鐵路各線，構成了我國鐵路信號技術發展的基礎。軌道電路由鋼軌線路、鋼軌絕緣、電源、限流設備、接收設備組成，如圖1。

圖1 軌道電路

在軌道電路區段空閑時，從軌道電源發送一定強度的信號電流，經鋼軌線路送至軌道電路的接收端。接收設備的繼電器在一定強度的電路作用下勵磁，使前接點閉合，從而接通色燈信號機的綠燈電路，顯示綠色燈光，表示前方線路空閑，允許機車車輛進入。當機車車輛進入該線路區段時，從軌道電路電源發出來的信號電流因機車車輛車軸的分流，而只有很少一部分信號電流送至軌道電路的接收設備。接收設備的繼電器因電流不足而不能勵磁，因而前接點斷開，后接點閉合，發出軌道被占用的信息并接通信號機的紅燈電路，顯示禁行信號。軌道電路的這一工作性能，能夠防止列車追尾和沖突事故，確保行車安全。軌道電路任何部分出現故障時，接收設備的繼電器都不能勵磁，而發出軌道電路區段被占用的信息，符合鐵路信號所需要的故障-安全原則。軌道電路是信號聯鎖的室外重要設備，起著保證行車和調車作業安全的作用。它能監督檢查某一固定區段內的線路是否有列車運行、調車作業或車輛占用的情況，并能顯示該區段內的鋼軌是否完整。

2 軌道電路在半自動閉塞中的應用

半自動閉塞是用人工來辦理閉塞及開放出站信號機，而由出發列車自動關閉出站信號機并實現區間閉塞的一種閉塞方式。在一個區間的相鄰兩站設一對半自動閉塞機，并經兩站間的閉塞電話線連接起來，通過兩站半自動閉塞機的相互控制，保證一個區間同時只有一列列車運行。

64D型半自動閉塞，在每個車站兩端進站信號機內方裝設一段不小于25m的軌道電路。如圖2。其作用，一是監督列車的出發，使閉塞機閉塞；二是監督列車的到達，然后由接車站的值班員辦理到達復原。由于兩個作用的重要性，即軌道電路的動作直接影響行車安全，所以要求軌道電路不僅能穩定可靠地工作，而且要能滿足“故障—安全”的要求。

圖2 單線半自動閉塞示意圖

3 移頻軌道電路與區間自動閉塞

自動閉塞是根據列車運行及有關閉塞分區狀態，自動變換通過信號機顯示而司機憑信號行車的閉塞方法。它是一種先進的行車閉塞方法。自動閉塞是在列車運行的過程中自動完成閉塞作用的。

軌道電路能通過軌道繼電器的吸起或落下來反映該段線路是空閑還是占用，還有第二個作用：傳遞行車信息。例如在移頻自動閉塞中，利用移頻軌道電路傳遞不同的頻率來反映前行列車的位置，決定各信號機的顯示，為列車運行提供行車命令。

移頻軌道電路是區間移頻自動閉塞的基礎，又用作監督該閉塞分區的空閑。它選用頻率參數作為控制信息，采用頻率調制的方式，把低頻調制信號搬移到較高頻率（載頻）上，形成振幅不變、頻率隨低頻信號的幅度做周期性變化的移頻信號。

軌道電路中傳送的行車信息，還為列車運行自動控制直接提供控制列車運行所需要的前行列車位置、運行前方信號機和線路條件等有關信息，以決定列車運行的目標速度，控制列車在當前運行速度下是否停車或減速。區間的軌道電路通常是與自動閉塞制式相一致的軌道電路，按照自動閉塞通過信號機的設置劃分閉塞分區，每個閉塞分區就有軌道電路。

在移頻自動閉塞區段，移頻信息的傳輸，是按照運行列車占用閉塞分區的狀態，迎著列車的運行方向，自動地向前方閉塞分區傳遞信息的。

圖3 移頻自動閉塞工作原理

如圖3所示，若下行線有兩列列車A、B運行，A列車運行在1G分區，B列車運行在5G分區。由于1G有列車占用，防護該閉塞分區的通過信號機7顯示紅燈，這時7信號點的發送設備自動向前方閉塞分區2G發送26.8Hz調制的、中心載頻為2300Hz的移頻信號。當5信號點的接收設備接收到該移頻信號后，使通過信號機5顯示黃燈。此時5信號點的發送設備自動地向前方閉塞分區3G發送以16.9Hz調制的、中心載頻為1700Hz的移頻信號。當3信號點的接收設備接收到該移頻信號后，使通過信號機3顯示綠黃燈。同樣，3信號點的發送設備又自動地向前方閉塞分區4G發送13.6Hz調制的、中心載頻為2300Hz的移頻信號，當1信號點的接收設備接收到此移頻信號后，使通過信號機1顯示綠燈。1信號點的發送設備又自動地向前方閉塞分區4G發送ll.4Hz調制的、中心載頻為1700Hz的移頻信號。由于續行列車B已進入5G分區，可按規定速度繼續運行。如果列車A由于某種原因停在1G分區，則當續行列車B進行4G分區，司機見到通過信號機3顯示綠黃燈，則應注意減速運行。當續行列車B進行3G分區，司機見到通過信號機5顯示黃燈，則應進一步減速運行。當續行列車B進入2G分區時，由于通過信號機7顯示紅燈，司機采取制動措施，使列車B能停在顯示紅燈的通過信號機7的前方。這樣，就可根據列車占用閉塞分區（軌道電路）的狀態，自動改變地面信號機的顯示，準確地指揮列車的運行，實現自動閉塞。

4 區間自動閉塞中的無絕緣軌道電路

我國鐵路廣泛使用的有絕緣移頻軌道電路，有傳輸距離長、室外設備少等優點，但不利于列車運行速度的提高和我國鐵路跨越式發展，隨著無縫線路的大量鋪設，以及電氣化鐵路的快速發展，逐步暴露出不適應性，無絕緣軌道電路應運而生，走上歷史舞臺。

無絕緣軌道電路按電路原理分類，可分為電氣隔離式、自然衰耗式、和強制衰耗式三種類型。我國廣泛使用電氣隔離式軌道電路。UM71軌道電路、WG-21A型和ZPW-2000系列移頻軌道電路都是電氣隔離式的無絕緣軌道電路。電氣隔離式又稱為諧振式，它利用諧振槽路，采用不同信號頻率，實現相鄰軌道電路間的電氣隔離。這些軌道電路的載頻選得比較高（1700Hz～2600Hz），在這些頻段上，牽引回歸電流諧波分量的強度已經很弱，因此在電氣化區段的抗干擾能力較強。軌道電路載頻上行線2000Hz和2600Hz交替排列，下行線1700Hz和2300Hz交替排列，主要是利用其頻率差構成電氣調諧區，實現電氣絕緣。因此軌道電路無機械絕緣，不存在機械絕緣節破損而引起信號升級的問題，能適應我國鐵路向高速，重載方面的發展。

5 軌道電路向數字化發展

隨著列車運行速度的不斷提高，不但要傳遞行車的速度命令，而且還要傳送坡度、彎道、區間線路長度等線路參數。我國現有自動閉塞采用的模擬軌道電路將會越來越不能滿足列車高速行駛的需要，為此需要發展基于數字軌道電路系統和基于通信技術的列車運行控制系統以滿足列車安全運行的需要。發展新一代的軌道電路系統，可以為列車運行控制系統提供更多的信息，使列車運行更加安全，同時可以減少列車司機的勞動強度，對提高勞動生產力具有重要的意義。

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