25 Hz軌道電路原理與故障分析

胡曉芳

（中國鐵路西安局集團有限公司西安電務段，西安 710015）

軌道電路正確反映列車運行情況是信號聯(lián)鎖關系正確的必備條件,由于軌道電路為室外動態(tài)運用設備,各種外界因素對其正常運行影響較大,故25 Hz軌道電路非正常紅光帶是易發(fā)故障，且一般故障處理時間較長，對鐵路正常運輸影響較大。要做到快速處理25 Hz軌道電路紅光帶或者閃紅故障，必須熟練掌握25 Hz軌道電路的工作原理及器材構成，以及造成軌道電路紅光帶的可能因素，并利用信號集中監(jiān)測調看分析，綜合現(xiàn)場運用環(huán)境和電壓、相位幅值變化，運用數(shù)字移頻表等設備快速處置。

1 25 Hz相敏軌道電路基本工作原理

25 Hz相敏軌道電路可以簡化為由4個閉合回路通過變壓器耦合原理構成的四端網絡，具體工作原理：由電源屏分別供出25 Hz軌道電源和局部110 V電源。軌道電源由室內電源屏供出,通過電纜供向室外,經由送電端限流開關、25 Hz軌道電源變壓器、送電端限流電阻、送電端25 Hz扼流變壓器、鋼軌引入線、鋼軌線路、受電端25 Hz扼流變壓器、受電端25 Hz軌道變壓器、限流開關、電纜線路送回室內，經過防雷硒堆、25 Hz防護盒給二元二位軌道繼電器或者JXW-25型微電子相敏軌道電路接收器的軌道線圈供電。局部線圈的25 Hz頻率110 V電源由室內供出,當軌道線圈和局部線圈所得電壓滿足規(guī)定的相位和頻率要求時,二元二位軌道繼電器吸起或者JXW-25型微電子相敏軌道電路接收器輸出24 V電壓，軌道電路處于調整狀態(tài)，帶動相應的軌道繼電器吸起。反之二元二位繼電器落下或者JXW-25型微電子相敏軌道電路接收器無24 V輸出,軌道電路處于分路狀態(tài)。

2 25 Hz相敏軌道電路故障分析與處置

2.1 故障分析方法與儀表選用

目前，信號集中監(jiān)測作為信號設備運用監(jiān)測設備已大量上道使用，可以實時監(jiān)測信號設備的運行情況，對于分析和指導25 Hz軌道電路紅光帶故障處置有重要意義。軌道電路故障后，一是要利用信號集中監(jiān)測設備進行分析，結合原理和運用場景，初步分析可能的故障原因。二是選用正確的儀表，對于處置軌道電路紅光帶故障往往能達到事半功倍的效果。由于目前信號設備的更新?lián)Q代，現(xiàn)場一般運用25 Hz軌道電路疊加電碼化，所以選用具有頻率區(qū)分的電壓電流測試儀表尤為重要。因為傳統(tǒng)的MF-14萬用表無法判斷所測電壓的頻率，往往在故障處置中容易導致誤判，同時在處置中使用MF-14萬用表時需在室內關閉該區(qū)段的發(fā)送器或者在送（受）端甩開相應的發(fā)碼電纜，不利于25 Hz軌道電路故障快速高效處置，且在作業(yè)中易導致關錯發(fā)送器或者甩錯電纜引發(fā)誤判。

2.2 25 Hz軌道電路故障分析及處理方法

25 Hz軌道電路非正常紅光帶故障通過調看信號集中監(jiān)測軌道電壓曲線，可以根據(jù)故障時段運用環(huán)境及電壓曲線進行初步分析。如僅有一個區(qū)段紅光帶故障，相鄰區(qū)段的電壓均正常無波動，則重點檢查該區(qū)段的道岔極性絕緣，該區(qū)段的相關抗流線、塞釘線及相關器材特性等；如相鄰兩個軌道電路區(qū)段同時紅光帶，且電壓同時下降，一般為軌道分界絕緣短路或者半短路造成軌道電路故障，此時要重點對該兩個區(qū)段的兩處分界絕緣進行檢查測試；如一個咽喉紅光帶，此時一般為25 Hz電源屏向該咽喉送電的軌道電源故障；如相鄰區(qū)段列車通過時，本區(qū)段出現(xiàn)軌道電路瞬間閃紅的現(xiàn)象，一般為牽引回流不暢造成或者瞬間分路不良造成；實際應用中導致軌道電路非正常紅光帶故障的因素較多，涉及軌道電路本身器材、配線、室外引接線、結合部等諸多方面，要根據(jù)調看分析情況進行具體的測試和處理，有的放矢的處置故障。

2.2.1 室內外故障的區(qū)分及判斷方法

分線盤是室內外故障的分界點，選用數(shù)字移頻表交流25 Hz電壓檔位在分線盤端子測量有無交流電壓，25 Hz電流檔位在分線盤端子測量測試對比故障時受端電纜電壓及電流。如電壓正常,電流變化不大，可判斷為室內設備故障，可能為二元二位繼電器局部線圈側故障或電子接收器自身故障；如分線盤端子測量電壓高于正常值時,電流降低，可判定為室內設備故障,故障性質為分線盤受端端子到室內二元二位繼電器（或電子接受器）、防護盒間配線開路；如分線盤端子測量電壓為0 V或低于正常值時,電流值較正常值增大，則為室內側設備短路故障，可能因為防雷硒堆等擊穿短路造成；如分線盤端子測量電壓為0 V或低于正常值時,電流值為0 V或者明顯降低，則為室外側設備短路故障；也可甩開分線盤電纜端子，在室外送回的電纜端子上測試電壓，如果有35 V左右電壓值,則是室內設備故障。如室外送回的電纜端子上測試電壓偏低,掛上軟線后電壓低導致軌道繼電器不吸起,說明室外故障;如室外送回的電纜端子上測試電壓為0 V時,先測量室內送端端子的電壓是否送出。如果送出電壓正常，則為室外設備故障。如未送出,進一步查找送電電源。

2.2.2 室內故障的判斷及處理方法

在分線盤區(qū)分判斷為室內開路故障后,用數(shù)字移頻表交流電壓25 Hz檔位測量二元二位繼電器軌道線圈電壓或者電子接收器73-83端電壓。如電壓低于正常值,一般為軌道線圈虛焊造成;如軌道線圈電壓或者電子接收器73-83端電壓為交流10 V左右,一般為室內防護盒或者電容開路故障造成;如軌道線圈電壓近似于正常值的三分之一,一般為防雷硒堆半擊穿故障(一般是由打雷或者機車牽引電流不暢造成);如軌道線圈交流電壓或者電子接收器73-83端電壓正常,測量局部線圈有110 V電壓,說明軌道繼電器局部線圈開路故障或二元二位繼電器、電子接收器本身故障;如軌道線圈或者電子接收器73-83端無電壓,可判斷為分線盤二元二位繼電器線圈間配線有斷線或者室內器材配線間有短路故障，應采用電壓法逐步查找，短路故障一般為防護盒或者硒堆短路（故障處理時可拔掉硒堆，采用甩線法逐步排查可以找到故障點）。

在分線盤區(qū)分判斷為室內短路故障,用數(shù)字移頻表交流電壓25 Hz檔位測量分線盤端子，若電壓小于正常值，電流較正常值增大，進一步甩開分線盤電纜端子后，在分線盤電纜端子上測量有40 V電壓,可以判斷故障為室內短路故障；此時應采用數(shù)字移頻表電流鉗型夾測試電流，利用短路點前級電流增大，短路點后級電流減小的方法找出短路點，確定短路回路點后利用甩線測試電壓的方法進行逐步查找，即可找到故障點予以處置。

2.2.3 室外故障的判斷及處理方法

結合信號集中監(jiān)測調看分析，在分線盤端子利用數(shù)字移頻表交流電壓25 Hz檔位測試，若室外送回的電纜端子上測試電壓偏低,掛上軟線加載室內負載后電壓低導致軌道繼電器不吸起,說明室外故障;若測試電壓為0 V，甩開端子，在電纜端子測試電壓為0 V，則為室外軌道電路設備故障；應綜合利用數(shù)字移頻表交流電壓（電流）25 Hz檔測試，電流法和電壓法結合運用，對查找軌道電路短路故障效果顯著。

1）室外故障判斷方法

利用數(shù)字移頻表測試故障區(qū)段送端軌面電壓，若軌面電壓值升高，則說明送電端設備正常，軌道電路故障為開路故障，故障在鋼軌通道及受電端。若軌面電壓低于正常值，再利用數(shù)字移頻表鉗型夾測試鋼軌25 Hz電流，若電流較正常值升高，則說明測試點后級鋼軌通道及受電端有短路或者半短路故障。若電流值明顯小于正常值，則說明軌道電路送電端至測試點前級有短路或者半短路故障。若電流為0，則說明軌道電路故障為送電端短路或者開路故障。關鍵是測試時要采用數(shù)字移頻表25 Hz電壓檔、電流檔，防止測試頻率不對導致電碼化電壓加載后誤判斷。若現(xiàn)場無數(shù)字移頻表時，采用測試送電端電阻電壓的方法判斷軌道電路故障性質為短路還是開路故障。若送電端電阻電壓較正常值升高，則為短路或者半短路故障。若送電端電阻電壓較正常值降低時，則為軌道電路開路或者半開路故障。但是在測試電壓時，發(fā)碼區(qū)段需甩開發(fā)碼電纜或者關閉對應區(qū)段的發(fā)送器。

2）開路(半開路)故障的分析處理方法

送電端開路故障處置方法。先初步觀察鋼軌引接線連接是否可靠,再測量送電端電纜端子,是否有220 V交流電壓，若無電壓，則為分線盤至送端電纜間有斷線，及時倒換備用芯線予以處置；若有交流220 V電壓，再測量軌道變壓器Ⅰ次側,若無電則為送端保險或配線開路,如有220 V電壓則測試軌道變壓器Ⅱ次側；若無輸出,則為變壓器故障或線頭松動或I、Ⅱ次連接端子封連線開路；若Ⅱ次輸出正常,則檢查Ⅱ次10 A限流開關、限流電阻及相關配線；再依次測量扼流變壓器信號圈電壓,若無電壓則為XB箱至扼流變壓器電纜間開路；若有電壓再測量扼流變牽引圈,無輸出則為扼流變壓器故障,依次按照圖紙順序查找即可找到故障點。

鋼軌通道故障處置方法。從送電端沿鋼軌逐段測量軌面電壓,電壓值突變點即是開路點或者半開路點；當測到某處電壓突然下降時,可判定該處有開路現(xiàn)象；重點是查找鋼軌有無斷軌、接續(xù)線斷股、跳線是否折斷、塞釘有無虛接松動、脫落現(xiàn)象。

受電端開路故障處置方法。用數(shù)字移頻表25 Hz檔位測量受電端軌面電壓，電壓升高時，應先檢查受電端鋼軌引接線、道岔跳線、塞釘頭是否松動、折斷現(xiàn)象，再測量扼流變的牽引圈、信號圈電壓；若牽引圈與軌面電壓相同,信號圈無電壓輸出,則為扼流變壓器內部斷線故障；若信號圈正常,再檢查受電端電纜、熔斷器,測量軌道變壓器的Ⅱ次側,無電壓則為10 A限流開關或內部配線開路；若有電壓再測量軌道變壓器Ⅰ次側，若無電時則再檢查變壓器Ⅰ、Ⅱ次封線或者配線有無松動、內部斷線情況，若連接線良好則為軌道變壓器自身故障；若有電則測量受電端回送電纜端子有無電壓,依次按照圖紙順序查找即可找到故障點。

3）短路(半短路)故障的分析處理方法

送端短路故障的處置方法。先初步檢查鋼軌引接線與軌底和中性連接板是否有破皮相碰等造成的短路現(xiàn)象,再利用數(shù)字移頻表25 Hz檔鉗流夾測量鋼軌引接線有無電流；若電流高于正常值，則為鋼軌引接線靠近鋼軌側及后級有短路或者半短路現(xiàn)象；若無電流,則利用數(shù)字移頻表25 Hz檔鉗流夾測量扼流變壓器信號圈的端子配線電流，若電流高于正常值,則說明故障點在扼流變壓器信號圈至鋼軌引接線之間，則甩開扼流變壓器信號圈的端子配線，采用電壓法測試電壓即可查找到故障點；若無電流，則利用數(shù)字移頻表25 Hz檔鉗流夾測量軌道變壓器Ⅱ次側端子配線電流，若電流高于正常值,則說明故障點在軌道變壓器Ⅱ次側至扼流變壓器信號圈之間，則甩開軌道變壓器Ⅱ次側端子配線，采用電壓法測試電壓即可查找到故障點。

鋼軌通道短路故障處置方法。利用數(shù)字移頻表25 Hz檔鉗流夾沿鋼軌由送端向受端逐段測量鋼軌電流，當測到電流突然變化點即為故障短路點；若此處有軌距桿、道岔安裝裝置絕緣、軌道跳線等，應檢查各部軌道道岔岔芯跳線是否有破皮相碰造成的短路現(xiàn)象，若無再利用電壓法測試軌距桿、道岔安裝裝置絕緣，檢查是否由于絕緣短路造成鋼軌通道短路，逐步查找即可查找到故障點。

受電端短路故障查找方法同送電端。采用電流法結合電壓法可較快地找到故障點，這里不再贅述。

3 結束語

引起25 Hz相敏軌道電路非正常紅光帶故障因素很多，尤其是造成軌道電路瞬間閃紅光帶的故障難以抓住故障時的具體電特性數(shù)據(jù)，不易查找處置，涉及配合部門多、隱蔽性強、鋼軌通道復雜等特點。只有熟練掌握軌道電路工作原理和工作特性，合理選用具有頻率、相位等區(qū)分功能的數(shù)字儀表，采用測試軌道電路各個回路電流及電壓相結合的方法，依據(jù)原理進行對比分析，方能做到快速處理軌道電路紅光帶故障點，進行有效處置，保證列車運行安全，提高運輸效率。