站內電碼化故障發碼的原因分析與改進方案

孫浩洋

（中國鐵路設計集團有限公司,天津 300300）

0 引言

站內電碼化系統是為了保證行車安全、提高鐵路運輸自動化程度，從而提升鐵路的運輸效率及安全性。站內電碼化是機車信號系統及列控車載設備不可缺少的地面設備，25 Hz 相敏軌道電路疊加電碼化廣泛應用于我國普速客運鐵路及貨運鐵路[1]。

1 25 Hz 相敏軌道電路站內電碼化的運行情況及問題

1.1 25 Hz 相敏軌道電路站內電碼化發碼故障分析

列車運行至站內區段，站內電碼化區段發碼設備發送紅碼的情況如圖1 所示，此時列車處于站內區段。

圖1 列車運行至站內電碼化區段示意圖

列車出清站內區段，站內電碼化區段發碼設備故障發送紅碼的情況如圖2 所示，此時列車出清站內區段，駛入離去區段。

圖2 列車出清站內電碼化區段示意圖

25 Hz 相敏軌道區段的軌道電路站內電碼化區段運行狀況經常會出現列車出清站內區段，駛入下一個閉塞分區即離去區段時，站內發碼設備錯誤發碼，顯示紅光帶，下一列將要進站的列車接收到站內電碼化所發出的紅碼即禁止信號時，只能停留在站外軌道區段[2,3]。25 Hz 相敏軌道電路站內電碼化電路原理圖如圖3 所示。

圖3 25 Hz 相敏軌道電路站內電碼化電路原理圖

1.2 25 Hz 相敏軌道電路站內電碼化發碼電路軌道復示繼電器參數

軌道復示繼電器：GJF；

繼電器型號：JWXC-H310；

動作參數：緩吸0.4 s、緩放0.8 s。

站內電碼化的電碼盒脈沖發碼之間的間隔時間平均為0.6 s，脈沖驅動的時間平均為0.3 s，紅黃碼（HU）發碼周期平均為1.9 s。

1.3 故障原因分析

當列車出清站內軌道區段，駛入下一軌道區段即離去區段時，站內電碼化應通過發碼電路接通發碼繼電器（FMJ）的后接點，從而使發碼繼電器（FMJ）落下來切斷發碼電路[4]，接通軌道復示繼電器前接點（GJF↑）和軌道繼電器的前接點（GJ↑）。

原站內電碼化切斷發碼電路如圖4 所示。

圖4 原站內電碼化電路的切斷發碼原理電路圖

站內電碼化電路切斷發碼電路的原理在于利用電碼化電路的紅黃碼（HU）脈沖驅動時間來切斷發碼繼電器（FMJ），但是由于紅黃碼（HU）的脈沖時間平均為0.3 s，軌道復示繼電器（GJF）所采用的繼電器型號為JWXC-H310 型無極緩吸緩放繼電器，平均緩吸時間為0.4 s，所以若想驅動軌道復示繼電器（GJF）則需要至少0.4 s的脈沖電流，而紅黃碼（HU）的脈沖驅動時間無法達到平均0.4 s 的軌道復示繼電器（GJF）驅動時間，而無法驅動軌道繼電器（GJ）和軌道復示繼電器（GJF），也無法保證發碼繼電器（FMJ）的可靠落下。綜上所述，軌道電路無法通過自身繼電器電路切斷發碼電路進而恢復正常無車占用時的工作狀態，只能通過按壓站內發碼切斷復原按鈕來復原發碼電路。

具體電路如下所示：

FMJ1-4→GJF7↑→KF；

KZ→GJ3→KF；

KZ→GJ1↑→GJF1-4→KF；

KZ→GJ→KF；110V→GJ→25 Hz。

1.4 故障原因總結

25 Hz 相敏軌道電路站內電碼化在列車出清站內區段駛入離去區段之后錯誤發碼的原因主要是因為紅黃碼（HU）的驅動時間無法滿足軌道繼電器（GJ）的緩吸時間，無法驅動軌道繼電器（GJ）和軌道復示繼電器（GJF），軌道繼電器（GJ）和軌道復示繼電器（GJF）無法正常吸起就無法使發碼繼電器（FMJ）可靠落下來切斷發碼電路[5]。

1.5 故障改進

25 Hz 相敏軌道電路站內電碼化原電路中采用的是通過軌道繼電器復示繼電器（GJF）的第七組后接點來落下發碼繼電器（FMJ），現在原電路中增設一個無極繼電器（無緩吸緩放時間，型號為JWXC-1700）作為軌道復示繼電器（GJF1），通過軌道復示繼電器1（GJF1）的第一組后接點代替軌道復示繼電器（GJF）的第一組后接點。具體電路如圖5 所示。

圖5 改進后站內電碼化切斷發碼電路原理圖

當站內列車出清站內軌道區段駛入離去區段時，軌道繼電器（GJ）、軌道復示繼電器（GJF）和軌道復示繼電器1（GJF1）都可以被紅黃碼（HU）的作用時間所驅動，接通軌道復示繼電器1（GJF1）的第一組前接點，從而發碼電路的發碼繼電器（FMJ）勵磁電路就被軌道復示繼電器1（GJF1）的第一組后接點切斷，切斷了站內軌道區段的發碼電路，從而使站內軌道電路復原，恢復到正常無車占用時的狀態。

具體電路如下所示：

FMJ1-4→GJF11↑→KF；

KZ→GJF11-4→GJ3→KF；

KZ→GJ1↑→GJF16↑→GJF1-4→KF；

KZ→GJ→KF；110V→GJ→25 Hz。

2 改進后的站內電碼化發碼情況分析

在進行了切斷發碼電路的改進之后，軌道電路站內電碼化區段在列車出清站內區段駛入離去區段時，可以通過該線路的切斷發碼繼電器電路切斷發碼繼電器，進而切斷發碼，使得站內區段在列車出清之后即可立刻復原。

3 仿真情況分析

故障發碼電路及改進后的發碼電路均采用Simulink來進行仿真試驗，其中緩吸繼電器模塊即軌道復示繼電器緩0.4 s 吸起、緩0.8 s 落下，采用延時電路與繼電器結合的方式來滿足緩吸緩放繼電器的工作條件，緩吸緩放繼電器仿真模塊如圖6 所示。

圖6 緩吸繼電器模塊

紅黃碼脈沖周期約為1.9 s，高電平持續時間約為0.3 s，發碼間隔時間約為0.6 s，仿真結果如圖7 所示。

圖7 紅黃碼脈沖圖像

在紅黃碼驅動JWXC-H310 型繼電器即軌道復示繼電器時，繼電器仿真輸出結果為0，表示軌道復示繼電器無法可靠吸起。此為故障發碼電路的仿真試驗。仿真模塊圖如圖8 所示。

圖8 故障情況下切斷發碼繼電器電路

在改進后的仿真試驗中，由于采用無極繼電器JWXC-1700 軌道復示繼電器1 代替原電路中的軌道復示繼電器（型號為JWXC-H310），無緩動情況，改進后的切斷發碼繼電器勵磁電路如圖9 所示。

圖9 改進后的切斷發碼繼電器電路

在接收到紅黃碼高電平脈沖時，即可通過軌道復示繼電器1 的后接點切斷發碼繼電器的勵磁電路從而切斷發碼，完成列車出清后的復原工作。

4 總結

該文通過對軌道電路繼電器類型及其特性進行仿真分析研究，利用無極繼電器自身特性串入軌道電路勵磁電路，當列車出清軌道區段后，通過無極繼電器斷開軌道電路勵磁電路，防止在列車出清軌道區段后錯誤發碼情況的發生，運用改進之后的站內電碼化切斷發碼電路，可以在列車出清站內區段全部駛入離去區段的瞬間切斷發碼電路，進而使軌道電路恢復到無車占用的狀態，有效地提高運輸效率并降低運行風險。