齊建亞

（北京全路通信信號研究設(shè)計院有限公司，北京 100073）

1 概述

駝峰軌道電路是鐵路信號的重要基礎(chǔ)設(shè)備，目前我國駝峰軌道區(qū)段大量采用的是JWXC-2.3型閉路式軌道電路，沿用傳統(tǒng)的繼電式控制電路，相對而言，器材陳舊，技術(shù)落后，主要體現(xiàn)在以下幾方面。

1）分路靈敏度低，功耗大，功能單一，安全防護能力差。

2）電纜單線控制距離短。

軌道繼電器為電流繼電器，工作電流大，為保證電流繼電器的正常工作，在軌道電路設(shè)計中規(guī)定軌道繼電器的回路電路電阻必須小于或等于10 Ω，駝峰繼電式軌道電路的電纜單線控制距離不大于200 m。

3）維修困難

①軌道繼電器要定時檢修；

②軌道繼電器工作電流要定時測試；

③要及時根據(jù)軌道區(qū)段漏泄電阻的變化進行調(diào)整，以保持軌道電路正常工作。而軌道區(qū)段漏泄電阻的大小變化與道床狀況、雨晴天氣等因素關(guān)系極大?，F(xiàn)場使用中的軌道電路一般須在雨天將軌道區(qū)段送電電壓調(diào)高，天氣轉(zhuǎn)晴后再將軌道區(qū)段送電電壓調(diào)低。不但費事費力，而且存在著安全隱患。

為解決駝峰繼電式軌道電路在使用中存在的問題。采用智能化駝峰電子軌道電路替代繼電式駝峰軌道電路，取消軌道繼電器。以適應(yīng)我國鐵路現(xiàn)代化的建設(shè)，提高信號基礎(chǔ)設(shè)備裝備水平的要求。

2 駝峰電子軌道電路技術(shù)要求

駝峰電子軌道電路符合TB10007-2006《鐵路信號設(shè)計規(guī)范》中對“駝峰軌道電路”的規(guī)定要求。

1）分路道岔應(yīng)單獨劃分一個區(qū)段，在保證安全的前提下，長度可以縮短，但不得短于在駝峰上溜放的四軸車2-3軸間的最大距離。

2）防止由于輕車跳動的原因而造成的接收設(shè)備錯誤動作。

3）必須采用速動的接收設(shè)備，從車輛分路到接收設(shè)備停止工作，時間不得大于0.2 s。

4）駝峰直流軌道電路道渣電阻按0.7 Ω·km計算。

5）在符合2）、4）要求的情況下，駝峰軌道電路分路電阻取0.5 Ω，在軌道電路中任一點分路，軌道電路應(yīng)可靠地表示軌道占用。

3 駝峰電子軌道電路特點及技術(shù)指標(biāo)

駝峰電子軌道電路由電子軌道盒及其電氣連接電路和軌道識別模塊組成，適用于駝峰分路道岔雙區(qū)段軌道區(qū)段、聯(lián)鎖道岔軌道區(qū)段、無岔軌道區(qū)段和減速器軌道區(qū)段。

3.1 電路構(gòu)成和工作原理

駝峰電子軌道電路分兩種類型：一種適用于駝峰頭部分路道岔雙區(qū)段軌道區(qū)段，另一種適用于駝峰其他軌道區(qū)段。

工作原理：駝峰電子軌道電路信號發(fā)送端的發(fā)送設(shè)備是一個專為駝峰專用電子軌道電路設(shè)計的“WG-Z1型電子軌道電路電源盒”，裝在室外變壓器箱內(nèi)。電源盒由恒流值為0.5 A和1 A的直流恒流電源、V/I轉(zhuǎn)換器、低通濾波器和電阻R0組成。電源盒的輸出端通過軌道連接線連接到軌道電路發(fā)送端，向軌道送出0.5（1）A電流。同時，在電源盒的輸出端測量軌端電壓變化，變化值經(jīng)V/I轉(zhuǎn)換器和低通濾波器送到室內(nèi)軌道模塊的接收端，室內(nèi)軌道模塊按輸入電壓的變化判斷軌道電路是否被車輛占用，并將結(jié)果通過開關(guān)量I/O和CAN總線送到TWYK型駝峰控制系統(tǒng)的主機和其他控制模塊。電源盒中的V/I轉(zhuǎn)換器和低通濾波器是為了提高傳輸通道的抗干擾能力而設(shè)計的。為了減少能源消耗，峰下使用0.5 A的直流恒流電源盒，因為峰上區(qū)段長而且峰頂?shù)来矤顩r較差，使用1 A的直流恒流電源盒。

分路道岔電子軌道電路的結(jié)構(gòu)是為了滿足雙區(qū)段防止輕車跳動而設(shè)計的。電路結(jié)構(gòu)根據(jù)車輛在DG1和DG區(qū)段上運行，接收端收到的不同的電壓值，判斷車輛運行在DG1或DG區(qū)段上。

這兩種軌道電路的原理如圖1所示。

采用1 A的直流恒流電源盒時，電阻配置為R0=0.25 Ω，R1=3.25 Ω。

3.2 駝峰電子軌道電路技術(shù)指標(biāo)

駝峰電子軌道電路根據(jù)電源盒輸出電壓值變化判斷工作狀態(tài)，各狀態(tài)判定條件如下。

1）調(diào)整狀態(tài)電壓范圍：DC 2.04～4.8 V（分線柜端子電壓）。

維修要求的調(diào)整狀態(tài)電壓：DC 2.30～4.5 V（分線柜端子電壓）。

由分路狀態(tài)到調(diào)整狀態(tài)電壓的判定：分路狀態(tài)電壓上升到原調(diào)整狀態(tài)電壓的90％以上且大于DC 2.2 V。

2）分路狀態(tài)電壓：小于調(diào)整電壓的70％或低于DC 2.04 V。

采用0.5 Ω封接線短路時軌道區(qū)段最大殘壓：分路道岔DG區(qū)段最大殘壓小于等于DC 1.8 V，其他軌道區(qū)段最大殘壓小于等于DC 0.8 V。

3）高壓預(yù)報警電壓：DC 4.5～4.8 V。

4）故障高壓報警電壓：大于4.8 V，判為軌道電路占用狀態(tài)。

5）故障斷線報警電壓：小于0.1 V，判為軌道電路占用狀態(tài)。

6）泄漏預(yù)報警電壓：DC 2.04～2.2 V。

7）分路靈敏度：0.5 Ω。

8）占用和出清響應(yīng)時間小于0.2 s。

9）道床漏泄電阻：不小于0.7 Ω·km。

3.3 駝峰電子軌道電路軌道電壓變化舉例

車輛通過軌道電路時，軌道模塊測得的輸入電壓波形變化如圖3所示。

其中：

a——調(diào)整狀態(tài)電壓，2.2 V＜a≤4.5 V；

b——車輛轉(zhuǎn)向架輪軸壓入DG1，a×70％或2.04 V≥ b≥0.1 V；

c——車輛轉(zhuǎn)向架輪軸壓入DG，但DG1無輪軸分流。c值大致在：1 V＜c≤2.2 V；

t0～t1時間段——軌道電路空閑，處于調(diào)整狀態(tài)；

t1～t2時間段——車輛轉(zhuǎn)向架輪軸壓入DG1，軌道電路有車，處于分流狀態(tài)；

t2～t3時間段——車輛前轉(zhuǎn)向架輪軸出清DG1，壓入DG，前后轉(zhuǎn)向架跨接在DG1上。軌道電路有車，處于分流狀態(tài)；

t3～t4時間段——車輛前轉(zhuǎn)向架輪軸出清DG，后轉(zhuǎn)向架輪軸壓入DG1，前后轉(zhuǎn)向架跨接在DG上。軌道電路有車，處于分流狀態(tài)；

t4～t5時間段——車輛輪軸出清DG1，在 DG上運行。軌道電路有車，處于分流狀態(tài)；

t5～t6時間段——車輛出清軌道電路區(qū)段，軌道電路空閑，回到調(diào)整狀態(tài)；

t6以后時間——后鉤車進入，軌道電路有車，處于分流狀態(tài)；

黑色脈沖——示意車輛輪軸瞬間跳動，軌道電路有車，但瞬間失去分流。

4 安全防護措施

安全可靠是軌道電路設(shè)計中首先要考慮的問題，駝峰電子軌道電路在提高分流靈敏度、工作狀態(tài)的準(zhǔn)確判斷、信號可靠傳輸、故障判斷等方面設(shè)計了以下措施。

1）駝峰分路道岔區(qū)段軌道電路可靠分流對解體作業(yè)安全至關(guān)重要。因此，鐵道部規(guī)定駝峰軌道電路的分流電阻值要達(dá)到0.5 Ω，比站內(nèi)其他軌道電路允許的分流電阻值0.06 Ω高得多。而駝峰電子軌道電路把軌道送電端電壓較調(diào)整狀態(tài)電壓小于70％或低于DC 2.04 V判為有車占用（進入分流狀態(tài)），按電子軌道電路的結(jié)構(gòu)計算，其允許的分流電阻值將明顯高于部標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。提高了軌道電路的分流靈敏度和分流可靠性。

2）對軌道電路由分路狀態(tài)返回到調(diào)整狀態(tài)的判定較繼電軌道電路嚴(yán)格。它規(guī)定必須在測到的輸入電壓值上升到原調(diào)整狀態(tài)電壓的90％以上且大于DC 2.2 V時，才能判定為軌道電路由分路狀態(tài)返回到調(diào)整狀態(tài)。提高了系統(tǒng)判定軌道空閑的可靠性。

3）軌道電路電源盒內(nèi)的V/I轉(zhuǎn)換器將采集到的軌道電路送電端的電壓值轉(zhuǎn)換成電流傳輸，輸出端采用了低通濾波器，提高了傳輸回路的抗干擾能力。

4）電路設(shè)計具有可靠判定斷線或短路等故障的能力。

駝峰電子軌道電路室外電路設(shè)計為閉合回路，回路內(nèi)任何一處發(fā)生斷線都將會使電源開路，輸入到軌道模塊的電壓超過4.8 V，將判為故障，同時給出軌道區(qū)段有車占用的信息，實現(xiàn)故障導(dǎo)向安全的信號設(shè)計原則。

5）為滿足防止鉤車進入分路道岔軌道區(qū)段時跳動，采取在DG1區(qū)段延遲0.5 s判定軌道電路由分路狀態(tài)返回到調(diào)整狀態(tài)。電子軌道電路用一個區(qū)段達(dá)到了目前使用的繼電器雙區(qū)段軌道電路同樣的防跳動功能。在電子軌道電路中延遲時間還能根據(jù)情況隨意設(shè)定。

6）軌道模塊對接收到來自軌道電路的信息進行處理后，將軌道電路的狀態(tài)采用開關(guān)量與模擬量多個通道輸向主機和其他模塊，實現(xiàn)軟硬雙重冗余處理，確保信息正確傳輸。

7）駝峰電子軌道電路處于調(diào)整狀態(tài)時，由于軌道內(nèi)各項參數(shù)變化引起調(diào)整狀態(tài)電壓變化，系統(tǒng)能通過自學(xué)習(xí)方式修正軌道模塊軟件中記錄的調(diào)整狀態(tài)電壓值，確保軌道電路正確工作。

5 現(xiàn)場使用情況

WG-Z型駝峰電子軌道電路作為TYWK型駝峰自動控制系統(tǒng)的相關(guān)配套設(shè)備，于2002年9月首先裝備在大同西駝峰場，其后的幾年里又先后在益陽、沈陽西、武昌東、西安西、湛江等二十多座駝峰站場推廣使用。從近10年的應(yīng)用效果上看，駝峰電子軌道電路較駝峰繼電軌道電路在穩(wěn)定性、可靠性、易維護性等方面均有明顯的提高，具體體現(xiàn)在以下幾方面。

1）駝峰電子軌道電路較駝峰繼電軌道電路對道床要求低，允許軌道區(qū)段道渣漏阻有較大的變化?？朔擞捎谔鞖庾兓蛑率管壍绤^(qū)段漏泄電阻變化而導(dǎo)致軌道紅光帶現(xiàn)象的發(fā)生，避免了需人工來回調(diào)整軌道區(qū)段送電端電壓的煩惱及由此所產(chǎn)生的安全隱患。

2）駝峰電子軌道電路比駝峰2.3 Ω軌道電路的靈敏度高，實踐表明在分路道岔軌道區(qū)段，以2.0 Ω分路電阻在軌道電路入口端分路時，軌道電路能可靠工作，提高了分路道岔軌道區(qū)段的分路靈敏度。而且使用在分路道岔區(qū)段的駝峰電子軌道電路具有雙向的防輕車跳動功能。

3）駝峰電子軌道電路由于有自適應(yīng)功能，因此在安裝和使用過程中不需要調(diào)整，減少了施工和維修工作量。在這方面，較駝峰繼電軌道電路有明顯的優(yōu)勢。

4）駝峰電子軌道電路接收端信息單芯電纜傳輸距離可達(dá)到1 km以上，因此不需要像駝峰2.3 Ω繼電軌道電路傳輸距離超過200 m就要增加電纜芯線，節(jié)省了工程投資。

6 結(jié)束語

駝峰電子軌道電路采用全電子智能控制模塊替代傳統(tǒng)的繼電器執(zhí)行電路和接口電路,完成了軌道電路占車狀態(tài)的直接識別。達(dá)到了取消繼電器，縮短道岔控制命令的傳遞時間，從而縮短溜放間隔長度，有利于提高推峰速度和解體能力。

同時，對調(diào)整狀態(tài)電壓的變動，該電路有自適應(yīng)功能實現(xiàn)自動調(diào)整，因而日常維修中不需要人工調(diào)整，改善了維護人員的勞動強度，深受現(xiàn)場使用部門和維修單位的歡迎，取得了良好的經(jīng)濟效益和運營效果。

[1] TB10007-2006 鐵路信號設(shè)計規(guī)范[S].