何貴洋，華澤璽

（西南交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院，成都 610031）

軌道電路是利用鐵路線路的兩段鋼軌作為導(dǎo)體傳遞信息，用以檢測(cè)列車(chē)是否占用軌道區(qū)段，并能發(fā)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(duì)踏面生銹，列車(chē)輪對(duì)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(yán)重威脅鐵路行車(chē)安全?，F(xiàn)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(jiān)控防護(hù)盒、計(jì)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(wèn)題，因此本文對(duì)已有主要解決方案進(jìn)行分析，找出突破現(xiàn)有方案的關(guān)鍵技術(shù)，并構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jīng)鋼軌線路傳輸至受電端，經(jīng)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(dāng)軌道繼電器線圈電壓大于18 V時(shí)，軌道繼電器吸起，表示軌道電路空閑。當(dāng)軌道繼電器殘壓不大于1 V時(shí)，軌道繼電器落下，軌道電路被分路，表示軌道區(qū)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(xù)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(jié)構(gòu)

分路電阻是列車(chē)占用軌道電路時(shí)，跨在兩根鋼軌上的輪對(duì)形成的電阻[2]，它的大小與軌道上分路的車(chē)軸數(shù)、車(chē)輛的載重情況、列車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)、輪緣的裝配質(zhì)量和磨損程度、鋼軌表面的潔凈程度等因素有關(guān)。從軌道電路的送電端、受電端和鋼軌線路3個(gè)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(dá)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(lái)提高軌道電路分路靈敏度，主要有電子監(jiān)控防護(hù)盒方案；在鋼軌線路上，可采用改善鋼軌清潔程度來(lái)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(shí)踐證明上述方案都要受限于鋼軌本身，因此出現(xiàn)了不受鋼軌制約的計(jì)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(nèi)設(shè)備的基礎(chǔ)上，通過(guò)改進(jìn)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(diào)整為1 V，使軌道繼電器可靠落下，從而達(dá)到提高軌道電路分路靈敏度的目的。系統(tǒng)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(chǔ)上，改善了抗干擾能力，提高了分路靈敏度，通過(guò)增加第三線圈，改變調(diào)諧器的設(shè)計(jì)容量，提高功率；在未改變安全原則的前提下，優(yōu)化了施工方案。但是3 V化只能解決生銹不嚴(yán)重的區(qū)段，對(duì)于嚴(yán)重生銹的軌道電路區(qū)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(fā)碼器變換生成不對(duì)稱脈沖信號(hào)，經(jīng)變壓器降壓后，通過(guò)鋼軌傳輸?shù)绞芏?，再?jīng)變壓器升壓后送譯碼器，譯碼器將軌面?zhèn)鱽?lái)的不對(duì)稱信號(hào)轉(zhuǎn)換為2個(gè)（頭、尾）直流信號(hào)供差動(dòng)繼電器工作。調(diào)整狀態(tài)時(shí)譯碼器的輸出頭、尾電壓大于差動(dòng)繼電器工作電壓（頭DC27 V、尾DC19 V），分路狀態(tài)時(shí)譯碼器的輸出頭、尾電壓小于差動(dòng)繼電器釋放電壓（頭DC13.5 V、尾DC9.5 V）。發(fā)送器向軌面輸出的瞬間高壓脈沖信號(hào)保證擊穿軌面不良薄膜，使軌面銹蝕區(qū)段的軌道電路可靠分路。系統(tǒng)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(wàn)瓦的瞬時(shí)功率，能夠擊穿軌面導(dǎo)電不良薄膜，具有較好的分路效果，系統(tǒng)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(qiáng)抗對(duì)稱信號(hào)干擾的能力；系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)單，安裝維護(hù)方便，費(fèi)用較低。但是與現(xiàn)有設(shè)備結(jié)合困難，需要對(duì)室內(nèi)外設(shè)備進(jìn)行較大的改造，同時(shí)同一個(gè)車(chē)站采用不同的軌道電路制式給維護(hù)工作帶來(lái)極大不便。

1.4 電子監(jiān)控防護(hù)盒

電子監(jiān)控防護(hù)盒是通過(guò)提高JRJC1-70/240二元二位繼電器返還系數(shù)來(lái)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(dāng)軌道電路處于調(diào)整狀態(tài)，監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)的輸入電壓高于一定數(shù)值時(shí)，監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)不影響其工作特性；當(dāng)軌道電路處于分路狀態(tài)，監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)的輸入電壓低于該值時(shí)，監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)立即切斷二元二位繼電器的局部電源，使其落下。系統(tǒng)原理電路圖如圖4。

圖4 電子監(jiān)控防護(hù)盒原理電路圖

裝置用冗余的兩路系統(tǒng)提高可靠性；對(duì)不平衡牽引電流、移頻信號(hào)等干擾信號(hào)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(jiān)控防護(hù)盒易受分路電壓的限制，只有當(dāng)分路電壓達(dá)到一定數(shù)值時(shí)才適用，并且只能應(yīng)用于裝有25 Hz相敏軌道電路的區(qū)段，有一定的局限性。

1.5 計(jì)軸

當(dāng)列車(chē)或車(chē)列通過(guò)計(jì)軸檢測(cè)點(diǎn)時(shí)，車(chē)輪傳感器記錄下每一個(gè)車(chē)輪的輪軸信號(hào)，車(chē)輪經(jīng)過(guò)時(shí)切割發(fā)送磁頭產(chǎn)生的磁力線，接收磁頭根據(jù)感應(yīng)到的磁力線分布變化情況，判斷是否有輪軸經(jīng)過(guò)。然后通過(guò)電子檢測(cè)器將檢測(cè)到的輪軸信號(hào)調(diào)制轉(zhuǎn)換處理后傳到室內(nèi)CPU處理器，CPU將接收到的信息，結(jié)合運(yùn)行方向記錄軸數(shù)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、比較，判斷相應(yīng)區(qū)段是否占用。計(jì)軸原理電路如圖5。

圖5 計(jì)軸原理電路圖

計(jì)軸不受軌道電路條件限制，可靠性高，工作穩(wěn)定；擺脫了車(chē)列行駛、天氣變化對(duì)設(shè)備的損害；室外設(shè)備簡(jiǎn)單、數(shù)量少，室內(nèi)設(shè)備單片機(jī)化，維護(hù)工作量小；減少了電化軌道區(qū)段牽引電流對(duì)軌道電路的干擾，提高了抗干擾能力。但同時(shí)也存在一定局限性，傳感器過(guò)于靈敏，容易產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷；不能對(duì)鋼軌進(jìn)行斷軌檢查；設(shè)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(tài)高速噴涂到經(jīng)過(guò)預(yù)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(chǎng)所和工件尺寸的限制；可以控制噴涂厚度和受熱程度；設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、投資少、見(jiàn)效快、經(jīng)濟(jì)效果顯著。但是噴涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度較低，不能承受較強(qiáng)沖擊,使用時(shí)間相對(duì)較短，污染環(huán)境。

1.6.2 鋼軌堆焊

鋼軌堆焊是在生銹鋼軌的表面劃開(kāi)一定深度的槽，再在槽中焊上一條導(dǎo)電金屬帶以達(dá)到列車(chē)占用時(shí)可靠分路。堆焊技術(shù)對(duì)現(xiàn)有工、電設(shè)備改動(dòng)少、投入成本低、比較直觀、可靠性高，要求堆焊的質(zhì)量高，堆焊的質(zhì)量會(huì)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(shù)是在外力作用下通過(guò)磨削清除鋼軌表面的銹層使列車(chē)占用時(shí)能夠可靠分路。鋼軌打磨技術(shù)施工方便，成本低，但是施工效率低下，對(duì)鋼軌經(jīng)常打磨會(huì)降低鋼軌的壽命，縮短了換軌周期，性價(jià)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(jìn)行對(duì)比可知，每種方案都可以不同程度的解決分路不良問(wèn)題，3 V化和電子監(jiān)控防護(hù)盒方案實(shí)施成本較低，適用于鋼軌生銹不嚴(yán)重的分路不良區(qū)段；鋼軌噴涂、堆焊、打磨方式實(shí)施成本較低，可以在短時(shí)間內(nèi)解決分路不良問(wèn)題，但是時(shí)間一長(zhǎng)又會(huì)出現(xiàn)分路不良；高壓脈沖軌道電路可以徹底解決分路不良問(wèn)題，但和現(xiàn)有軌道電路結(jié)合難度較大，如果更換設(shè)備或完全改變現(xiàn)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(chǔ)，都受到原有軌道電路的限制，有一定的局限性，因此出現(xiàn)了計(jì)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(jiǎn)便，可靠性較好，壽命較長(zhǎng)，維護(hù)簡(jiǎn)便，但成本相對(duì)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(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，從可靠性和經(jīng)濟(jì)性方面考慮，本文得出了一種新的解決方案。該解決方案應(yīng)以計(jì)軸方式為模板，但要降低計(jì)軸方式的成本，即可形成新的方案，新方案應(yīng)具有如下優(yōu)點(diǎn)。

（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(shè)備少而簡(jiǎn)單，設(shè)備模塊化；

（3）施工方便，便于維護(hù)，建設(shè)周期短；（4）不受環(huán)境和氣候影響，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，實(shí)時(shí)性強(qiáng)；（5）易與現(xiàn)有設(shè)備結(jié)合，改動(dòng)較??；（6）投資成本和維護(hù)成本低，易于推廣。

3 結(jié)束語(yǔ)

解決軌道電路分路不良問(wèn)題是一個(gè)系統(tǒng)工程，不同的現(xiàn)場(chǎng)情況，需要采用不同的方案來(lái)解決。本文對(duì)現(xiàn)有的軌道電路、分路不良解決方案進(jìn)行了分析，推出了進(jìn)一步解決分路不良的新思路，為將來(lái)研究軌道電路分路不良提供了一定的參考價(jià)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(hào)，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(guó)鐵道出版社，2004.

[3] 秦青森，谷 海，張曉峰. 軌道電路分路不良時(shí)實(shí)現(xiàn)安全行車(chē)的探討[J]. 鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)，2008，30（6）：33-34.