劉孝凡

（湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽421000）

0 引言

區(qū)間，是指兩個車站之間的鐵路線路。車站向區(qū)間發(fā)車時，列車在區(qū)間內(nèi)行駛時，有運(yùn)行速度高、重量大、制動距離長、不能避讓等特點(diǎn)。為了確保列車在區(qū)間內(nèi)運(yùn)行安全，車站向區(qū)間內(nèi)發(fā)車時，必須確認(rèn)區(qū)間內(nèi)沒有列車；或?qū)^(qū)間的鐵路線路劃分為若干個獨(dú)立的分區(qū)，一個閉塞分區(qū)同時只能允許一列列車運(yùn)行，因此能保證行車安全。在單線區(qū)間又必須防止兩站同時向一個區(qū)間發(fā)車，為此，要求按照一定的方法組織列車在區(qū)間的運(yùn)行。用信號或憑證，保證列車按照空間間隔制運(yùn)行的技術(shù)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(zhǔn)許其他列車進(jìn)入的組織行車方法。

1 軌道電路

軌道電路技術(shù)在我國迅速發(fā)展，傳輸?shù)男畔⒘坎粩嘣黾?，它的使用遍及全國鐵路各線，構(gòu)成了我國鐵路信號技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。軌道電路由鋼軌線路、鋼軌絕緣、電源、限流設(shè)備、接收設(shè)備組成，如圖1。

圖1 軌道電路

在軌道電路區(qū)段空閑時，從軌道電源發(fā)送一定強(qiáng)度的信號電流，經(jīng)鋼軌線路送至軌道電路的接收端。接收設(shè)備的繼電器在一定強(qiáng)度的電路作用下勵磁，使前接點(diǎn)閉合，從而接通色燈信號機(jī)的綠燈電路，顯示綠色燈光，表示前方線路空閑，允許機(jī)車車輛進(jìn)入。當(dāng)機(jī)車車輛進(jìn)入該線路區(qū)段時，從軌道電路電源發(fā)出來的信號電流因機(jī)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(shè)備。接收設(shè)備的繼電器因電流不足而不能勵磁，因而前接點(diǎn)斷開，后接點(diǎn)閉合，發(fā)出軌道被占用的信息并接通信號機(jī)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(xiàn)故障時，接收設(shè)備的繼電器都不能勵磁，而發(fā)出軌道電路區(qū)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(lián)鎖的室外重要設(shè)備，起著保證行車和調(diào)車作業(yè)安全的作用。它能監(jiān)督檢查某一固定區(qū)段內(nèi)的線路是否有列車運(yùn)行、調(diào)車作業(yè)或車輛占用的情況，并能顯示該區(qū)段內(nèi)的鋼軌是否完整。

2 軌道電路在半自動閉塞中的應(yīng)用

半自動閉塞是用人工來辦理閉塞及開放出站信號機(jī)，而由出發(fā)列車自動關(guān)閉出站信號機(jī)并實(shí)現(xiàn)區(qū)間閉塞的一種閉塞方式。在一個區(qū)間的相鄰兩站設(shè)一對半自動閉塞機(jī)，并經(jīng)兩站間的閉塞電話線連接起來，通過兩站半自動閉塞機(jī)的相互控制，保證一個區(qū)間同時只有一列列車運(yùn)行。

64D型半自動閉塞，在每個車站兩端進(jìn)站信號機(jī)內(nèi)方裝設(shè)一段不小于25m的軌道電路。如圖2。其作用，一是監(jiān)督列車的出發(fā)，使閉塞機(jī)閉塞；二是監(jiān)督列車的到達(dá)，然后由接車站的值班員辦理到達(dá)復(fù)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(wěn)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(qū)間自動閉塞

自動閉塞是根據(jù)列車運(yùn)行及有關(guān)閉塞分區(qū)狀態(tài)，自動變換通過信號機(jī)顯示而司機(jī)憑信號行車的閉塞方法。它是一種先進(jìn)的行車閉塞方法。自動閉塞是在列車運(yùn)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(jī)的顯示，為列車運(yùn)行提供行車命令。

移頻軌道電路是區(qū)間移頻自動閉塞的基礎(chǔ)，又用作監(jiān)督該閉塞分區(qū)的空閑。它選用頻率參數(shù)作為控制信息，采用頻率調(diào)制的方式，把低頻調(diào)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(yùn)行自動控制直接提供控制列車運(yùn)行所需要的前行列車位置、運(yùn)行前方信號機(jī)和線路條件等有關(guān)信息，以決定列車運(yùn)行的目標(biāo)速度，控制列車在當(dāng)前運(yùn)行速度下是否停車或減速。區(qū)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(jī)的設(shè)置劃分閉塞分區(qū)，每個閉塞分區(qū)就有軌道電路。

在移頻自動閉塞區(qū)段，移頻信息的傳輸，是按照運(yùn)行列車占用閉塞分區(qū)的狀態(tài)，迎著列車的運(yùn)行方向，自動地向前方閉塞分區(qū)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(yùn)行，A列車運(yùn)行在1G分區(qū)，B列車運(yùn)行在5G分區(qū)。由于1G有列車占用，防護(hù)該閉塞分區(qū)的通過信號機(jī)7顯示紅燈，這時7信號點(diǎn)的發(fā)送設(shè)備自動向前方閉塞分區(qū)2G發(fā)送26.8Hz調(diào)制的、中心載頻為2300Hz的移頻信號。當(dāng)5信號點(diǎn)的接收設(shè)備接收到該移頻信號后，使通過信號機(jī)5顯示黃燈。此時5信號點(diǎn)的發(fā)送設(shè)備自動地向前方閉塞分區(qū)3G發(fā)送以16.9Hz調(diào)制的、中心載頻為1700Hz的移頻信號。當(dāng)3信號點(diǎn)的接收設(shè)備接收到該移頻信號后，使通過信號機(jī)3顯示綠黃燈。同樣，3信號點(diǎn)的發(fā)送設(shè)備又自動地向前方閉塞分區(qū)4G發(fā)送13.6Hz調(diào)制的、中心載頻為2300Hz的移頻信號，當(dāng)1信號點(diǎn)的接收設(shè)備接收到此移頻信號后，使通過信號機(jī)1顯示綠燈。1信號點(diǎn)的發(fā)送設(shè)備又自動地向前方閉塞分區(qū)4G發(fā)送ll.4Hz調(diào)制的、中心載頻為1700Hz的移頻信號。由于續(xù)行列車B已進(jìn)入5G分區(qū)，可按規(guī)定速度繼續(xù)運(yùn)行。如果列車A由于某種原因停在1G分區(qū)，則當(dāng)續(xù)行列車B進(jìn)行4G分區(qū)，司機(jī)見到通過信號機(jī)3顯示綠黃燈，則應(yīng)注意減速運(yùn)行。當(dāng)續(xù)行列車B進(jìn)行3G分區(qū)，司機(jī)見到通過信號機(jī)5顯示黃燈，則應(yīng)進(jìn)一步減速運(yùn)行。當(dāng)續(xù)行列車B進(jìn)入2G分區(qū)時，由于通過信號機(jī)7顯示紅燈，司機(jī)采取制動措施，使列車B能停在顯示紅燈的通過信號機(jī)7的前方。這樣，就可根據(jù)列車占用閉塞分區(qū)（軌道電路）的狀態(tài)，自動改變地面信號機(jī)的顯示，準(zhǔn)確地指揮列車的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)自動閉塞。

4 區(qū)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(shè)備少等優(yōu)點(diǎn)，但不利于列車運(yùn)行速度的提高和我國鐵路跨越式發(fā)展，隨著無縫線路的大量鋪設(shè)，以及電氣化鐵路的快速發(fā)展，逐步暴露出不適應(yīng)性，無絕緣軌道電路應(yīng)運(yùn)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(qiáng)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(shí)現(xiàn)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(qiáng)度已經(jīng)很弱，因此在電氣化區(qū)段的抗干擾能力較強(qiáng)。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(gòu)成電氣調(diào)諧區(qū)，實(shí)現(xiàn)電氣絕緣。因此軌道電路無機(jī)械絕緣，不存在機(jī)械絕緣節(jié)破損而引起信號升級的問題，能適應(yīng)我國鐵路向高速，重載方面的發(fā)展。

5 軌道電路向數(shù)字化發(fā)展

隨著列車運(yùn)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(qū)間線路長度等線路參數(shù)。我國現(xiàn)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(fā)展基于數(shù)字軌道電路系統(tǒng)和基于通信技術(shù)的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)以滿足列車安全運(yùn)行的需要。發(fā)展新一代的軌道電路系統(tǒng)，可以為列車運(yùn)行控制系統(tǒng)提供更多的信息，使列車運(yùn)行更加安全，同時可以減少列車司機(jī)的勞動強(qiáng)度，對提高勞動生產(chǎn)力具有重要的意義。

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