張佳興
摘 要:隨著經(jīng)濟的發(fā)展,各地區(qū)之間的聯(lián)系日益密切,迫切需要安全、經(jīng)濟、高效的運輸網(wǎng)絡(luò)來連接,而鐵路運輸網(wǎng)絡(luò)恰好承擔(dān)了這一歷史使命,可以說鐵路已經(jīng)成為經(jīng)濟發(fā)展的動脈,確保鐵路運行安全至關(guān)重要。基于此,該文闡述了閉塞技術(shù)的內(nèi)涵及其發(fā)展史,介紹了軌道電路的工作原理,并分析了各種軌道電路在區(qū)間閉塞系統(tǒng)中的據(jù)其情況,以期為軌道電路在區(qū)間閉塞中的應(yīng)用提供幫助,更好地服務(wù)國計民生。
關(guān)鍵詞:軌道電路;區(qū)間閉塞;人工閉塞
中圖分類號:U284.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
1 區(qū)間閉塞
鐵路運行安全至關(guān)重要,為了確保列車在區(qū)間內(nèi)的運行安全,向區(qū)間內(nèi)發(fā)車時必須確認(rèn)區(qū)間內(nèi)的安全;所謂閉塞,就是為了保證區(qū)間或閉塞分區(qū)在同一時間內(nèi)只運行一個列車。閉塞的主要目的,就是用來使防止列車對撞或追撞等事故。
1.1 閉塞技術(shù)發(fā)展史
19世紀(jì)40年代以前,火車運行主要依靠時間間隔法。所謂時間間隔法,就是上一班列車發(fā)出后,需要間隔一定的時間再發(fā)出下一班。雖然這種方法能在一定程度上保障列車安全,但是這種方法也存在不小的弊端,主要缺點是不能確保安全。一旦先行列車發(fā)生故障,后續(xù)列車便有可能發(fā)生追尾事故。
到了1842年,一名叫庫克的英國人大膽創(chuàng)新,發(fā)明出了一種全新的閉塞方法—空間間隔法,顧名思義,就是將行駛的兩班列車以一定的空間相間隔的運行方法。這種方法可以在很大程度上保證列車運行安全,一經(jīng)問世,就受到了廣泛青睞,采用的范圍也越來越廣,隨著空間間隔法逐步發(fā)展成熟,初步形成了區(qū)間閉塞制度,而這也被視為最早的現(xiàn)代閉塞技術(shù)。
1876年,電話發(fā)明不久后就應(yīng)用到了這一領(lǐng)域,發(fā)明出了電話閉塞。電話閉塞就是靠人工通信來保證行車安全,運行區(qū)間還無法依靠設(shè)備進(jìn)行鎖閉。
我國鐵路的閉塞起步相對較晚,最早有據(jù)可查的就是京張鐵路。隨著中國近現(xiàn)代化的起步,相繼建設(shè)了不少鐵路干線。這一時期,鐵路行車閉塞主要依靠電氣路簽和電氣路牌機,可以說在相當(dāng)長的一段歲月里一直占據(jù)著重要比重。1949年,迎來了新中國的成立,隨著各項事業(yè)的逐步發(fā)展,加上國家的大力扶持,鐵路建設(shè)迎來了黃金機遇期。區(qū)間閉塞設(shè)備也大量建設(shè),發(fā)展十分迅速,隨著半自動閉塞和自動閉塞設(shè)備的建設(shè)應(yīng)用,人工閉塞被逐步取代逐漸退出了歷史舞臺。
1.2 閉塞分類
按照區(qū)間閉塞的具體實現(xiàn)方式,可以將其分為人工閉塞、半自動閉塞和自動閉塞,下面來簡要介紹一下。
一是人工閉塞。人工閉塞,就是依靠人工方式來實時記錄列車的行進(jìn)位置,并控制色燈信號機的閉塞。在列車發(fā)車前,接發(fā)車雙方站所要先取得聯(lián)系,以便確認(rèn)閉塞區(qū)間處于可用狀態(tài),并通過路簽機、路牌等設(shè)備記錄本段區(qū)間已經(jīng)被占用后,將信息通過電話、電報等手段通知到站。需要注意的是,為了確保列車運行安全,列車在始發(fā)車站時要阻止后續(xù)列車的進(jìn)入,而終到站則要確保沒有反方向列車駛?cè)?,這樣才能確保區(qū)間閉塞。
第二種是半自動閉塞。所謂半自動,通俗來說就是一半靠人工,一半靠設(shè)備。這種方式依靠人工與設(shè)備共同來完成區(qū)間閉塞。一般情況下,發(fā)車前先由人工來確認(rèn)區(qū)間處于空閑狀態(tài),當(dāng)車輛行駛至區(qū)間后會將信號傳遞給軌道電路,這時設(shè)備會自動將區(qū)間改為占用狀態(tài)。因為此過程雖然需要人工辦理閉塞手續(xù),但出站信號機在列車出發(fā)后能自動關(guān)閉,所以叫半自動閉塞。這種方式雖然較之前先進(jìn)了不少,但是依舊沒有將人力從區(qū)間閉塞過程中解放出來,區(qū)間狀態(tài)的復(fù)原還得依靠人工來完成。
三是自動閉塞。自動閉塞的工作原理是通過計軸設(shè)備自動計算進(jìn)入和離開區(qū)間時的車軸數(shù)目,從而自動判斷區(qū)間空閑狀態(tài)的閉塞法。在這一過程中,通過色燈信號機可以自動變換顯示區(qū)間狀態(tài),列車按照信號機的指示進(jìn)行操作,整個閉塞過程全都自動控制,不再需要人工參與操作,因此稱之為自動閉塞。
2 軌道電路工作原理
我國軌道電路技術(shù)雖然起步較晚,但是發(fā)展速度很快。隨著傳輸?shù)男畔⒘吭黾?,它的使用范圍也越來越廣,對鐵路發(fā)展有著重要作用。軌道電路主要由電源、軌道線路、限流裝置、軌道絕緣和接收裝置組成。當(dāng)軌道電路部分空閑時,一定強度的信號電流將使用軌道線從軌道電源自動傳輸?shù)杰壍离娐返慕邮斩恕=邮赵O(shè)備的繼電器在電路的作用下激勵,關(guān)閉前觸點,從而連接彩燈信號機的綠燈電路。此時,將發(fā)送空閑信號以引導(dǎo)機車進(jìn)入間隔。一旦機車駛?cè)雲(yún)^(qū)間時,由于機車軸的分流,軌道電路電源的信號電流只有一小部分可以傳輸?shù)杰壍离娐方邮赵O(shè)備。由于電流不足,接收設(shè)備的繼電器不能繼續(xù)激勵。前觸點將斷開,后觸點將閉合。此時,信號的紅光電路被接通,并且顯示禁止信號。
軌道電路的這一性能,能夠有效防止列車追尾和撞擊事故,保障行車安全。軌道電路具有比較高的安全性,如果軌道電路的任何一部分發(fā)生故障時,都會導(dǎo)致接收設(shè)備的繼電器無法勵磁,而發(fā)出區(qū)段占用信息報警。此外,軌道電路對于保障行車和調(diào)車作業(yè)安全也起著十分重要的作用。利用軌道電路可以監(jiān)督檢查某一固定區(qū)段內(nèi)的線路情況,提前知曉是否有列車運行、調(diào)車作業(yè)或車輛占用的情況,從而避免發(fā)生險情。
3 自動閉塞狀態(tài)下的無絕緣軌道電路
絕緣移頻軌道電路廣泛應(yīng)用在區(qū)間閉塞中,其憑借著傳輸距離長、室外設(shè)備少等優(yōu)點,一經(jīng)問世就受到廣泛青睞,應(yīng)用范圍也十分廣泛。但是這種電路也有自身的弊端,那就是對于列車行駛速度十分受限,不利于速度的提升,十分不利于鐵路的發(fā)展,無法適應(yīng)時代的新要求。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷突破,一個個技術(shù)難題被攻克,電氣化鐵路飛速發(fā)展,無縫線路大量鋪設(shè),這就為無絕緣軌道電路的誕生掃清了障礙,無絕緣電路應(yīng)運而生。
按照電路原理可以將無絕緣軌道電路分為3類,分別是電氣隔離式、自然衰耗式和強制衰耗式。其中,電氣隔離式軌道電路應(yīng)用比較多。它利用諧振槽路,采用不同信號頻率,實現(xiàn)相鄰軌道電路間的電氣隔離,因此又被稱作諧振式。主要原理就是利用軌道電路載頻上行線和下行線頻率差構(gòu)成電氣調(diào)諧區(qū),從而實現(xiàn)電氣絕緣。
4 移頻軌道電路
移頻軌道電路是區(qū)間移頻自動閉塞的基礎(chǔ),還可以用來監(jiān)督閉塞分區(qū)的實時工作狀態(tài)。移頻軌道電路以頻率參數(shù)作為控制信息,利用頻率調(diào)制將低頻調(diào)制信號移到較高頻率,使幅度不變,頻率隨低頻的幅度有規(guī)律地變化。軌道電路在實現(xiàn)區(qū)間閉塞的同時,還可以傳送有關(guān)的行車信息,為列車運行控制提供所需的相關(guān)信息。在移頻自動閉塞區(qū)間內(nèi),通常是按照運行列車占用閉塞分區(qū)的狀態(tài)來傳輸移頻信息,按照列車的順行方向,自動將相關(guān)信息傳送給下一個閉塞分區(qū)。
5 結(jié)語
隨著時代的發(fā)展進(jìn)步,特別是進(jìn)入高鐵時代,運行速度不斷提高,不但要傳遞行車的速度命令,而且還要傳送詳細(xì)具體的線路參數(shù),這些無疑對軌道電路提出了新的更高的要求,迫切需要發(fā)展基于數(shù)字化軌道電路系統(tǒng)。路漫漫其修遠(yuǎn),發(fā)展新一代軌道電路系統(tǒng),任重道遠(yuǎn),可以有效減少列車安全隱患,為列車的安全運行保駕護(hù)航,促進(jìn)國民經(jīng)濟的發(fā)展。
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