余紅梅 劉志慧 常興華 劉冠宇

摘 要：許多軌道電路因長(zhǎng)期不走車(chē)而使鋼軌生銹導(dǎo)致分路不良，而高鐵站內(nèi)還因?yàn)樗俣雀摺?5Hz區(qū)段短，從而使分路電阻提高，導(dǎo)致也出現(xiàn)分路不良而占用丟失，文章旨在通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析而研制出一種徹底解決各種分路不良的方案。

關(guān)鍵詞：軌道電路；分路不良；分路電阻

中圖分類(lèi)號(hào)：U284.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）20-0036-02

Abstract： Many track circuits rust the rail for a long time， resulting in poor shunt， and the high speed and short 25Hz section in the high-speed railway station also improve the shunt resistance， resulting in poor shunt and loss of occupation. The purpose of this paper is to develop a scheme to solve all kinds of bad shunt thoroughly through experimental analysis.

Keywords： track circuit； bad shunt； shunt resistance

1 概述

分路不良是指軌道電路因各種原因?qū)е铝熊?chē)或車(chē)列占用時(shí)而軌道繼電器不能落下，出現(xiàn)有車(chē)無(wú)指示的現(xiàn)象，導(dǎo)致信號(hào)聯(lián)鎖失效，危及鐵路行車(chē)安全。自然環(huán)境下的長(zhǎng)時(shí)間不走車(chē)鋼軌生銹、運(yùn)輸車(chē)輛撒落的帶有腐蝕性物質(zhì)對(duì)鋼軌的腐蝕等狀況，均可造成分路不良。對(duì)于高鐵站內(nèi)，除上述原因外，還因?yàn)?5Hz軌道電路區(qū)段短而出現(xiàn)分路不良，成為較為突出的問(wèn)題，不僅多而且面廣，鐵路上一直沒(méi)有找到較為徹底的解決方案，嚴(yán)重地影響著行車(chē)安全與作業(yè)效率。

2 軌道電路正常工作條件及性能參數(shù)研究

（1）25Hz相敏軌道電路分析研究。25Hz相敏軌道電路主要由電源、變壓器、鋼軌引接線、二元二位相敏軌道繼電器、或電子接收盒等設(shè)備等設(shè)備構(gòu)成。為適應(yīng)電氣化區(qū)段，提高抗?fàn)恳娏鞯母蓴_能力，25Hz相敏軌道電路在結(jié)構(gòu)上做了以下特別處理：a.鋼軌引接線采用焊接式，減少接觸電阻，且將一長(zhǎng)一短的兩引接線設(shè)計(jì)為等阻線。b.軌道電路送、受電端均設(shè)置相匹配的扼流變壓器，并增設(shè)適配器，減少脈沖干擾。c.）提高二元二位繼電器翼板和繼電器罩的工藝設(shè)計(jì)，避免翼板卡阻使列車(chē)占用分路不良；同時(shí)在局部線圈增加補(bǔ)償電容，補(bǔ)償其傳輸功率。d.采用開(kāi)了氣隙的扼流變壓器，提高抵抗瞬間沖擊電流的能力，并規(guī)定扼流變壓器中點(diǎn)對(duì)稱(chēng)度小于1%。

（2）ZPW-2000A無(wú)絕緣移頻軌道電路分析研究。ZPW-2000A軌道電路采用電子電氣元件構(gòu)成的絕緣節(jié)，該絕緣節(jié)無(wú)需切割鋼軌，但需要占29米鋼軌參與絕緣節(jié)的作用，因此，每一個(gè)ZPW-2000A軌道電路都包含兩個(gè)部分，即主軌道電路和29米調(diào)諧區(qū)構(gòu)成的小軌道電路。在電氣化區(qū)段，牽引電流對(duì)ZPW-2000A系統(tǒng)也存在干擾，主要包括不平衡牽引電流干擾、接觸網(wǎng)與ZPW-2000A軌道電路傳輸電纜之間的耦合電感電容、牽引電流回流對(duì)地下電纜產(chǎn)生的阻性耦合等。為適應(yīng)電氣化區(qū)段的應(yīng)用， ZPW-2000A系統(tǒng)采取了如下措施：a. ZPW-2000A采用的空心線圈對(duì)于50Hz 電流呈現(xiàn)特別小的交流阻抗，相當(dāng)于一條短路線，從而將牽引電流進(jìn)行了平衡。b. ZPW-2000A載頻為1700Hz、2000Hz、2300Hz和2600Hz，選在高次偶次諧波，其諧波干擾量大大減少；采用±11Hz小頻偏，接收通道窄，品質(zhì)因數(shù)高；18種低頻選擇，都避開(kāi)了牽引電流的二次諧波；采用了調(diào)頻調(diào)制方式，抗干擾能力加強(qiáng)。c. 采用內(nèi)屏幕數(shù)字信號(hào)電纜，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。

3 高鐵站內(nèi)軌道電路分路不良模擬分析研究

（1）分路不良的情形。分路電阻主要由走行車(chē)輛的輪對(duì)電阻和輪軌接觸電阻構(gòu)成，分路不良就是因?yàn)榉致冯娮柽^(guò)高導(dǎo)致的。而根據(jù)大量試驗(yàn)研究可知，車(chē)輛的輪對(duì)電阻比輪軌接觸電阻小得多，因此，分路電阻可近似地認(rèn)為是輪軌接觸電阻[1]，要解決分路電阻過(guò)高問(wèn)題，則主要是解決怎么盡可能減小輪軌接觸電阻。除了分路電阻過(guò)高導(dǎo)致分路不良外，還有下述原因也會(huì)導(dǎo)致分路不良，出現(xiàn)有車(chē)無(wú)紅光帶的現(xiàn)象。a.軌面電壓調(diào)整過(guò)高或送端變阻器調(diào)整的阻值過(guò)小，造成車(chē)輛壓不死。b.一送多受的軌道區(qū)段因各受電端相距較遠(yuǎn)，軌面電壓調(diào)整不平衡，有個(gè)別受電端軌面電壓過(guò)高，造成車(chē)輛壓不死。c.車(chē)輛自重過(guò)輕導(dǎo)致壓不死。d.軌道繼電器有剩磁或接點(diǎn)卡阻、粘連等原因?qū)е萝壍览^電器不落下。

（2）生銹鋼軌分路數(shù)據(jù)測(cè)試與分析。鋼軌生銹是一個(gè)緩慢的過(guò)程，正線因?yàn)樾熊?chē)密度大、行車(chē)速度高，鋼軌通過(guò)與輪對(duì)的不斷摩擦，一般不會(huì)生銹，因此，通常在走車(chē)較少的側(cè)線等位置會(huì)存在大量的生銹鋼軌，導(dǎo)致分路不良。另外，在一些貨場(chǎng)，大量裝卸散落或被機(jī)車(chē)車(chē)輛輪對(duì)帶入的粉塵經(jīng)列車(chē)輪對(duì)碾軋，在軌面會(huì)形成絕緣層，等同于生銹鋼軌，使輪軌接觸電阻變大，也會(huì)導(dǎo)致分路不良。本文數(shù)據(jù)測(cè)試基于南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地25Hz軌道電路，包括采用二元二位相敏繼電器（JRJC）和采用電子接收盒（WXJ25）兩種。實(shí)訓(xùn)基地鋼軌因無(wú)車(chē)輛走行自然生銹。調(diào)整狀態(tài)下觀察，GDJ能可靠吸起，此時(shí)測(cè)得送受端電壓如表1所示。送端在送電端變壓器BG2-130/25的一次側(cè)測(cè)量Ⅰ1、Ⅰ4端子，軌道電壓應(yīng)控制在220±6.6V；受端直接在JRJC軌道線圈上或電子接收盒的軌道接收端測(cè)量，有效電壓應(yīng)該控制在18V以?xún)?nèi)。對(duì)鋼軌不采用任何處理，用0.06歐姆標(biāo)準(zhǔn)分路線在軌道區(qū)段選擇軌道電路送端、中部、受端各作一次分路殘壓測(cè)試，GDJ可靠落下的僅有1處，分路殘壓如表2所示；采用砂紙對(duì)鋼軌進(jìn)行打磨后用0.06歐姆標(biāo)準(zhǔn)分路線在同樣的3點(diǎn)處再進(jìn)行分路，GDJ均可靠落下，且分路殘壓如表2所示。當(dāng)軌道區(qū)段送、受端的軌面上采用0.06歐姆的分路電阻線分路時(shí)，97型軌道電路繼電器（JRJC）的前接點(diǎn)應(yīng)斷開(kāi)，其軌道線圈端電壓應(yīng)低于7.4V的規(guī)定電壓；對(duì)于電子接收器，其執(zhí)行繼電器應(yīng)可靠落下，軌道接收端電壓應(yīng)低于10V的規(guī)定電壓。由此可見(jiàn)，用砂紙對(duì)鋼軌進(jìn)行除銹后數(shù)據(jù)才符合要求。

（3）站內(nèi)25Hz短區(qū)段分路電阻的分析。近年來(lái)，鐵路運(yùn)輸布局的調(diào)整導(dǎo)致中間車(chē)站的調(diào)車(chē)作業(yè)量大幅下降，一些軌道區(qū)段走車(chē)減少，造成部分鋼軌生銹，出現(xiàn)分路不良，其中以站內(nèi)25Hz相敏軌道電路的分路不良最為突出。另外，在露天的自然狀態(tài)下，鋼軌表面灰塵吸附的水分導(dǎo)致鋼軌表面發(fā)生氧化反應(yīng)， 生成Fe（OH）3，形成薄膜氧化層[2]。薄膜氧化層一定條件下其性能可等效為半導(dǎo)體，當(dāng)半導(dǎo)體兩端的正向電壓大于一定值（約0.6V）時(shí)，半導(dǎo)體導(dǎo)通。但現(xiàn)有25Hz相敏軌道電路的軌面電壓約0.4～0.8V，該電壓不能確保軌面半導(dǎo)體的導(dǎo)通，于是產(chǎn)生了時(shí)斷時(shí)通狀的分路不良。列車(chē)分路電阻跟列車(chē)惰行、開(kāi)車(chē)還是停車(chē)運(yùn)行情況也有關(guān)系。令同一列車(chē)在同一個(gè)軌道電路區(qū)段多次運(yùn)行，對(duì)不同走行情況的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，停車(chē)時(shí)列車(chē)分路電阻最好（最?。?，然后按制動(dòng)、開(kāi)動(dòng)以及惰行的順序增加，其中惰行時(shí)的列車(chē)分路電阻約為開(kāi)行或制動(dòng)時(shí)的10倍左右[3]。由此不難看出高速鐵路列車(chē)進(jìn)站減速惰行時(shí)常會(huì)出現(xiàn)分路不良。高鐵站內(nèi)軌道區(qū)段一般是ZPW-2000A一體化軌道電路，或者是25Hz相敏軌道電路（一般側(cè)線），軌面電壓按照有效值不小于0.8V設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)鐵路現(xiàn)場(chǎng)高鐵線路的分路不良的情況進(jìn)行收集觀察，發(fā)現(xiàn)引起分路殘壓超標(biāo)導(dǎo)致“飛車(chē)”，即有車(chē)無(wú)表示的原因通常有以下幾種：一是運(yùn)行列車(chē)進(jìn)站減速惰行，輪軌接觸電阻值升高；二是雨后軌面存在銹蝕；三是軌道電路電壓調(diào)整偏高，造成軌出電壓值較高。

（4）分路條件的分析與計(jì)

算。我國(guó)的電氣化區(qū)段站內(nèi)大量采用25Hz相敏軌道電路，該型軌道電路的終端阻抗選擇在0.2Ω～0.5Ω之間，終端阻抗小于0.2Ω或大于0.5Ω的結(jié)果是失去分路或失去斷軌監(jiān)督。終端阻抗過(guò)低會(huì)造成軌間電壓下降，一般都小于1V，典型值在0.4～0.9V左右，對(duì)應(yīng)軌道繼電器大于工作值15V～17V。25Hz鐵磁分頻器與25Hz定相電源模塊的容量及技術(shù)又制約了軌間電壓的提高。

（5）高鐵站內(nèi)軌道區(qū)段疊加其它信號(hào)解決分路不良方案研究。國(guó)際鐵路聯(lián)合會(huì)UIC的技術(shù)研究所（ERRI A174委員會(huì)）推存了一個(gè)確保鋼軌間車(chē)輪完全短路的軌間電壓的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：軌面嚴(yán)重氧化生銹區(qū)間、軌面硅層氧化污染的區(qū)間、輕軌車(chē)輛走行的較閑散區(qū)間、軌面較干凈區(qū)間等情況下的峰值電壓分別為50V、10V、6V、1.1V。對(duì)于特別嚴(yán)重生銹軌面，除采用軌間電壓50V、10V的標(biāo)準(zhǔn)，還采用了高壓脈沖軌道電路；對(duì)于一般生銹軌面則可在現(xiàn)有25Hz等軌道電路的基礎(chǔ)上采用6V、1.1V軌間電壓標(biāo)準(zhǔn)，即用提高軌面電壓的方法（俗稱(chēng)3V化），必要時(shí)短軌道電路軌面電壓峰值提高到7V以上。北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院有限公司于2009 年開(kāi)始研制的ZPW-2000A移頻脈沖軌道電路，發(fā)送器輸出移頻信號(hào)和高電壓多頻率不對(duì)稱(chēng)脈沖混合信號(hào)，接收器同時(shí)接收移頻信號(hào)和脈沖信號(hào)，并進(jìn)行與邏輯判斷，驅(qū)動(dòng)GJ，從而構(gòu)成的一種新型站內(nèi)軌道電路。ZPW-2000A 移頻脈沖軌道電路在系統(tǒng)按如下條件進(jìn)行設(shè)計(jì)：最低道砟電阻≥2Ω·km股道、區(qū)段最大長(zhǎng)度為650m或道岔區(qū)段最大長(zhǎng)度為400m時(shí)，軌面脈沖電壓≥50V，可有效解決分路不良。[4]

4 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)高鐵一般中間站及6個(gè)股道以下的站場(chǎng)普遍采用站內(nèi)一體化ZPW-2000A軌道電路，對(duì)于較大一些站場(chǎng)一般正線及股道采用一體化ZPW-2000A軌道電路，側(cè)線及道岔區(qū)段則采用25Hz相敏軌道電路，軌面電壓按照有效值不小于0.8V設(shè)計(jì)，在較長(zhǎng)時(shí)期不走車(chē)的情況下，無(wú)法可靠分路。根據(jù)世界各國(guó)經(jīng)驗(yàn)，解決軌道電路分路不良主要是通過(guò)提升軌面間電壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)輪軌間不良導(dǎo)電層的擊穿。

參考文獻(xiàn)：

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