譚婧雯

（北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070）

軌道電路作為列車占用檢查裝置，廣泛運用于鐵路信號控制系統(tǒng)中。國內(nèi)鐵路路網(wǎng)廣闊，站場復雜，為滿足特定的運輸需求，部分鐵路車站存在同時采用多種制式的軌道電路的情況。不同制式的軌道電路，其接收設備動作時間不同，在特定的場景下，相鄰軌道區(qū)段的軌道繼電器動作時機的差異，會導致進路中部分區(qū)段無法正常解鎖，或者軌道電路無法正常使用的情況。為避免上述問題的出現(xiàn)，工程設計人員需要對不同制式的軌道電路結合部分進行特殊考慮。

1 軌道繼電器動作時機可能導致的問題

在國內(nèi)鐵路信號系統(tǒng)中，常采用軌道繼電器的吸起和落下反應軌道區(qū)段的空閑和占用狀態(tài)，聯(lián)鎖系統(tǒng)采集軌道繼電器的狀態(tài)參與聯(lián)鎖控制邏輯。車站咽喉區(qū)軌道區(qū)段長度通常較短，當列車高速通過不同制式的軌道電路結合部時，由于軌道繼電器動作時機可能存在以下問題。

1.1 區(qū)段占用、出清時間小于軌道電路響應時間

不同制式的軌道電路設備，從列車占用軌道區(qū)段至軌道電路給出占用狀態(tài)表示的時間各不相同，在這個設備響應的時間內(nèi)，如果列車已經(jīng)出清了該區(qū)段，軌道電路恢復調(diào)整狀態(tài)，則會導致聯(lián)鎖系統(tǒng)不能獲取列車占用過該區(qū)段的信息。

故軌道區(qū)段的最小長度需滿足列車以最高運行速度通過該軌道區(qū)段時，由列車占用軌道區(qū)段至軌道電路給出占用狀態(tài)表示的時間內(nèi)列車所走行的距離，區(qū)段長度按公式（1）計算。

圖1 短車快速通過不同類型軌道電路結合處的運行場景Fig.1 Operation scenario of short vehicle rapidly passing through the junction of different types of track circuits

公式（1）中， L區(qū)為軌道區(qū)段的長度， L車為列車長度， vmax為列車在該區(qū)段最高運行速度， t落為由列車占用軌道區(qū)段至軌道電路給出占用狀態(tài)表示的時間。

1.2 后方區(qū)段出清后，前方區(qū)段仍未占用

不同制式的軌道電路設備結合時，當列車由當前占用的區(qū)段駛入運行方向的下一個軌道區(qū)段，如果列車完全進入該區(qū)段，后方區(qū)段軌道電路給出空閑信息后，該區(qū)段還未向聯(lián)鎖提供占用信息，會出現(xiàn)短時間的列車占用丟失。

列車無故丟失，會給車站值班員帶來較大困擾，并且如果列車丟失時間超過聯(lián)鎖容許的時間，可能會導致進路無法正常解鎖。

相鄰不同制式的軌道電路的設備響應時間應該滿足公式（2）的要求。

公式（2）中， t落為列車運行前方區(qū)段由列車占用軌道區(qū)段至軌道電路給出占用狀態(tài)表示的時間，t吸為列車運行后方區(qū)段由列車出清軌道區(qū)段至軌道電路給出空閑狀態(tài)表示的時間， L車為列車長度，vmax為列車在該區(qū)段最高運行速度。

1.3 前方區(qū)段出清后，本區(qū)段仍處于占用狀態(tài)

當站內(nèi)區(qū)段較短時，由于不同制式的軌道電路設備響應時間的差別，可能出現(xiàn)列車運行通過本區(qū)段和前方區(qū)段后，前方區(qū)段軌道電路已經(jīng)給出空閑信息，本區(qū)段還未向聯(lián)鎖給出空閑信息的情況，運行場景如圖1 所示。

這種情況，進路中各區(qū)段不滿足順序占用出清的條件，列車通過后會遺留部分區(qū)段無法正常解鎖，需要值班員通過區(qū)段故障解鎖的方式來解鎖。

要避免上述問題的出現(xiàn)，區(qū)段長度需滿足公式（3）的要求。

公式（3）中， L區(qū)為軌道區(qū)段的長度， L車為列車長度， t吸為本區(qū)段由列車出清軌道區(qū)段至軌道電路給出空閑狀態(tài)表示的時間， t'吸為本區(qū)段列車運行前方相鄰區(qū)段由列車出清軌道區(qū)段至軌道電路給出空閑狀態(tài)表示的時間， vmax為列車在該區(qū)段最高運行速度。

1.4 小結

不同制式軌道電路結合時，由于軌道電路設備響應時間的差異，導致出現(xiàn)上述3 種現(xiàn)象。顯示到用戶層面是錯誤顯示、進路無法解鎖等問題，影響正常運營使用。從設備的時間特性展開分析，研究在工程設計中如何避免上述問題的出現(xiàn)。

2 不同制式軌道電路結合的分析

國內(nèi)鐵路信號系統(tǒng)中，軌道電路常見的類型有25 Hz 相敏軌道電路、高壓脈沖軌道電路、移頻軌道電路等。本文以25 Hz 相敏軌道電路與高壓脈沖軌道電路結合為例，說明軌道電路設備響應時間對聯(lián)鎖設備邏輯的影響以及需要注意的問題。

分析采用的基礎數(shù)據(jù)如下。

最短列車長度按單列機車考慮，根據(jù)《鐵路技術管理規(guī)程》（普速鐵路部分）中機車重量和長度表，國內(nèi)最短的機車換長1.2，按13 m 計算。

列車最高運行速度按160 km/h 考慮，即44 ms；站內(nèi)調(diào)車最高速度40 km/h，即11 m/s。

25 Hz 相敏軌道電路微電子接收器吸起延時和落下延時均小于0.5 s，以微電子接收器動作時間為例說明。

高壓脈沖軌道電路的二元差動繼電器的吸起延時為2 ～2.5 s，落下延時為1 ～1.5 s。

ZPW-2000A 軌道電路接收器吸起延時為2.3 ～2.8 s，落下延時小于2 s。

2.1 各種類型軌道電路最小可靠落下的區(qū)段長度

以運行速度160 km/h 的普速鐵路單機運行計算，根據(jù)上述各類型軌道電路最不利落下時間，通過公式（1）計算各種類型軌道電路最小可靠落下的區(qū)段長度：25 Hz 相敏軌道電路最小區(qū)段長度為9 m；高壓脈沖軌道電路最小區(qū)段長度為54 m；ZPW-2000A 軌道電路最小區(qū)段長度為76 m。

在高速鐵路中，若動車組以線路最高允許速度運行，動車組最小換長18.2，約200 m，由于車長的原因，軌道電路可靠落下的最小區(qū)段長度小于普速鐵路最小區(qū)段長度。

2.2 25 Hz相敏軌道電路與高壓脈沖軌道電路結合

由于高壓脈沖軌道電路接收設備吸起和落下的時間均大于25 Hz 相敏軌道電路，當列車順序通過25 Hz 相敏軌道電路、高壓脈沖軌道電路時，需考慮后方區(qū)段出清后，前方區(qū)段仍未占用的情況；當列車順序通過高壓脈沖軌道電路、25 Hz 相敏軌道電路時，需考慮前方區(qū)段出清后，本區(qū)段仍處于占用狀態(tài)的情況，下面分兩種情況說明。

1) 25 Hz 相敏軌道電路→高壓脈沖軌道電路

單機運行時，通過公式（2）可計算出當列車速度不超過46 km/h 時，不會出現(xiàn)后方區(qū)段出清后，前方區(qū)段仍未占用的情況。

《鐵路技術管理規(guī)程》（普速鐵路部分）中站內(nèi)調(diào)車的最高允許速度為40 km/h，調(diào)車作業(yè)滿足要求。

對于列車作業(yè)，單機高速通過車站時，速度遠遠超過46 km/h，列車出清后方區(qū)段后，會出現(xiàn)短暫的列車丟失，然后前方區(qū)段占用。聯(lián)鎖在檢查區(qū)段解鎖條件時，延時3 s 解鎖，在3 s 的時間內(nèi)后方區(qū)段判斷為占用，前方區(qū)段在3 s 內(nèi)給出占用信息，即認為滿足解鎖條件。高壓脈沖軌道電路接受設備響應時間小于3 s，故不影響正常解鎖。

2) 高壓脈沖軌道電路→25 Hz 相敏軌道電路

由于高壓脈沖軌道電路接收設備吸起時間均大于25 Hz 相敏軌道電路落下時間，如果運行前方25 Hz 相敏軌道電路區(qū)段較短，會出現(xiàn)后方區(qū)段未出清，前方區(qū)段已經(jīng)出清的情況。通過公式（3）可計算出，當前方25 Hz 相敏軌道電路區(qū)段長度大于76 m 時能避免上述情況，否則會影響聯(lián)鎖正常解鎖。

上述區(qū)段長度基于單機高速通過的數(shù)據(jù)計算出來，實際上車站正線通常不會采用高壓脈沖軌道電路，不經(jīng)常行車的側線股道和部分側線道岔區(qū)段采用高壓脈沖軌道電路的情況較多，如果采用側線接發(fā)車80 km/h 或者45 km/h 的速度計算，25 Hz相敏軌道電路與高壓脈沖軌道電路結合時，其區(qū)段最小長度為32 m、12 m 即可滿足要求。如果確有單機高速通過的運輸需求而軌道區(qū)段長度不足的情況，則需要對25 Hz 相敏軌道電路接收設備做延時處理，通過延時電路或繼電器將25 Hz 相敏軌道電路吸起時間延時1 ～2 s，或者特殊修改聯(lián)鎖邏輯，在采集到該區(qū)段吸起狀態(tài)后延時1 ～2 s 再參與邏輯判斷。采用延時吸起需考慮對下一區(qū)段是否有影響，以及對其他系統(tǒng)的影響，例如在延時吸起期間監(jiān)測采集到軌道電路模擬量已經(jīng)提示區(qū)段空閑，但采集到的開關量為軌道區(qū)段仍在占用狀態(tài)，設備會報警，因此需配合聯(lián)鎖做特殊處理。

3 其他需要考慮的因素

3.1 電碼化

電碼化發(fā)碼區(qū)段長度設計原則為單區(qū)段長度（疊加發(fā)碼）或總發(fā)碼區(qū)段長度（疊加預發(fā)碼）大于車載機車信號設備從無碼到有碼或者不同低頻間的解析響應時間。

從電碼化的角度考慮，對于軌道電路疊加電碼化的區(qū)段，軌道區(qū)段長度應考慮從列車占用到軌道電路給出占用信息的時間以及機車信號設備解碼的時間內(nèi)列車走行的距離；對于軌道電路疊加電碼化預發(fā)碼的區(qū)段，應考慮同時發(fā)碼的區(qū)段長度總和不小于機車信號設備解碼的時間內(nèi)列車走行的距離；對于一體化軌道電路，區(qū)段長度應考慮機車信號設備解碼的時間內(nèi)列車走行的距離。

3.2 軌道停電恢復時間

在車站內(nèi)采用不同類型軌道電路的情況下，軌道停電恢復后需保證各種類型軌道電路均動作完成后才能采用GJ 狀態(tài)參與聯(lián)鎖邏輯判斷，即軌道停電監(jiān)督繼電器延時吸起或者聯(lián)鎖延時時間需滿足站內(nèi)上電恢復最慢的軌道電路類型的響應時間。

4 結束語

根據(jù)上述分析，當25 Hz 相敏軌道電路和高壓脈沖軌道電路結合時，最高運行速度160 km/h 的線路，建議25 Hz 相敏軌道電路區(qū)段長度不小于76 m，高壓脈沖軌道電路區(qū)段長度不小于54 m；最高運行速度120 km/h 的線路，建議25 Hz 相敏軌道電路區(qū)段長度不小于54 m，高壓脈沖軌道電路區(qū)段長度不小于37 m；側線區(qū)段長度根據(jù)實際運行速度計算。

進站口內(nèi)外方分別為25 Hz 相敏軌道電路以及ZPW-2000 系列軌道電路時，建議有條件時按公式（3）計算站內(nèi)第一個區(qū)段長度。

工程設計人員在進行站內(nèi)軌道電路設計，尤其是存在不同類型軌道電路結合的情況時，需要從運輸需求、軌道電路設備響應時間、電碼化、軌道停電恢復時間等方面，并結合聯(lián)鎖設備邏輯綜合考慮，合理劃分軌道區(qū)段并確定軌道區(qū)段長度。