摘 要：近年來，我國鐵路控制技術經(jīng)過了飛躍式的發(fā)展階段，現(xiàn)如今，鐵路信號控制體系已經(jīng)基本搭建完成，控制體系中基礎設施也都通過多次完善進入到平穩(wěn)時期，因此，軌道電路作為軌道交通控制技術的基礎，總結其發(fā)展歷程和存在的形態(tài)，對提高從業(yè)人員軌道電路方面知識水平十分有利，尤其通過列舉軌道電路運用過程中出現(xiàn)的故障，結合故障現(xiàn)象和數(shù)據(jù)測量快速準確地分析故障原因，從而保障行車安全、提高人員技術水平、積累檢修維護經(jīng)驗，從而實現(xiàn)鐵路信號系統(tǒng)的安全運用。

關鍵詞：軌道電路 發(fā)展形態(tài) 日常維護 故障 斷線 混線

隨著我國鐵路列車控制技術的不斷發(fā)展，保障了列車的運行安全和速度，因此對于軌道電路來說，設備的可靠工作就顯得愈發(fā)重要，我們都知道，軌道電路是反映運行列車位置，傳遞列車占用與出清信息的主要手段，是體現(xiàn)人車聯(lián)系的重要途徑，基于其重要作用，軌道電路技術也跟著高鐵革新不斷地發(fā)展著，對它要求的可靠穩(wěn)定性、反應靈敏度、電碼傳遞性等技術指標都快速提升，發(fā)展過程從直流→工頻→25HZ→移頻一體化，更重要的是軌道電路已經(jīng)從單純的檢查列車的占用與出清，發(fā)展到給列車傳遞運行所需的各種電碼化信息，還可以通過安裝的應答器給列車提供運行條件和信息，所以有必要對軌道電路及其故障進行解析。

1 軌道電路發(fā)展歷程

1.1 簡單開路軌道電路

應該說軌道電路的發(fā)展歷史很長，這是鐵道信號技術發(fā)展的雛形，最早的軌道電路就是將列車在室外鋼軌上的運行位置在室內顯示出來，如圖1所示，將鋼軌每隔25—300m進行分段，兩端用絕緣隔開，讓軌道形成相當獨立的區(qū)段，在區(qū)段的任意一端加以電源串聯(lián)表示燈，在室外鋼軌沒有列車運行的情況下，整個電路在開路狀態(tài)，指示燈不亮，當該區(qū)段的鋼軌上有車通過時，列車的車輪和輪軸會將兩根鋼軌短路，從而溝通的了指示燈電路，指示燈點亮，從而形成了室外鋼軌上列車占用區(qū)段與室內指示燈電路的相互對應，平時無列車占用區(qū)段時指示燈熄滅，當有列車占用區(qū)段時室內指示燈點亮，保證能準確地為行車組織人員提供列車運行的位置信息。通常增加指示燈的敏感度一般采取紅色，為準確直觀給出列車位置通常模擬線路形成將指示燈做成帶狀，因此我們也稱這種紅燈提示叫作紅光帶。

1.2 JZXC-480型軌道電路

有了簡單軌道電路后，完成了對軌道狀態(tài)的監(jiān)控，但是功能還很單一，例如沒有列車的情況下發(fā)生斷軌，室內紅燈在熄滅狀態(tài)，無法通過軌道電路檢查到，同樣發(fā)生斷軌時有列車占用，室內紅燈仍然在熄滅狀態(tài)，無法反映出列車的占用狀態(tài)。由此閉路式軌道電路應運而生，這種軌道電路以JZXC-480型軌道電路為主，這種軌道電在的特點如下：首先增加了一個受電端設備，在靠近絕緣的兩側分別設置送、受電端設備。其次該軌道電路是閉路式軌道電路，平時無車占用該區(qū)段，軌道電路處于閉合回路狀態(tài)，有車占用時，列車輪對短路兩根鋼軌，從而實現(xiàn)對列車占用的檢查，無車占用時候如果發(fā)生鋼軌斷軌軌道電路將發(fā)生紅光帶，引起人們注意，從而保障斷軌被及時發(fā)現(xiàn)。再次、軌道電路受電端增加軌道繼電器（GJ），用GJ的接點給出占用紅燈或空閑滅燈信息，且這是一個整流型繼電器，也就是說軌道電源可以采用交流傳輸方式，增加了軌道電路的傳輸特性。最后，由于技術的不斷發(fā)展，對于列車的控制不僅僅局限于司機目視車站信號機的顯示，根據(jù)信號機的顯示去行車，這對于不斷提速的列車來說已經(jīng)不能適應運行安全的需要，因此要通過技術手段來控制和指揮列車，給機車提供可參考的行車數(shù)據(jù)信息，因此在軌道電路的基礎上，通過兩根鋼軌傳遞列車運行所需的行車電碼化信息，也叫作“電碼化”，從此軌道電路也迎來了它的又一個功能，就是傳遞列車運行所需指示信息。

1.3 25HZ軌道電路

結合我國新型綠色能源的運用理念，當前火車已經(jīng)過渡到以電力機車牽引為主，而電力機車的功率全部都需要通過牽引電網(wǎng)連接的電站來供應，在我國電站所提供的也是工頻50Hz頻率的交流電源，因此，經(jīng)過多次實驗，發(fā)現(xiàn)牽引電網(wǎng)也使用50Hz工頻交流電是最安全穩(wěn)定，也是最經(jīng)濟方便的，由于電力機車牽引的輸入是牽引電網(wǎng)，回流卻需要通過兩根鋼軌，因此在鋼軌上自然要傳輸了50Hz工頻交流電，以保證機車動力設備回流，可想而知鋼軌上所傳輸?shù)?0Hz工頻交流電流很大，可從幾十安培到上百安培。機車雖然得到了電源回路，但是，這也帶來了一個問題，對于軌道電路來說，無論是開路式軌道電路，還是JZXC-480型閉路式軌道電路，使用的也都是50Hz工頻交流電，也是在鋼軌中傳輸，而這些設備在鋼軌中的電流往往都相當很小，一般在120mA—180mA之間，不難看出，這就不能適應電氣化牽引的需要，首先，同頻率的交流電存在無法分割的干擾。其次，與牽引大電流同在鋼軌里傳輸入侵到軌道電路后迅速燒毀設備。為了與之區(qū)分開，改變軌道電路的制式成為必然，從而25HZ軌道電路被廣泛使用，其特點就是通過變頻設備，得到25HZ的交流電，將該電作為軌道電路的送電端電源，為了防止大電流的干擾，該電源同時輸出兩路，一路作為軌道電源220V發(fā)往鋼軌傳輸?shù)绞茈姸?，另一路作為局部電?10V直接供給于受電端室內接收設備，接收設備除具備25HZ頻率選擇性外，還同時檢查返回室內電源與局部電壓成90度的相位角（局部超前軌道），這樣接收設備才會被啟動，這時候軌道繼電器才能啟動，GJ才能進行動作控制。我國鐵路車站內以運用25HZ的軌道電路模式為主大多數(shù)，對于25HZ軌道電路來說，兩根鋼軌上傳遞的也不僅僅是25HZ的電信號，還有給列車提供動力的50Hz牽引電信號，再就是傳遞指揮列車運行的高頻2000Hz電信號，值得注意的是25HZ和2000Hz的信號在傳遞過程中走的多數(shù)都是同一通道，包括鋼軌和電路兩部分。

1.4 ZPW-2000軌道電路

隨著列車的不斷提速，區(qū)間軌道得到了迅速發(fā)展，尤其是軌道電路在為列車提供電碼的功能得到愈來愈多的需求，結合無絕緣軌道電路的普及，移頻電碼化更加方便可靠，因此以1700Hz、2000Hz、2300Hz、2600Hz為中心載頻的軌道電路也被運用到車站，逐漸形成了車站一體化的軌道電路，如圖1所示。這種軌道電路是以高頻的形式存在的，多運用在高速列車運行為主的車站，由于其頻率于工頻50Hz頻率有較多差別，因此抗干擾能力很強，利用列車運行信息的采集，只是要增加更多的發(fā)送和接收設備。

通過對軌道電路發(fā)展過程的舉例，發(fā)現(xiàn)軌道電路在鐵路信號控制中起到?jīng)Q定性作用，它通過檢查列車的占用與出清，做到了列車運行遠程定位，通過為列車提供電碼，成了車—地聯(lián)系的可靠通道，其實軌道電路還具有斷軌檢查的重要功能，尤其在CTCS3高速動車控制系統(tǒng)廣泛運用以來，列車的定位、列車運行信息大多依賴無線網(wǎng)絡等通信定位技術，軌道電路這方面的功能相當落后于新型車—地通訊方式，靠軌道電路實現(xiàn)斷軌檢查這項技術要求就越來越重要。

2 造成軌道電路異常的典型故障及分析

因此“人—車—空—地”這一控制體系，在新型軌道交通發(fā)展理念下，會得到更廣泛、更快速、更可靠的推廣，軌道電路設備作為安全系統(tǒng)中的關鍵技術，還將長期存在，因此預防和解決軌道電路設備故障的問題仍然是重中之重。無論是哪種軌道電路發(fā)生故障大都相似，以軌道電路在調整狀態(tài)下無列車占用時而產(chǎn)生紅光帶的居多，造成軌道電路紅光帶主要就是斷線、混線、器材故障三類，斷線主要是指軌道電路的各變壓器回路發(fā)生中斷，造成軌道電路不能正常運用?；炀€主要是軌道電路中負載或負載的某一部分被導體直接聯(lián)通，造成實際負載停止工作。器材故障就是由于器材在運用過程發(fā)生傷損，使軌道電路不能正常工作而發(fā)生紅光帶。無論哪些類型故障造成了軌道電路紅光帶，處理人員都應能夠迅速抓住故障現(xiàn)象，準確測得故障數(shù)據(jù)，利用正確故障處理方法，合理分析異常數(shù)據(jù)原因，施展高超的故障查找技巧，這些都需要從業(yè)人員加強總結和積累，掌握故障處理捷徑。由于25HZ軌道電路的廣泛性，我們以25HZ軌道電路故障舉例，來具體分析常見軌道電路故障。

故障舉例1：某軌道區(qū)段紅光帶，而該區(qū)段接收器紅、綠指示燈均點亮。測量相敏接收器的局部電源110V正常，軌道回樓接收電壓正常（達到16V），而相敏接收器的直流輸出不正常。以上數(shù)據(jù)中顯示相敏接收器的輸入滿足其工作條件，所以故障在相敏接收器的執(zhí)行電路部分，因此故障定位在室內。故障處理人員應進一步測量，縮小故障范圍，做進一步的分析和判斷。經(jīng)驗數(shù)值如下。

接收器直流輸出電壓偏高（比正常值高4V～6V），為GJ繼電器負載側斷線。通常包括：執(zhí)行繼電器至組合側面端子間斷線；執(zhí)行繼電器插座1、4或2、3插片接觸不良；執(zhí)行繼電器插座2、3跨線斷線；執(zhí)行繼電器線圈斷線。結合各個不同故障可能進行分解查找。

接收器直流輸出電壓偏低（小于16.8V）或為0，再測接收器插座端子32、42電壓，此時有兩個可能，一是有電壓且偏高（比正常值高4V～6V），則為接收器至執(zhí)行繼電器組合側面端子間斷線。二是無電壓或偏低（小于16.8V），則應該將GJ繼電器斷開，斷開后測量直流電壓升高（比正常值高4V～6V），說明GJ線圈混線或接收器輸出部分電路帶負載能力降低；若直流輸出電壓仍無大的變化或輸出電壓幅值不夠，通常會有四種情況，①接收器輸出部分電路故障；②接收器插座32、42插片接觸不良；③接收器至執(zhí)行繼電器間混線（包括組合側面端子）；④接收器插座72、82插片接觸不良。

故障舉例2：軌道區(qū)段紅光帶，而接收器紅指示燈正常點亮、綠指示燈滅燈。測量相敏接收器直流電源24V正常，局部電源電壓為110V，軌道回樓接收電壓數(shù)據(jù)異常，導致相敏接收器無輸出電壓。遇有這種情況，故障處理人員首先應該區(qū)分室內還是室外，同時還要區(qū)分故障性質是斷線還是混線。

如果在分線盤測得軌道接收電壓正?；螂妷浩撸f明是斷線故障，且故障發(fā)生在室內分線盤內測，應該在相敏接收器處繼續(xù)測量，如軌道電壓正常，而無直流輸出電壓時，則為室內故障，重點考慮相敏接收器的器材本身故障，更換備用器材后，原器材入檢修基地，應重點檢查直流穩(wěn)壓、壓控振蕩器故障、晶體振蕩器等電路部分。

如果在分線盤處測得軌道回樓電壓偏低或為0V，還需在相敏接收器接收上再進行確認，電壓小于接收門限電壓10V，或者接收電壓為0V，按以下步驟操作。 ①需甩開室外電纜，測試電纜側空載電壓，若電壓明顯升高，則故障在室內，存在下列情況，分線盤至接收器間混線、接收器插座73、83插片接觸不良、防護盒至接收器間斷線、接收器輸入變壓器T1一次側斷線、防護盒內部斷線。②若甩開室外電纜，電纜側軌道電壓仍偏低或為0，則故障在室外。故障性質有需要進一步判斷，在室外故障的查找方法與室內甩線的方法相同，若發(fā)現(xiàn)電壓較正常值明顯升高時，則說明故障點找到，對于鋼軌上區(qū)分混線或斷線的故障性質，可以借助鉗形電流表（軌道電路電流查找儀）來完成，這樣就省去了甩開電路的步驟，可以更快地找到故障點。

故障舉例3：軌道區(qū)段紅光帶，相敏接收器上的紅指示燈點亮、綠指示燈閃光。遇上這種情況其主要原因就是相敏接收器上沒有得到標準的110V局部電源，故障一定發(fā)生在室內，通常主要問題如下，①接收器插座51、61無交流110V電壓，則為局部電源斷線。②接收器插座51、61交流110V電壓正常，則為接收器插座51、61插片接觸不良，或者器材故障。

3 結語

通過上述的三個故障舉例，結合軌道電路日常維護或施工安裝項目的特點，總結出軌道電路日常維護的重點內容。

（1）新安裝開通的設備，應該注重檢查相敏接收器工作電源直流電壓保持在23～25V為宜。

（2）相敏接收器的工作值為12.5±0.5V，可靠工作值為16V，可靠不輸出門限為10V，因此軌道電路回樓接收電壓應根據(jù)其長度按調整表進行調整，可以參考不小于18V的應用性標準。

（3）軌道電路接收回樓電壓須按調整表進行，實現(xiàn)一次性調整。如遇有道床漏泄、道碴電阻變化等特殊區(qū)段，應適時進行調整。要保證受電端變壓比、送端電阻固定使用，通過對送電端變壓器的調整，滿足受電端電壓要求。

（4）在接續(xù)線和引接線要按標配，不得降低標準，鋼軌鉆孔工作要規(guī)格的鉆頭，防止發(fā)生大孔、小孔、卷邊等現(xiàn)象，塞釘處應密封，進行防生銹處理。采用規(guī)格等阻線，長短兩線電阻值不大于0.1Ω，防止牽引電流不平衡造成的干擾。

（5）長引接線過軌底時，應作防混線處理，并保持30mm以上的規(guī)定距離，扼流變壓器中心連接板要加裝絕緣套，防止引接線與中心連接板間接觸或摩卡。

（6）鋼軌絕緣無破損、軌端無肥邊、魚尾板螺栓不松動，高強絕緣魚尾板螺栓扭矩達標，道釘或扣件等不碰觸魚尾板，必要時采用尼龍扣件，防止混電。

基金項目：1.本文系吉林省教育廳科學研究項目《高鐵智能信號綜合演練系統(tǒng)的開發(fā)與研究》（JJKH20231043KJ）的研究成果。2.本文系2022吉林省教育科學“十四五”規(guī)劃課題《新業(yè)態(tài)下職業(yè)教育提質培優(yōu)教學體系升級的實踐路徑研究》（編號ZD22152）的研究成果。

參考文獻：

[1]趙彥星.關于分路不良軌道電路參數(shù)調整的分析與思考[J].鐵道通信信號，2013（3）：30-33.

[2]張嬰鶴.25Hz相敏軌道電路的原理及應用[J].哈爾濱鐵道科技，2013（3）：41-42.