電子軌道電路在駝峰站場(chǎng)的應(yīng)用與實(shí)踐

齊建亞

（北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100073）

1 概述

駝峰軌道電路是鐵路信號(hào)的重要基礎(chǔ)設(shè)備，目前我國(guó)駝峰軌道區(qū)段大量采用的是JWXC-2.3型閉路式軌道電路，沿用傳統(tǒng)的繼電式控制電路，相對(duì)而言，器材陳舊，技術(shù)落后，主要體現(xiàn)在以下幾方面。

1）分路靈敏度低，功耗大，功能單一，安全防護(hù)能力差。

2）電纜單線控制距離短。

軌道繼電器為電流繼電器，工作電流大，為保證電流繼電器的正常工作，在軌道電路設(shè)計(jì)中規(guī)定軌道繼電器的回路電路電阻必須小于或等于10 Ω，駝峰繼電式軌道電路的電纜單線控制距離不大于200 m。

3）維修困難

①軌道繼電器要定時(shí)檢修；

②軌道繼電器工作電流要定時(shí)測(cè)試；

③要及時(shí)根據(jù)軌道區(qū)段漏泄電阻的變化進(jìn)行調(diào)整，以保持軌道電路正常工作。而軌道區(qū)段漏泄電阻的大小變化與道床狀況、雨晴天氣等因素關(guān)系極大?，F(xiàn)場(chǎng)使用中的軌道電路一般須在雨天將軌道區(qū)段送電電壓調(diào)高，天氣轉(zhuǎn)晴后再將軌道區(qū)段送電電壓調(diào)低。不但費(fèi)事費(fèi)力，而且存在著安全隱患。

為解決駝峰繼電式軌道電路在使用中存在的問(wèn)題。采用智能化駝峰電子軌道電路替代繼電式駝峰軌道電路，取消軌道繼電器。以適應(yīng)我國(guó)鐵路現(xiàn)代化的建設(shè)，提高信號(hào)基礎(chǔ)設(shè)備裝備水平的要求。

2 駝峰電子軌道電路技術(shù)要求

駝峰電子軌道電路符合TB10007-2006《鐵路信號(hào)設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)“駝峰軌道電路”的規(guī)定要求。

1）分路道岔應(yīng)單獨(dú)劃分一個(gè)區(qū)段，在保證安全的前提下，長(zhǎng)度可以縮短，但不得短于在駝峰上溜放的四軸車2-3軸間的最大距離。

2）防止由于輕車跳動(dòng)的原因而造成的接收設(shè)備錯(cuò)誤動(dòng)作。

3）必須采用速動(dòng)的接收設(shè)備，從車輛分路到接收設(shè)備停止工作，時(shí)間不得大于0.2 s。

4）駝峰直流軌道電路道渣電阻按0.7 Ω·km計(jì)算。

5）在符合2）、4）要求的情況下，駝峰軌道電路分路電阻取0.5 Ω，在軌道電路中任一點(diǎn)分路，軌道電路應(yīng)可靠地表示軌道占用。

3 駝峰電子軌道電路特點(diǎn)及技術(shù)指標(biāo)

駝峰電子軌道電路由電子軌道盒及其電氣連接電路和軌道識(shí)別模塊組成，適用于駝峰分路道岔雙區(qū)段軌道區(qū)段、聯(lián)鎖道岔軌道區(qū)段、無(wú)岔軌道區(qū)段和減速器軌道區(qū)段。

3.1 電路構(gòu)成和工作原理

駝峰電子軌道電路分兩種類型：一種適用于駝峰頭部分路道岔雙區(qū)段軌道區(qū)段，另一種適用于駝峰其他軌道區(qū)段。

工作原理：駝峰電子軌道電路信號(hào)發(fā)送端的發(fā)送設(shè)備是一個(gè)專為駝峰專用電子軌道電路設(shè)計(jì)的“WG-Z1型電子軌道電路電源盒”，裝在室外變壓器箱內(nèi)。電源盒由恒流值為0.5 A和1 A的直流恒流電源、V/I轉(zhuǎn)換器、低通濾波器和電阻R0組成。電源盒的輸出端通過(guò)軌道連接線連接到軌道電路發(fā)送端，向軌道送出0.5（1）A電流。同時(shí)，在電源盒的輸出端測(cè)量軌端電壓變化，變化值經(jīng)V/I轉(zhuǎn)換器和低通濾波器送到室內(nèi)軌道模塊的接收端，室內(nèi)軌道模塊按輸入電壓的變化判斷軌道電路是否被車輛占用，并將結(jié)果通過(guò)開(kāi)關(guān)量I/O和CAN總線送到TWYK型駝峰控制系統(tǒng)的主機(jī)和其他控制模塊。電源盒中的V/I轉(zhuǎn)換器和低通濾波器是為了提高傳輸通道的抗干擾能力而設(shè)計(jì)的。為了減少能源消耗，峰下使用0.5 A的直流恒流電源盒，因?yàn)榉迳蠀^(qū)段長(zhǎng)而且峰頂?shù)来矤顩r較差，使用1 A的直流恒流電源盒。

分路道岔電子軌道電路的結(jié)構(gòu)是為了滿足雙區(qū)段防止輕車跳動(dòng)而設(shè)計(jì)的。電路結(jié)構(gòu)根據(jù)車輛在DG1和DG區(qū)段上運(yùn)行，接收端收到的不同的電壓值，判斷車輛運(yùn)行在DG1或DG區(qū)段上。

這兩種軌道電路的原理如圖1所示。

采用1 A的直流恒流電源盒時(shí)，電阻配置為R0=0.25 Ω，R1=3.25 Ω。

3.2 駝峰電子軌道電路技術(shù)指標(biāo)

駝峰電子軌道電路根據(jù)電源盒輸出電壓值變化判斷工作狀態(tài)，各狀態(tài)判定條件如下。

1）調(diào)整狀態(tài)電壓范圍：DC 2.04～4.8 V（分線柜端子電壓）。

維修要求的調(diào)整狀態(tài)電壓：DC 2.30～4.5 V（分線柜端子電壓）。

由分路狀態(tài)到調(diào)整狀態(tài)電壓的判定：分路狀態(tài)電壓上升到原調(diào)整狀態(tài)電壓的90％以上且大于DC 2.2 V。

2）分路狀態(tài)電壓：小于調(diào)整電壓的70％或低于DC 2.04 V。

采用0.5 Ω封接線短路時(shí)軌道區(qū)段最大殘壓：分路道岔DG區(qū)段最大殘壓小于等于DC 1.8 V，其他軌道區(qū)段最大殘壓小于等于DC 0.8 V。

3）高壓預(yù)報(bào)警電壓：DC 4.5～4.8 V。

4）故障高壓報(bào)警電壓：大于4.8 V，判為軌道電路占用狀態(tài)。

5）故障斷線報(bào)警電壓：小于0.1 V，判為軌道電路占用狀態(tài)。

6）泄漏預(yù)報(bào)警電壓：DC 2.04～2.2 V。

7）分路靈敏度：0.5 Ω。

8）占用和出清響應(yīng)時(shí)間小于0.2 s。

9）道床漏泄電阻：不小于0.7 Ω·km。

3.3 駝峰電子軌道電路軌道電壓變化舉例

車輛通過(guò)軌道電路時(shí)，軌道模塊測(cè)得的輸入電壓波形變化如圖3所示。

其中：

a——調(diào)整狀態(tài)電壓，2.2 V＜a≤4.5 V；

b——車輛轉(zhuǎn)向架輪軸壓入DG1，a×70％或2.04 V≥ b≥0.1 V；

c——車輛轉(zhuǎn)向架輪軸壓入DG，但DG1無(wú)輪軸分流。c值大致在：1 V＜c≤2.2 V；

t0～t1時(shí)間段——軌道電路空閑，處于調(diào)整狀態(tài)；

t1～t2時(shí)間段——車輛轉(zhuǎn)向架輪軸壓入DG1，軌道電路有車，處于分流狀態(tài)；

t2～t3時(shí)間段——車輛前轉(zhuǎn)向架輪軸出清DG1，壓入DG，前后轉(zhuǎn)向架跨接在DG1上。軌道電路有車，處于分流狀態(tài)；

t3～t4時(shí)間段——車輛前轉(zhuǎn)向架輪軸出清DG，后轉(zhuǎn)向架輪軸壓入DG1，前后轉(zhuǎn)向架跨接在DG上。軌道電路有車，處于分流狀態(tài)；

t4～t5時(shí)間段——車輛輪軸出清DG1，在 DG上運(yùn)行。軌道電路有車，處于分流狀態(tài)；

t5～t6時(shí)間段——車輛出清軌道電路區(qū)段，軌道電路空閑，回到調(diào)整狀態(tài)；

t6以后時(shí)間——后鉤車進(jìn)入，軌道電路有車，處于分流狀態(tài)；

黑色脈沖——示意車輛輪軸瞬間跳動(dòng)，軌道電路有車，但瞬間失去分流。

4 安全防護(hù)措施

安全可靠是軌道電路設(shè)計(jì)中首先要考慮的問(wèn)題，駝峰電子軌道電路在提高分流靈敏度、工作狀態(tài)的準(zhǔn)確判斷、信號(hào)可靠傳輸、故障判斷等方面設(shè)計(jì)了以下措施。

1）駝峰分路道岔區(qū)段軌道電路可靠分流對(duì)解體作業(yè)安全至關(guān)重要。因此，鐵道部規(guī)定駝峰軌道電路的分流電阻值要達(dá)到0.5 Ω，比站內(nèi)其他軌道電路允許的分流電阻值0.06 Ω高得多。而駝峰電子軌道電路把軌道送電端電壓較調(diào)整狀態(tài)電壓小于70％或低于DC 2.04 V判為有車占用（進(jìn)入分流狀態(tài)），按電子軌道電路的結(jié)構(gòu)計(jì)算，其允許的分流電阻值將明顯高于部標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。提高了軌道電路的分流靈敏度和分流可靠性。

2）對(duì)軌道電路由分路狀態(tài)返回到調(diào)整狀態(tài)的判定較繼電軌道電路嚴(yán)格。它規(guī)定必須在測(cè)到的輸入電壓值上升到原調(diào)整狀態(tài)電壓的90％以上且大于DC 2.2 V時(shí)，才能判定為軌道電路由分路狀態(tài)返回到調(diào)整狀態(tài)。提高了系統(tǒng)判定軌道空閑的可靠性。

3）軌道電路電源盒內(nèi)的V/I轉(zhuǎn)換器將采集到的軌道電路送電端的電壓值轉(zhuǎn)換成電流傳輸，輸出端采用了低通濾波器，提高了傳輸回路的抗干擾能力。

4）電路設(shè)計(jì)具有可靠判定斷線或短路等故障的能力。

駝峰電子軌道電路室外電路設(shè)計(jì)為閉合回路，回路內(nèi)任何一處發(fā)生斷線都將會(huì)使電源開(kāi)路，輸入到軌道模塊的電壓超過(guò)4.8 V，將判為故障，同時(shí)給出軌道區(qū)段有車占用的信息，實(shí)現(xiàn)故障導(dǎo)向安全的信號(hào)設(shè)計(jì)原則。

5）為滿足防止鉤車進(jìn)入分路道岔軌道區(qū)段時(shí)跳動(dòng)，采取在DG1區(qū)段延遲0.5 s判定軌道電路由分路狀態(tài)返回到調(diào)整狀態(tài)。電子軌道電路用一個(gè)區(qū)段達(dá)到了目前使用的繼電器雙區(qū)段軌道電路同樣的防跳動(dòng)功能。在電子軌道電路中延遲時(shí)間還能根據(jù)情況隨意設(shè)定。

6）軌道模塊對(duì)接收到來(lái)自軌道電路的信息進(jìn)行處理后，將軌道電路的狀態(tài)采用開(kāi)關(guān)量與模擬量多個(gè)通道輸向主機(jī)和其他模塊，實(shí)現(xiàn)軟硬雙重冗余處理，確保信息正確傳輸。

7）駝峰電子軌道電路處于調(diào)整狀態(tài)時(shí)，由于軌道內(nèi)各項(xiàng)參數(shù)變化引起調(diào)整狀態(tài)電壓變化，系統(tǒng)能通過(guò)自學(xué)習(xí)方式修正軌道模塊軟件中記錄的調(diào)整狀態(tài)電壓值，確保軌道電路正確工作。

5 現(xiàn)場(chǎng)使用情況

WG-Z型駝峰電子軌道電路作為TYWK型駝峰自動(dòng)控制系統(tǒng)的相關(guān)配套設(shè)備，于2002年9月首先裝備在大同西駝峰場(chǎng)，其后的幾年里又先后在益陽(yáng)、沈陽(yáng)西、武昌東、西安西、湛江等二十多座駝峰站場(chǎng)推廣使用。從近10年的應(yīng)用效果上看，駝峰電子軌道電路較駝峰繼電軌道電路在穩(wěn)定性、可靠性、易維護(hù)性等方面均有明顯的提高，具體體現(xiàn)在以下幾方面。

1）駝峰電子軌道電路較駝峰繼電軌道電路對(duì)道床要求低，允許軌道區(qū)段道渣漏阻有較大的變化?？朔擞捎谔鞖庾兓蛑率管壍绤^(qū)段漏泄電阻變化而導(dǎo)致軌道紅光帶現(xiàn)象的發(fā)生，避免了需人工來(lái)回調(diào)整軌道區(qū)段送電端電壓的煩惱及由此所產(chǎn)生的安全隱患。

2）駝峰電子軌道電路比駝峰2.3 Ω軌道電路的靈敏度高，實(shí)踐表明在分路道岔軌道區(qū)段，以2.0 Ω分路電阻在軌道電路入口端分路時(shí)，軌道電路能可靠工作，提高了分路道岔軌道區(qū)段的分路靈敏度。而且使用在分路道岔區(qū)段的駝峰電子軌道電路具有雙向的防輕車跳動(dòng)功能。

3）駝峰電子軌道電路由于有自適應(yīng)功能，因此在安裝和使用過(guò)程中不需要調(diào)整，減少了施工和維修工作量。在這方面，較駝峰繼電軌道電路有明顯的優(yōu)勢(shì)。

4）駝峰電子軌道電路接收端信息單芯電纜傳輸距離可達(dá)到1 km以上，因此不需要像駝峰2.3 Ω繼電軌道電路傳輸距離超過(guò)200 m就要增加電纜芯線，節(jié)省了工程投資。

6 結(jié)束語(yǔ)

駝峰電子軌道電路采用全電子智能控制模塊替代傳統(tǒng)的繼電器執(zhí)行電路和接口電路,完成了軌道電路占車狀態(tài)的直接識(shí)別。達(dá)到了取消繼電器，縮短道岔控制命令的傳遞時(shí)間，從而縮短溜放間隔長(zhǎng)度，有利于提高推峰速度和解體能力。

同時(shí)，對(duì)調(diào)整狀態(tài)電壓的變動(dòng)，該電路有自適應(yīng)功能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整，因而日常維修中不需要人工調(diào)整，改善了維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，深受現(xiàn)場(chǎng)使用部門和維修單位的歡迎，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和運(yùn)營(yíng)效果。

[1] TB10007-2006 鐵路信號(hào)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].