高壓脈沖軌道電路的調(diào)整與維護方法探討

南昌鐵路局福州電務(wù)段 張永光

鐵路線路的占用與空閑信息即車輛在線路上占用與否，靠的是向軌道上發(fā)送信息，一些鐵路車站的線路區(qū)段很少有車輛經(jīng)過，軌面就會生銹以及軌面污染物等（含坡道區(qū)段機車噴砂）造成絕緣層，車輛在線路上就不能將兩條鋼軌完整的短路（簡稱分路不良），這時就不能正確反映車輛占用與否，這就將造成極大的安全隱患，高壓脈沖軌道電路將能很好地解決軌道電路分路不良問題。高壓脈沖軌道電路是在國有高壓不對稱脈沖軌道電路的基礎(chǔ)上，吸收法國高壓脈沖軌道電路技術(shù)而設(shè)計的一種新型軌道電路。該制式軌道電路充分利用輸出瞬間功率極高的特點擊穿鋼軌上的銹層、污染物，從而實現(xiàn)列車的良好分路。2010 年以來，南昌鐵路局福州電務(wù)段管內(nèi)鷹廈線等普線車站分路不良區(qū)段經(jīng)過信號設(shè)備大修和更新改造后，采用了高壓脈沖軌道電路后，均解決了分路不良問題，分路不良整改率可達到100%。

1 高壓脈沖軌道電路組成

本文以高壓脈沖一送一受區(qū)段疊加國產(chǎn)4 信息移頻電碼化為例進行分析。

一送一受區(qū)段疊加國產(chǎn)移頻電碼化送端由GM.F1-25 高壓脈沖發(fā)碼器、GM·HG 高壓脈沖隔離盒、GM.BMT 高脈調(diào)整變壓器、M.QFD-750 發(fā)碼器等組成；受端由GM·QY2高脈抑制器、GM.Y 高脈譯碼器、JRJC-24.7K/7.5K 二元二位差動繼電器、M.QFD-650 發(fā)碼器等主要器材組成。

2 高壓脈沖軌道電路工作原理

高壓脈沖軌道電路里的脈沖信號是周期不對稱脈沖信號，占空比約100:1，脈沖峰頭電壓（正脈沖）高出峰尾電壓（負(fù)脈沖）約3～8 倍，峰頭持續(xù)時間遠(yuǎn)小于峰尾時間；該脈沖軌道電路系統(tǒng)是利用瞬間功率高達近萬瓦的脈沖信號，對輪緣和鋼軌的接觸點進行燒結(jié)，從而達到解決分路不良目的。

高壓脈沖軌道電路原理圖如圖1。說明如下：

室內(nèi)高壓脈沖電源AC220V 送至高脈發(fā)碼器一次側(cè)，通過芯片的控制，I4～I7 輸出信號，產(chǎn)生高壓脈沖信號源，提高軌面瞬間擊穿電壓，擊穿鋼軌上的銹層及污染物。根據(jù)區(qū)段長短和生銹程度調(diào)整二次側(cè)電壓檔位，從而得到需要的擊穿電壓，二次側(cè)電壓檔有300V、400V、500V 可選。產(chǎn)生的高脈沖信號經(jīng)過電纜和鋼軌回到室內(nèi)，經(jīng)過譯碼器產(chǎn)生可驅(qū)動二元差動繼電器的工作電源。高壓脈沖軌道電路工作時產(chǎn)生的瞬間電壓較大，在送端和受端分別加裝保護設(shè)備：GM·HG型高壓脈沖隔離盒通過移頻信號，隔離高壓脈沖信號保護移頻發(fā)送設(shè)備；GM·QY2 型高壓脈沖抑制器用于隔離電碼化。

高壓脈沖軌道電路軌面電壓高，擊穿能力強，一般波頭可達到70V，波尾可達到20V，用高壓不對稱脈沖擊穿鋼軌上的銹層和污染物，解決了由于軌面嚴(yán)重生銹帶來的分路不良問題，改善了軌道電路分路靈敏度。在軌道電路分路狀態(tài)時，當(dāng)波頭殘壓小于13.5V（或波尾殘壓小于9.5V），二元二位差動繼電器均可可靠落下，克服因其它軌道電路制式下因機車壓不死，殘壓過高造成軌道電路區(qū)段閃紅，完全消除軌道電路分路不良區(qū)段，在潮濕地區(qū)、鋼軌生銹程度較高地區(qū)很實用。

圖1 高壓脈沖一送一受區(qū)段疊加國產(chǎn)4 信息移頻電碼化電路圖

3 高壓脈沖軌道電路調(diào)整方法

3.1 器材檢查

根據(jù)施工圖紙檢查現(xiàn)場器材、型號是否正確。根據(jù)施工圖紙檢查防雷元件、保險等元器件。對所到器材進行電氣特性上道前測試，檢查器材特性參數(shù)是否合格。

3.1.1 設(shè)備預(yù)調(diào)

根據(jù)現(xiàn)場情況對扼流變壓器、軌道變壓器、譯碼器等器材進行預(yù)調(diào)。

當(dāng)區(qū)段生銹程度較大時，高壓脈沖發(fā)碼電源變壓器輸出電壓可調(diào)至400V、500V；當(dāng)區(qū)段有2 個受端時，高壓脈沖發(fā)碼電源變壓器輸出電壓調(diào)至400V；當(dāng)區(qū)段有3 個受端時，高壓脈沖發(fā)碼電源變壓器輸出電壓調(diào)至500V。

當(dāng)區(qū)段長度小于400m 時，譯碼器輸入端建議使用1、2端子；當(dāng)區(qū)段長度大于400m 時，譯碼器輸入端使用1、3 端子。當(dāng)區(qū)段有兩個受端時，可將區(qū)段較短的分支的譯碼器連接端子的變比適當(dāng)調(diào)高1～2 檔；同理，當(dāng)區(qū)段有3 個受端時，可選擇區(qū)段長度最特殊的分支的譯碼器連接端子的變比調(diào)高或者調(diào)低1～2 檔。

四線制電碼化區(qū)段電碼化信號在扼流變壓器、軌道變壓器上選擇3:1，高壓脈沖信號選擇6.5:1。

高壓脈沖調(diào)整變壓器GM.BMT 輸出電壓要預(yù)調(diào)到150V之下，電壓高時高頻損耗大，GM.BMT 發(fā)熱；GM.BG-80 輸出一般調(diào)至33.4V 的檔位；高壓脈沖隔離盒GM.HG 一般使用Ⅰ2、Ⅲ2。

3.1.2 通電調(diào)試

根據(jù)軌面電壓、二元差動繼電器頭尾電壓等要求進行調(diào)試。在送電調(diào)整前，將室內(nèi)外需要調(diào)整的地方預(yù)調(diào)好，送電前檢查送端熔斷器是否在關(guān)閉的位置，受端熔斷器是否在開啟的位置；需要調(diào)整電壓或者平衡時，需將送端的熔斷器關(guān)閉后方可調(diào)整，以免瞬間電流擊穿電子元件。

（1）送電后檢查高壓脈沖發(fā)碼器工作指示燈以固定頻率（180±5%次/分鐘）閃爍。

（2）送電后，檢查室內(nèi)測試盤測試的電壓是否正常，一般情況下波頭電壓調(diào)整到45～55V，波尾電壓調(diào)整至40～50V為最佳；測試盤可測到電壓，核對二元差動繼電器、復(fù)示繼電器狀態(tài)是否一致；室外軌面頭部電壓應(yīng)調(diào)整在70V 以上，尾部在10V 左右。

（3）若二元差動繼電器頭尾部電壓偏高，加大發(fā)碼器的限流電阻或減小發(fā)碼器發(fā)送電壓，或者改變發(fā)送端、接收端變壓器變比。

（4）若電壓偏低，減少發(fā)碼器的限流電阻，或增大發(fā)碼器發(fā)送電壓或者改變發(fā)送端、接收端變壓器變比。

（5）若頭尾電壓比例失調(diào)，調(diào)整譯碼器的43 端子與11、12、31、33、32 端子的連接，以滿足要求。

（6）調(diào)整二元差動繼電器頭尾部電壓擺動范圍在40～ 50V 左右。

（7）檢查JWXC-1700 繼電器加阻容元件電路中JWXC- 1700 繼電器緩吸。

（8）測試疊加電碼化區(qū)段電碼化入口電流在500mA 左右（根據(jù)具體區(qū)段制式的要求）以上。如果低于500mA（或高于500mA），可調(diào)整高壓脈沖調(diào)整變壓器二次側(cè)電壓，或者調(diào)整抑制器電感匝數(shù)。

3.1.3 問題查找

根據(jù)調(diào)試問題的現(xiàn)象，查找相應(yīng)位置的問題。

（1）發(fā)碼器無輸出或輸出異常時，先檢查輸入、輸出及調(diào)整端子位置是否正確，電子板是否壓緊，電阻的連接線是否連接良好。發(fā)碼器測試時需將Ⅰ4、Ⅰ7 封連。

（2）調(diào)整受端電壓時，綜合防雷柜、軌道防雷、XB 箱內(nèi)防雷需去除。

（3）若二元差動繼電器尾部電壓高出頭部電壓很多，則可能是極性相反，只需將軌道變壓器或扼流變壓器端子所接線對調(diào)即可。

（4）高壓脈沖隔離盒GM.HG 在無電碼化時應(yīng)接Ⅰ2、Ⅱn或Ⅰ2、Ⅲn，若接成Ⅰ1、Ⅰ2，則不能正常工作（受端電壓可能會時有時無）。

3.1.4 檢驗測試

檢查區(qū)段各項電氣指標(biāo)是否符合要求。

（1）軌面頭部電壓應(yīng)在70V 以上。

（2）檢查二元差動繼電器應(yīng)能可靠吸起，且頭尾部電壓擺動范圍在40～50V 左右。

（3）進行極性交叉測試，確保極性交叉的正確。當(dāng)高壓脈沖區(qū)段和其它制式的軌道電路相鄰，可不做極性交叉測試。

（4）進行分路試驗，殘壓頭部低于13.5V 或尾部低于9.5V，即可保證二元差動繼電器可靠落下。

（5）檢查室內(nèi)25Hz 電源屏容量是否滿足要求及高壓脈沖上道后電流增加值（一個高壓脈沖區(qū)段功耗在60W 左右）。

4 軌道電路維護

4.1 日常維護

日常維護的主要目的是積累經(jīng)驗和及早發(fā)現(xiàn)故障。它所包含的檢查內(nèi)容為：

（1）全面檢查軌道電路接續(xù)線，連接線，各有關(guān)分支的跳線連結(jié)等是否良好，安裝有絕緣的地方必須絕緣良好。

（2）檢查高壓脈沖發(fā)碼器工作指示燈的狀態(tài)，工作時工作指示燈應(yīng)以固定頻率 3Hz/s 閃爍（180±5%次/分鐘或360±5%次/分鐘）。

（3）檢查軌道繼電器頭、尾線圈電壓擺動范圍（一般在45～55V 左右為最佳）。

注意軌道電路傳輸?shù)拿}沖頻率是否有規(guī)律、且頻率一致?？赏ㄟ^調(diào)閱微機監(jiān)測頭尾波有效值和頻率曲線來分析，對頭尾波有效值波動較大的區(qū)段進行原因查找。

（4）當(dāng)在干燥天氣時，做0.15? 無感電阻分路試驗確認(rèn)繼電器失磁。

記錄各部位測量數(shù)據(jù)：①發(fā)送器的電源電壓；②脈沖間隔周期；③發(fā)送端和接收端軌道峰值電壓；④軌道繼電器頭/尾線圈電壓；⑤抑制器和高壓脈沖抑制器的電壓；⑥測量時候的天氣。

將當(dāng)天測試記錄和前一天的測試記錄進行比較，若出現(xiàn)有不正常的變化，檢修人員應(yīng)尋找引起變化的原因，重點是應(yīng)檢查軌道電路部分。

4.2 故障處理

如若出現(xiàn)故障，要進行故障處理。故障處理時要注意以下幾點：需調(diào)整變壓器二次側(cè)電壓時，需斷開電源；要調(diào)整譯碼器端子時，電源必須斷開。

軌道電路故障，很難預(yù)測能引起故障的全部原因，一般按下列所述進行分析：

4.2.1 軌道電壓、脈沖間隔異常或手觸高壓脈沖發(fā)碼器溫度偏離正常值，應(yīng)檢查軌道電路的發(fā)送端設(shè)備，并查看鋼軌絕緣節(jié)。

4.2.2 軌道峰值電壓和脈沖間隔正常，發(fā)送準(zhǔn)確，應(yīng)檢查接受端設(shè)備。

4.2.3 為尋找軌道上的短路或者鋼軌上折斷，應(yīng)等距測量軌道間的峰值電壓，以便于判別故障地點。

4.2.4 由發(fā)送端異常顯示出的故障發(fā)生時，（1）如果脈沖間隔異常，每分鐘小于155 次/分和大于195 次/分。或脈沖間隔不穩(wěn)定、不規(guī)則，則應(yīng)該認(rèn)為脈沖間隔為異常，須更換發(fā)送器。

（2）如果軌道電壓出現(xiàn)異常，則應(yīng)檢查電源電壓，是否穩(wěn)定在規(guī)定范圍，然后檢查其空載運用電壓值，并與安裝試驗值進行對比，如果室內(nèi)各種電壓正常，則故障在軌道電路方面（絕緣節(jié)、短路、或在接受端等）。一般軌道電路測得的數(shù)值低于或者高于軌道電路日常數(shù)值最小值的20%，則應(yīng)該視為異常。

（3）如果脈沖間隔異常，可能是因為發(fā)碼器Ⅰ4、Ⅰ7未封連或未接在電路上時輸出虛電壓（時有時無），表示燈亮度和頻率不對。

（4）發(fā)碼器無輸出時，先檢查輸入、輸出及調(diào)整端子位置是否正確，再檢查電子板是否壓緊。

4.2.5 確定接受端的故障

接受設(shè)備的某些故障可以引起軌道電路改變，但它不會使脈沖間隔受到任何影響，根據(jù)下述情況，可以判定接收端的“軌道”電壓正常或者不正常。

正常的軌道電壓：測量繼電器線圈的電壓、電流。如果繼電器線圈上的U/I 不等于此線圈的電阻值，則繼電器必須更換。檢查故障，不是由于電纜或繼電器系統(tǒng)引起的故障，則繼電器端子電壓中有一個小于其通常記錄之?dāng)?shù)值，就應(yīng)更換接收器。

不正常的電壓，按順序斷開：①斷開接收端的接收口；②斷開扼流變壓器二次；③斷開扼流變壓器一次。每次操作后，測量“軌道”電壓，將其斷開后能使“軌道”電壓恢復(fù)到正常的元件，即為故障元件。

4.2.6 在軌道上確定的故障

（1）短路。從發(fā)送開始，使用脈沖峰值表，在鋼軌上進行分段測試，當(dāng)脈沖峰值表指示為零時，即為短路點。

（2）斷軌。在鋼軌上用脈沖峰值表分段測電壓，即可發(fā)現(xiàn)故障的部位。

（3）絕緣節(jié)。用脈沖峰值表檢查，如果絕緣節(jié)兩端的電壓Ux 小于軌道電路最大峰值電壓的1/4，則絕緣節(jié)必須更換。

（4）間歇故障。確定這類故障比較困難，除了上述的各種檢查之外，應(yīng)該找出這類間歇故障的某些局部條件之間的關(guān)系，諸如電源電壓的重大變化，循環(huán)出現(xiàn)的特點和位置、空氣條件等，特別要考慮牽引電流的影響。

使用脈沖峰值電壓表，測軌道脈沖的峰值電壓；

試電壓軌道上的臨時性交流電壓；

軌道繼電器線圈電壓，頭/尾伏。

當(dāng)軌道上出現(xiàn)交流電壓接近5V 和繼電器尾部線圈電壓增大時，則可能是牽引電流引起的不平衡，此時應(yīng)設(shè)法尋找其不平衡的根源。

5 結(jié)束語

通過采用高壓脈沖軌道電路對普速線路車站分路不良區(qū)段整治，采取以上現(xiàn)場實際使用維修方法，整治后設(shè)備運用穩(wěn)定，且軌道電路分路不良得到有效解決，效果明顯，并獲得了高壓脈沖軌道電路的維護經(jīng)驗。在今后設(shè)備使用維護中，還需不斷積累方法和經(jīng)驗，才能保證設(shè)備的運行穩(wěn)定。

[1] 鐵道部. 鐵路信號維護規(guī)則[M]. 北京: 中國鐵道出版社, 2010.

[2] 栗亮. 高壓脈沖軌道電路施工中應(yīng)該注意的若干問題[J]. 西鐵科技, 2011(2): 51-52.

[3] 趙軍. 高壓脈沖軌道電路的維護與故障處理[J]. 鐵道通信信號, 2012(8): 47-48.

[4] 鐵道部. 不對稱高壓脈沖軌道電路維護暫行標(biāo)準(zhǔn)(鐵運[2012] 312 號).