電子監(jiān)控盒解決分路不良問題的原理及效果

王曉娟

摘? 要：近年來，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會(huì)對(duì)煤、電等能源的需求日益增加。大秦線重載鐵路擔(dān)任著巨大的煤炭運(yùn)輸任務(wù)，而穩(wěn)定良好的設(shè)備性能狀態(tài)是高密度、高重載運(yùn)輸?shù)那疤?。其中，軌道電路中分路不良現(xiàn)象會(huì)嚴(yán)重地威脅行車安全，是影響運(yùn)輸任務(wù)完成的因素之一。文章主要結(jié)合現(xiàn)有解決方式加裝電子監(jiān)控盒的原理及應(yīng)用效果進(jìn)行闡述分析。

關(guān)鍵詞：大秦線;分路不良;監(jiān)控盒;靈敏度

中圖分類號(hào)：U284.2? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）23-0082-02

Abstract： In recent years， with the rapid development of the national economy， the social demand for coal， electricity and other energy is increasing. The heavy haul railway of Datong-Qinhuangdao Line is responsible for the huge task of coal transportation， and the stable and good performance state of equipment is the premise of high density and heavy haul transportation. Among them， the bad shunt phenomenon in the track circuit will seriously threaten the driving safety， which is one of the factors that affect the completion of the transportation task. This paper mainly expounds and analyzes the principle and application effect of adding electronic monitoring box to the existing solutions.

Keywords： Datong-Qinhuangdao Line; poor shunt; monitoring box; sensitivity

前言

大秦線的終點(diǎn)柳村南二場(chǎng)由于特殊的地理位置環(huán)境，受到海洋氣候的影響，其濕度會(huì)相對(duì)較大。在這種情況下，鋼軌很容易生銹，尤其那些長(zhǎng)期不走車的區(qū)段，以及由于繁重的卸煤任務(wù)造成軌面煤塵污染嚴(yán)重，從而致使柳村南二場(chǎng)編發(fā)場(chǎng)環(huán)線出口岔區(qū)大部分軌道區(qū)段，在進(jìn)行單機(jī)調(diào)車作業(yè)或空車牽出作業(yè)時(shí)，輪對(duì)壓上軌面后出現(xiàn)“壓不紅”或“閃紅”現(xiàn)象，也就是軌道區(qū)段分路不良不能使受電端軌道繼電器（GJ）可靠落下。這一問題給行車安全造成極大的安全隱患?，F(xiàn)場(chǎng)電務(wù)人員經(jīng)過不斷地研究和試驗(yàn)其他克服分路不良的方法，最終決定對(duì)這些區(qū)段實(shí)施加裝電子監(jiān)控盒的方案，實(shí)施后獲得預(yù)期的良好效果。

1 軌道電路基本原理及分路不良狀態(tài)分析

1.1 軌道電路基本電路原理

本站均采用97型25Hz相敏軌道電路。以一送一受軌道區(qū)段為例，其工作原理如下：室內(nèi)電源屏提供25Hz、220V軌道電源，通過電纜送向室外，經(jīng)由送電端設(shè)備送至鋼軌線路，檢查軌面狀態(tài)后經(jīng)由受電端設(shè)備、電纜線路，送回至室內(nèi)交流二元軌道繼電器（GJ）的軌道線圈。同時(shí)電源屏提供25Hz、110V局部電源送至交流二元軌道繼電器（GJ）的局部線圈，當(dāng)GJ的軌道線圈和局部線圈所得電源滿足規(guī)定的頻率、相位和電壓要求時(shí)，GJ吸起;反之GJ落下。

1.2 軌道電路的狀態(tài)

軌道電路有調(diào)整和分路兩個(gè)狀態(tài)，通俗講就是軌道電路的空閑和占用，能夠直觀的反映出列車運(yùn)行情況。而當(dāng)軌道電路軌面因?yàn)樯P或煤塵污染等一些不良導(dǎo)電物影響，造成列車占用軌道區(qū)段時(shí)控制臺(tái)無紅光帶顯示，即控制該軌道區(qū)段的軌道繼電器不能正常落下（GJ↓），無法實(shí)時(shí)顯示正確的列車運(yùn)行狀況，造成信號(hào)聯(lián)鎖失效。這種現(xiàn)象稱為分路不良，會(huì)給行車人員錯(cuò)誤的信息，導(dǎo)致嚴(yán)重的行車事故。因此，為了解決這一難題，現(xiàn)場(chǎng)電務(wù)作業(yè)人員經(jīng)過比對(duì)各種試驗(yàn)的方法，最后判定加裝監(jiān)控盒是比較可行、可靠的方法。

2 電子監(jiān)控盒

2.1 電子監(jiān)控盒的作用

在不改變?cè)熊壍离娐氛{(diào)整狀態(tài)工作特性的前提下，電子監(jiān)控盒的功能是大幅度提高軌道電路的分路靈敏度。適時(shí)采集軌道電壓變化的信息（如列車在進(jìn)入和出清軌道區(qū)段瞬間單個(gè)輪對(duì)分路的分路殘壓）并對(duì)軌道電路電壓下降速率和下降幅度進(jìn)行檢測(cè)、運(yùn)算、判斷，從而致使軌道繼電器落下或吸起，解決了軌道電路因生銹、漏泄、污染而造成的分路不良，有單機(jī)調(diào)車作業(yè)或空車牽出作業(yè)時(shí)，能夠在一定的軌道電壓變化范圍內(nèi)正常顯示紅光帶，以便給車務(wù)行車人員正確的軌道占用或空閑信息指示。

2.2 電子監(jiān)控盒工作原理

HZJ-25智能監(jiān)控裝置（文中簡(jiǎn)稱電子監(jiān)控盒）適用于各種配置的25周相敏軌道電路（文中以97型軌道電路為例）。電子監(jiān)控盒裝置由電源模塊、監(jiān)控模塊、通信模塊及安裝機(jī)籠四部分組成。其中監(jiān)控模塊為核心重要部分，它的控制電路由隔離采樣-信號(hào)放大-數(shù)字濾波和智能判斷-動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)-控制繼電器和通信單元等組成。

隔離采樣部分通過兩路高阻輸入加隔離在軌道電壓輸入端分流約0.25毫安*2的電流，形成兩路交流輸入信號(hào);每一路輸入信號(hào)經(jīng)兩路運(yùn)算放大后輸入對(duì)應(yīng)的單片機(jī)。單片機(jī)對(duì)兩路輸入信號(hào)分別進(jìn)行數(shù)字濾波后提取25Hz電壓信號(hào)，進(jìn)行智能邏輯判斷，經(jīng)檢驗(yàn)兩路結(jié)果一致，確認(rèn)需控制接通時(shí)，輸出脈沖信號(hào)。脈沖信號(hào)經(jīng)動(dòng)態(tài)放大后，驅(qū)動(dòng)控制繼電器吸起，通過控制回路接通軌道繼電器的勵(lì)磁電路。否則，單片機(jī)停止輸出脈沖信號(hào)，控制繼電器落下，切斷軌道繼電器勵(lì)磁電路（監(jiān)控盒加裝電路示意圖如圖1所示）。為了確保系統(tǒng)工作的穩(wěn)定可靠，監(jiān)控電路采用雙套熱備冗余的結(jié)構(gòu)（含電源部分），其中一組電路故障，不影響軌道電路的正常工作，并通過通信單元向通信模塊提供報(bào)警。

監(jiān)控模塊內(nèi)的通信單元由獨(dú)立的通信單片機(jī)負(fù)責(zé)采集兩套監(jiān)控電路的工作狀況及故障、軌道電壓變化和分路殘壓、復(fù)位鍵使用等信息，之后傳送給通信模塊，同時(shí)通過檢測(cè)燈反映監(jiān)控模塊的工作狀況。

監(jiān)控模塊接背面接配線的端子共有14個(gè)。其中監(jiān)控模塊對(duì)外提供兩組控制接點(diǎn)，只有第一組用于控制軌道繼電器，也就是其后面接線端子的5、4號(hào)端子，其余端子主要作為分路靈敏度檔位調(diào)整。

監(jiān)控模塊配置有2個(gè)固定門檻檔位和四個(gè)浮動(dòng)門檻檔位，能提供6種不同的分路靈敏度，供現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員根據(jù)不同的需要自行選擇，在固定門檻和浮動(dòng)門檻的設(shè)置端子上配置不同連線來實(shí)現(xiàn)。但是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，軌道電路分路不良區(qū)段加裝監(jiān)控盒，監(jiān)控盒均設(shè)置為浮動(dòng)模式的最靈敏度檔位，即0.5S內(nèi)電壓突降大于2V，軌道繼電器落下。而軌道繼電器吸起的條件，需要軌道調(diào)整電壓恢復(fù)至大于（存儲(chǔ)值-1）V且大于15V。存儲(chǔ)值為電子監(jiān)控盒由接通狀態(tài)轉(zhuǎn)為切斷狀態(tài)前5分鐘的軌道電壓加權(quán)平均值。

監(jiān)控模塊電路板上設(shè)有一個(gè)地址碼編碼開關(guān)（8位），使用中的監(jiān)控模塊，需根據(jù)該模塊在組匣上插入的插槽序號(hào)設(shè)置地址碼。編碼開關(guān)按照二進(jìn)制數(shù)字設(shè)置，插入第幾號(hào)插槽，監(jiān)控模塊的編碼開關(guān)就按照二進(jìn)制換算設(shè)置。例如：插入第14號(hào)插槽的監(jiān)控模塊的編碼開關(guān)就設(shè)置為14（01110000），編碼開關(guān)上撥為0，下?lián)転?。

2.3 電子監(jiān)控盒故障處理

如因監(jiān)控盒非正常切斷（或不能恢復(fù)）造成軌道電路“紅光帶”， 監(jiān)控盒上設(shè)有人工復(fù)位鍵，必須進(jìn)行監(jiān)控盒指示燈確認(rèn)為紅燈且軌道回樓電壓高于15V后，按壓復(fù)位鍵。按壓復(fù)位鍵屬于非正常辦理，必須在確認(rèn)該軌道區(qū)段空閑并且軌道電壓大于15V的前提下，用針棍觸壓復(fù)位鍵，大約1S后松開，可使監(jiān)控電路由切斷狀態(tài)“紅燈”轉(zhuǎn)變?yōu)榻油顟B(tài)“綠燈”閃爍。

按壓復(fù)位鍵屬于使用非正常手段迫使監(jiān)控盒由切斷狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榻油顟B(tài)，為防止軌道電路錯(cuò)誤恢復(fù)，作業(yè)人員必須在確認(rèn)軌道區(qū)段空閑時(shí)方可操作，以確保行車安全。

加裝監(jiān)控裝置后，大幅度提高了軌道電路的分路靈敏度，軌道電壓突降一定比例，就確認(rèn)為軌道分路狀態(tài);或者列車出清后軌道電壓不能恢復(fù)到切斷前調(diào)整電壓的一定比例，監(jiān)控模塊就無法正常恢復(fù)接通。所以，必須加強(qiáng)對(duì)軌道絕緣和其他可能造成軌道電壓突變的設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，確保設(shè)備正常完好，確保軌道調(diào)整電壓不因現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備不良等原因發(fā)生突變，造成紅光帶故障。

當(dāng)軌道區(qū)段空閑時(shí)出現(xiàn)“紅光帶”，應(yīng)測(cè)量當(dāng)前的軌道電壓，且通過室外有關(guān)記錄以及通過微機(jī)監(jiān)測(cè)查看軌道電壓日曲線，判斷軌道電壓是否發(fā)生突降，分析查找造成軌道電壓突降的原因。

當(dāng)發(fā)生列車出清軌道區(qū)段后“紅光帶”不消失的故障時(shí)，應(yīng)確認(rèn)當(dāng)前的軌道電壓是否達(dá)到15V，并通過微機(jī)監(jiān)測(cè)查看軌道電壓日曲線比較當(dāng)前的軌道電壓是否滿足監(jiān)控盒恢復(fù)接通的要求，分析查找故障原因所在。

3 實(shí)施后的案列分析效果

以柳南二場(chǎng)編發(fā)場(chǎng)II11GF為例，冬季掃煤區(qū)段，雨雪天氣嚴(yán)重漏泄區(qū)段，單機(jī)壓上后軌道電壓實(shí)時(shí)曲線（如圖2所示）。單機(jī)調(diào)車作業(yè)會(huì)有閃紅或丟車現(xiàn)象，給行車人員帶來極大的困擾，加裝電子監(jiān)控盒之后，提高了軌道區(qū)段的靈敏度，科學(xué)、合理的處理“分路不良”與“紅光帶”的矛盾。

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