25 Hz相敏軌道電路站內(nèi)漏解鎖問題分析與研究

馬建忠

(中國鐵路西安局集團(tuán)有限公司寶雞電務(wù)段，陜西 寶雞 721000)

25 Hz相敏軌道電路廣泛應(yīng)用于站內(nèi)軌道電路制式，其運(yùn)用穩(wěn)定性和安全性均較高。但近年來，隨著鐵路的高速發(fā)展，鐵路機(jī)車裝備技術(shù)和線路基礎(chǔ)狀態(tài)均在不斷改善優(yōu)化，單機(jī)和軌道車運(yùn)行速度均在不斷提高，隨之而來的站內(nèi)軌道電路漏解鎖問題也在不斷增加。

1 25 Hz相敏軌道電路解鎖原理

為保證行車安全，進(jìn)路的正常解鎖必須滿足防護(hù)進(jìn)路信號(hào)機(jī)關(guān)閉和三點(diǎn)檢查的要求。三點(diǎn)檢查就是用相鄰的三個(gè)軌道區(qū)段作為解鎖檢查條件。一個(gè)區(qū)段的解鎖不僅要檢查車占用過并已出清本區(qū)段，還要檢查車占用過并已出清前一區(qū)段，且已進(jìn)入后一區(qū)段。

在6502電器集中聯(lián)鎖中，參與三點(diǎn)檢查的每段軌道電路需LXJ、LJ、DGJ等多個(gè)繼電器配合，相互配合記錄下相關(guān)信息狀態(tài)，從而為進(jìn)路內(nèi)軌道電路區(qū)段的正常解鎖提供條件。在計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖制式中，依據(jù)“站內(nèi)細(xì)則”并結(jié)合三點(diǎn)檢查，利用計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖軟件進(jìn)行正常進(jìn)路下軌道電路區(qū)段的解鎖，并增加了進(jìn)路的延遲解鎖條件等。以三個(gè)區(qū)段解鎖關(guān)系為例，站場區(qū)段示意如圖1所示。進(jìn)路中有IAG、1DG、7DG三個(gè)軌道區(qū)段，對(duì)IAG區(qū)段來說，當(dāng)IAG、1DG和IAG的前一個(gè)區(qū)段(即X3JG接近區(qū)段)都被車順序占用過，列車出清IAG區(qū)段后，IAG區(qū)段立即自動(dòng)解鎖；對(duì)1DG區(qū)段來說，當(dāng)IAG、1DG和7DG三個(gè)區(qū)段都被車順序占用過，列車出清1DG區(qū)段后，則1DG區(qū)段立即自動(dòng)解鎖；對(duì)7DG區(qū)段來說，證明1DG、7DG和7DG的下一個(gè)區(qū)段被列車順序占用過，列車出清7DG區(qū)段后，7DG區(qū)段立即自動(dòng)解鎖。

圖1 站場區(qū)段示意圖

可見，三點(diǎn)檢查的方法是根據(jù)本區(qū)段情況，并通過進(jìn)路中順序運(yùn)行的前一軌道區(qū)段占用和本軌道電路區(qū)段占用、前一軌道區(qū)段出清和本軌道區(qū)段占用、本軌道區(qū)段占用和后一軌道區(qū)段占用、本軌道區(qū)段出清和后一軌道區(qū)段占用的狀態(tài)、信號(hào)機(jī)關(guān)閉條件等的綜合判斷，作為是否解鎖本區(qū)段的判斷條件。

2 25 Hz相敏軌道電路漏解鎖成因分析

2.1 軌道電路不能可靠分路導(dǎo)致漏解鎖問題分析

造成25 Hz相敏軌道電漏解鎖的常見原因?yàn)椋阂驒C(jī)車撒沙、軌面生銹、軌面污染、軌道電壓調(diào)整不當(dāng)?shù)葘?dǎo)致軌道電路不能可靠分路，造成列車運(yùn)行過程中進(jìn)路上的軌道區(qū)段不能順序顯示邏輯占用關(guān)系，不滿足軌道電路“三點(diǎn)檢查”基本解鎖原理，從而導(dǎo)致軌道電路漏解鎖。

2.2 不同軌道電路制式、繼電器特性差異導(dǎo)致的漏解鎖問題分析

2.2.1 信號(hào)集中監(jiān)測回放分析

HXD3型機(jī)車運(yùn)行至某站下行線Ⅰ道，8時(shí)56分18秒開放下行IG通過信號(hào)，8時(shí)57分41秒列車完全進(jìn)入IG，8時(shí)58分04秒出清IG的同時(shí)占用20-34DG(正常情況下應(yīng)先占用IG→同時(shí)占用IG、20-34DG→出清IG、占用20-34DG)，不滿足三點(diǎn)檢查解鎖條件，8時(shí)58分08秒列車出清后進(jìn)路上的20-34DG、10-12DG、IBG遺留白光帶不解鎖。

現(xiàn)場繼電器動(dòng)作狀態(tài)顯示，8時(shí)58分01秒IGJ繼電器落下，20-34DGJ繼電器吸起，8時(shí)58分02秒IGJ吸起、20-34DGJ落下。即列車運(yùn)行過程中，未出現(xiàn)IGJ繼電器和20-34DGJ繼電器同時(shí)落下的狀態(tài)，不滿足三點(diǎn)檢查解鎖條件。

(1)機(jī)車運(yùn)行途中LKJ數(shù)據(jù)分析

調(diào)看LKJ數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，57201次(HXD3型機(jī)車)通過該站IG、20-34DG軌道區(qū)段時(shí)，機(jī)車運(yùn)行速度為141 km/h。

(2)站內(nèi)軌道電路采用25 Hz相敏軌道電路帶和JWXC-H310型軌道繼電器漏解鎖問題分析

該站采用JD-IA型微機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備，站內(nèi)軌道電路采用25 Hz相敏軌道電路，軌道電路室內(nèi)接收端設(shè)備采用JRJC1-70/240型二元二位繼電器和JWXC-H310型軌道繼電器。

(3)單機(jī)高速通過站內(nèi)時(shí)軌道電路漏解鎖問題分析

《普速鐵路信號(hào)維護(hù)規(guī)則(技術(shù)標(biāo)準(zhǔn))》11.2.10規(guī)定：JWXC-H310型繼電器在24 V時(shí)，緩放時(shí)間為(0.8±0.1) s，緩吸時(shí)間為(0.4±0.1) s；聯(lián)鎖機(jī)采集掃描周期約為0.2 s。

HXD3型機(jī)車車體長度為22 m，現(xiàn)場實(shí)際測量車體第一軸至最后一軸長度為14.7 m(軌道電路有效占用距離)。

機(jī)車運(yùn)行站場示意如圖2所示。當(dāng)機(jī)車占用出清IG區(qū)段后，IGJ繼電器最不利條件下0.3 s后吸起；機(jī)車進(jìn)入20-34DG區(qū)段后，20-34DGJ繼電器最不利條件下0.9 s后落下。HXD3型機(jī)車車體第一軸至最后一軸之間長度為14.7 m，最不利條件下，JWXC-H310型繼電器緩放緩吸配合時(shí)間為0.6 s。

圖2 機(jī)車運(yùn)行站場示意圖

聯(lián)鎖機(jī)掃描周期和軌道繼電器特性配合最不利情況下：

V1=L/T=L/(T2-T1+T3)=

14.7 m/(0.9-0.3+0.2)s=66.15 km/h

式中：L——機(jī)車有效占用軌道電路長度，取14.7 m；

T1——機(jī)車出清IG區(qū)段IGJ繼電器緩放吸起時(shí)間，取0.3 s；

T2——機(jī)車壓入20-34DG區(qū)段20-34DGJ繼電器緩放落下時(shí)間，取0.9 s；

T3——聯(lián)鎖機(jī)采集掃描周期時(shí)間，取0.2 s。

則V1可以看出，在考慮聯(lián)鎖機(jī)掃描周期和繼電特性最不利的情況下，若HXD3型單機(jī)運(yùn)行速度大于等于66.15 km/h，就可能出現(xiàn)因JWXC-H310型軌道繼電器緩放緩吸特性差異使列車順序先占用IG和20-34DG時(shí)能滿足三點(diǎn)檢查解鎖條件，從而導(dǎo)致列車出清后，進(jìn)路上軌道區(qū)段出現(xiàn)漏解鎖的問題。

不考慮聯(lián)鎖機(jī)掃描周期差異，在軌道繼電器時(shí)間特性配合最不利情況下：

V2=L/(T2-T1)=14.7/(0.9-0.3)=

88.2 km/h

可以看出，在不考慮聯(lián)鎖機(jī)掃描周期、繼電器特性最不利的情況下，若HXD3型單機(jī)運(yùn)行速度大于等于88.2 km/h，就可能出現(xiàn)因JWXC-H310型軌道繼電器緩放緩吸特性差異致使列車順序先占用IG和20-34DG時(shí)未能滿足三點(diǎn)檢查解鎖條件，從而導(dǎo)致列車出清后進(jìn)路上軌道區(qū)段出現(xiàn)漏解鎖的問題。

理論上，最有利情況下，當(dāng)機(jī)車占用出清IG區(qū)段后，IGJ繼電器0.5 s后吸起，機(jī)車進(jìn)入 20-34DG區(qū)段后，20-34DGJ繼電器0.7 s后落下，HXD3型機(jī)車車體第一軸至最后一軸之間長度為14.7 m，JWXC-H310型繼電器緩放緩吸配合時(shí)間為=0.2 s。

V3=L/(T2-T1)=14.7/(0.7-0.5)=

264.6 km/h

理論上，不考慮聯(lián)鎖機(jī)掃描周期，在繼電器特性最有利的情況下，當(dāng)機(jī)車有效占用軌道電路長度為14.7 m時(shí)，運(yùn)行速度大于等于264.6 km/h，就必然出現(xiàn)因JWXC-H310型軌道繼電器特性差異致軌道電路不能滿足三點(diǎn)檢查解鎖條件，從而導(dǎo)致列車出清后進(jìn)路上軌道區(qū)段出現(xiàn)漏解鎖的問題。

2.2.2 軌道車高速通過站內(nèi)時(shí)的漏解鎖問題分析

金鷹3型軌道車車體長度為14.06 m，車體第一軸至最后一軸之間長度約為7.0 m(軌道電路有效占用距離)。

當(dāng)軌道車占用出清IG區(qū)段后，IGJ繼電器最不利條件下0.3 s后吸起，軌道車進(jìn)入 20-34DG區(qū)段后，20-34DGJ繼電器最不利條件下0.9 s后落下，金鷹 3型軌道車車體第一軸至最后一軸之間長度為7.0 m，最不利條件下，JWXC-H310型繼電器緩放緩吸配合時(shí)間為0.6 s。

聯(lián)鎖機(jī)掃描周期和軌道繼電器特性差異最不利情況下：

V1=L/(T2-T1+T3)=7.0/(0.9-0.3+0.2)=

31.5 km/h

式中：L——機(jī)車有效占用軌道電路長度，取7.0 m；

T1——機(jī)車出清20-34DG區(qū)段20-34DGJ繼電器緩吸時(shí)間，取0.3 s；

T2——機(jī)車壓入IG區(qū)段IGJ繼電器緩落時(shí)間，取0.9 s；

T3——聯(lián)鎖機(jī)采集掃描周期時(shí)間，取0.2 s。

可以看出，在考慮聯(lián)鎖機(jī)掃描周期和繼電器特性最不利的情況下，若金鷹3型軌道車運(yùn)行速度大于等于31.5 km/h，就可能出現(xiàn)因軌道繼電器緩放緩吸特性差異致使列車順序先占用IG和20-34DG時(shí)不能滿足三點(diǎn)檢查解鎖條件，從而導(dǎo)致列車出清后進(jìn)路上軌道區(qū)段出現(xiàn)漏解鎖的問題。

不考慮聯(lián)鎖機(jī)掃描周期差異，在軌道繼電器特性差異配合最不利情況下：

V2=L/(T2-T1)=14.7/(0.9-0.3)=42 km/h

可以看出，在不考慮聯(lián)鎖機(jī)掃描周期，在繼電器特性最不利的情況下，若金鷹3型軌道車運(yùn)行速度大于等于42 km/h，就可能出現(xiàn)因軌道繼電器緩放緩吸特性差異致使列車順序先占用IG和20-34DG時(shí)不能滿足三點(diǎn)檢查解鎖條件，從而導(dǎo)致列車出清后進(jìn)路上軌道區(qū)段出現(xiàn)漏解鎖的問題。

最有利的情況下，當(dāng)軌道車占用出清IG區(qū)段后，IGJ繼電器最不利條件下0.5 s后吸起，軌道車進(jìn)入20-34DG區(qū)段后，20-34DGJ繼電器0.7 s后落下，金鷹3型軌道車車體第一軸至最后一軸之間長度為7.0 m，JWXC-H310型繼電器緩放緩吸配合時(shí)間為0.2 s。

V3=L/(T2-T1)=7/(0.7-0.5)=126 km/h

理論上，不考慮聯(lián)鎖機(jī)掃描周期，最有利的情況下，當(dāng)軌道車有效占用軌道電路長度為7.0 m，運(yùn)行速度大于等于126 km/h時(shí)，就必然會(huì)出現(xiàn)因 JWXC-H310型軌道繼電器特性差異致使軌道電路不能滿足三點(diǎn)檢查解鎖條件，從而導(dǎo)致軌道車出清后進(jìn)路上軌道區(qū)段出現(xiàn)漏解鎖的問題。

2.2.3 ZPW-2000型軌道電路與25 Hz相敏軌道電路相結(jié)合漏解鎖問題分析

ZPW-2000K軌道電路接收器的吸起延時(shí)為 2.3 ～2.8 s，落下延時(shí)小于等于 2 s，微電子相敏接收器的應(yīng)變時(shí)間小于0.5 s。目前，部分高鐵站存在正線采用ZPW-2000K制式站內(nèi)軌道電路，側(cè)線為 25 Hz相敏軌道電路采用微電子相敏接收器帶JWXC-1700型繼電器的制式，在其側(cè)線接車、發(fā)車時(shí)存在結(jié)合部分，如圖3所示。

圖3 高鐵站場機(jī)車運(yùn)行示意圖

側(cè)線允許列車運(yùn)行速度一般可為80 km/h,以金鷹3型軌道車為例分析，軌道車車體長度為14.06 m，車體第一軸至最后一軸之間長度約為7.0 m(軌道電路有效占用距離)。當(dāng)排列了下行側(cè)線通過進(jìn)路時(shí)，軌道車進(jìn)站順序壓入最后一個(gè)正線區(qū)段(ZPW-2000A制式)，側(cè)線銜接區(qū)段為25 Hz相敏軌道電路采用微電子相敏接收器帶JWXC-1700型繼電器的制式，此時(shí)易導(dǎo)致因軌道電路不滿足三點(diǎn)檢查而發(fā)生的漏解鎖問題。

以列車側(cè)線按80 km/h的速度通過4G為例，側(cè)線17DG、19DG、29DG均為25 Hz相敏軌道電路采用微電子相敏接收器帶JWXC-1700型繼電器的制式。正線13DG區(qū)段為ZPW-2000K型軌道電路制式，列車側(cè)線通過出清17DG區(qū)段后，25 Hz軌道電路微電子相敏接收器應(yīng)變時(shí)間小于0.5 s，最不利條件下，取出清后應(yīng)變時(shí)間T1為0.01 s，列車壓入13DG區(qū)段后最大落下延時(shí)T2為2.0 s，聯(lián)鎖機(jī)采集掃描周期時(shí)間T3為0.2 s。即當(dāng)列車出清17DG區(qū)段后，0.01 s后17DG區(qū)段軌道繼電器吸起，列車壓入13DG區(qū)段后，2.0 s后13DG區(qū)段軌道繼電器落下列車，按 80 km/h的運(yùn)行速度，則需共同占用17DG、13DG區(qū)段的長度：

L1=V×(T2-T1+T3)=80 km/h×(2.0-0.01+0.2)s=48.67m

由上可知，當(dāng)有效占用軌道區(qū)段的列車長度小于L1，即48.67 m時(shí)，在最不利的條件下，聯(lián)鎖機(jī)就會(huì)采集到17DG、13DG兩個(gè)相鄰區(qū)段共同出清的情況，從而導(dǎo)致軌道電路漏解鎖問題發(fā)生。

根據(jù) “不對(duì)稱高壓脈沖軌道電路暫行技術(shù)條件”規(guī)定，不對(duì)稱高壓脈沖軌道電路接收設(shè)備的吸起時(shí)間為2～2.5 s，落下時(shí)間為1～1.5 s。按最不利條件計(jì)算，吸起時(shí)間取2.5 s，落下時(shí)間取1.5 s，在與25 Hz相敏軌道電路結(jié)合時(shí)，同樣易出現(xiàn)因電特性參數(shù)差異導(dǎo)致的漏解鎖現(xiàn)象。

3 解決方案

(1)軌道電路不能可靠分路導(dǎo)致的漏解鎖問題的解決方案

一是對(duì)站內(nèi)軌道電路進(jìn)行標(biāo)調(diào)，精細(xì)化維護(hù)。通過分析歷年的軌道電路漏泄值和軌道電路調(diào)整表，盡可能將軌道電路調(diào)整值調(diào)整至中下限；二是針對(duì)既有站軌道電路分路的不良情況，充分結(jié)合運(yùn)用情況進(jìn)行調(diào)研統(tǒng)計(jì)分析，分類施策，以解決問題為前提，在充分考慮施工改造成本、便利性、安全性的前提下制訂具體方案：①針對(duì)每天有列車或調(diào)車通過的區(qū)段，可通過采用軌道電路受端加裝4.4 Ω及以上電阻，同時(shí)在將調(diào)整值調(diào)至中下限的前提下，提高軌到電路送電端電壓，實(shí)際上提高了軌面電壓，提升了軌面擊穿能力，有效提高了軌道電路的分路靈敏度，減少了漏解鎖問題的發(fā)生；②針對(duì)每周有列車通過的軌道區(qū)段，建議將25 Hz相敏軌道電路進(jìn)行3 V化改造，此種方式改造作業(yè)難度低，修改配線少，只進(jìn)行室外設(shè)備的更換改造，室內(nèi)設(shè)備維持不變，改造成本低，且能解決問題；③針對(duì)每月有列車通過的區(qū)段，建議采用不對(duì)稱高壓脈沖制式進(jìn)行25 Hz相敏軌道電路的改造，此種改造方式作業(yè)難度相對(duì)較大，修改配線多，需進(jìn)行室內(nèi)電路的修改和室外設(shè)備的更換改造，改造成本高，但其解決分路不良的效果好，改造后軌面電壓高，軌面擊穿能力強(qiáng)；④針對(duì)連續(xù)一個(gè)月以上無列車通過的區(qū)段，建議納入分路不良建檔區(qū)段管理，做好日常管理工作，或采取噴涂、熔敷堆焊的方式予以解決。

(2)高鐵站內(nèi)側(cè)線軌道電路漏解鎖問題分析解決方案

目前，部分高鐵站存在站內(nèi)側(cè)線軌道電路使用 25 Hz相敏軌道電路的情況。實(shí)際運(yùn)營中，由于高鐵站內(nèi)天窗均在夜間且時(shí)間一般大于5 h或開通初期運(yùn)行列車較少，導(dǎo)致雨天易出現(xiàn)因瞬間不能可靠分路，造成軌道繼電器抖動(dòng)引起ATP輸出B7制動(dòng)，從而導(dǎo)致停車的問題。因高速鐵路改造難度大，一般采用 3 V化改造方式來提高軌道電路的分路靈敏度，減少此類問題的發(fā)生。故建議高速鐵路區(qū)段站內(nèi)軌道電路全站采用連續(xù)式ZPW-2000K型軌道電路，或高壓脈沖軌道電路，為后期的安全可靠運(yùn)營提高源頭保障。

(3)繼電器特性差異導(dǎo)致的漏解鎖問題解決方案

①針對(duì)新大修站，建議25 Hz相敏軌道電路接收端設(shè)備不再采用JRJC1-70/240型二元二位繼電器帶JWXC-H310型軌道繼電器的制式，而采用靈敏度更高的相敏電子接收器帶JWXC-1700型軌道繼電器的制式；②針對(duì)運(yùn)用不頻繁的站場，建議全站站內(nèi)軌道電路采用不對(duì)稱高壓脈沖制式的軌道電路，既能改善軌道電路分路不良的問題，又能有效解決繼電器特性差異導(dǎo)致的漏解鎖問題；③針對(duì)目前站內(nèi) 25 Hz相敏軌道電路接收端設(shè)備已采用JRJC1-70/240型二元二位繼電器帶JWXC-H310型軌道繼電器的制式的既有站，可通過在JWXC-H310型軌道復(fù)示繼電器(GJF)線圈上增加RC的方式，改變其緩吸時(shí)間，降低單機(jī)高速通過站內(nèi)時(shí)漏解鎖問題的發(fā)生。

4 結(jié)束語

綜上所述，造成25 Hz相敏軌道電路漏解鎖的問題主要分為兩類：一類是由于軌道電路不能可靠分路致使軌道電路占用不符合“三點(diǎn)檢查”順序占用關(guān)系而導(dǎo)致的漏解鎖問題；另一類是既有站內(nèi)軌道電路制式不同，使用的軌道繼電器特性存在差異導(dǎo)致的漏解鎖問題。隨著鐵路機(jī)車裝備水平的提高，機(jī)車允許運(yùn)行速度在不斷提高，線路質(zhì)量不斷提高，線路基礎(chǔ)運(yùn)行允許速度不斷提高，進(jìn)而導(dǎo)致單機(jī)通過站內(nèi)的運(yùn)行速度不斷提高。但因既有站內(nèi)軌道電路接收端設(shè)備不變，其緩放緩吸的特性差異導(dǎo)致的漏解鎖問題將更加普遍，筆者針對(duì)以上兩類問題分類提出了解決方案和建議，只有在對(duì)不同的軌道電路區(qū)段運(yùn)用狀況進(jìn)行充分調(diào)查分析，再考慮調(diào)整維護(hù)狀態(tài)、改造成本等綜合因素的情況下，選擇采取最佳方式予以改造調(diào)整，方能有效減少單機(jī)高速通過站內(nèi)時(shí)軌道電路漏解鎖故障的發(fā)生，最大限度地保障正常的運(yùn)輸秩序。