鐵路信號軌道電路介紹及故障分析

劉瑩

【摘要】? ? 鐵路機車能夠保持穩(wěn)定運行依靠的是完整的運行控制傳輸系統(tǒng)，而在其中鐵路信號軌道電路扮演著極其重要的角色，它能隨時監(jiān)控車輛的運行軌跡和狀態(tài)，因此避免鐵路信號軌道電路發(fā)生故障是極為重要的工作。鐵路信號軌道電路的作用是檢查車輛是否占用了某一區(qū)段的線路，以及鋼軌的完整性，然后將檢查的信號向機車傳傳輸，以此為機車運行提供必要的信號支持。因此軌道電路保持穩(wěn)定狀態(tài)就顯得尤為重要，但在日常運行當中，鐵路信號軌道電路的故障問題比較容易出現(xiàn)，及時分析并排除故障是保證列車安全運行的關(guān)鍵?；诖耍疚膶﹁F路信號軌道電路做了簡要介紹，同時分析了一些常見的故障及相應處理辦法，以期能夠有效提升鐵路運行的安全性。

【關(guān)鍵詞】? ? 鐵路信號軌道電路? ? 工作原理? ?處理辦法

引言：

列車在軌道上運行時，軌道電路會不斷采集列車的運行信息，并將其反饋給控制中心，然后由控制中心分析當前列車的運行狀態(tài)，從而判斷列車運行是否安全，并為列車的運行提供信號支持。因此，一旦軌道電路出現(xiàn)故障，那么列車將無法及時得到數(shù)據(jù)反饋，這樣就會造成其他的安全隱患。為了避免類似故障，需要詳細了解鐵路信號軌道電路，并掌握各種故障出現(xiàn)的原因，接下來才能有效解決。

一、鐵路信號軌道電路介紹

1.1鐵路信號軌道電路的作用

2016年1月1日，國家鐵路局頒布了《中華人民共和國鐵道行業(yè)標準》，其中對鐵道信號軌道電路的作用做出了以下解釋，“鐵路信號軌道電路可以將鋼軌作為傳遞信息的載體，然后檢查不同區(qū)段鐵路是否被占用，以及區(qū)段鋼軌的健康狀況，以此為列車運行提供信號支持，并確保列車運行的安全性?！辫F路線路和軌道電路可依據(jù)電氣或者機械絕緣節(jié)的方式區(qū)分軌道電路的不同區(qū)段，判斷軌道電路是否處在正常占用、故障占用、失去分路、出清等狀態(tài)，同時結(jié)合軌道電路工作狀態(tài)以及相應技術(shù)手段判斷站內(nèi)的電碼化區(qū)段和自動閉塞區(qū)間，這樣軌道電路區(qū)段目前的實際狀況就可得到真實反映。

1.2鐵路信號軌道電路的組成

鐵道信號軌道電路有導體、鋼軌、絕緣送電端設備、受電端設備等部分組成。其中鋼軌連接線、25Hz軌道、扼流連接線、ZPW-2000A軌道調(diào)諧引接線等構(gòu)成了導體。鋼軌絕緣的方式有機械絕緣和電氣絕緣兩種，其中應用機械結(jié)緣的是25Hz相敏軌道電路，應用電氣絕緣的是ZPW-2000A型軌道電路，這里有一點需要注意，一般在接近站內(nèi)的區(qū)段使用的都是機械絕緣，比如站內(nèi)一離去區(qū)段和三接近區(qū)段。軌道電源、變壓器、熔斷器以及防雷設施等都是送電端設備。扼流變壓器、軌道變壓器、限流電阻、防雷設施、繼電器等都是受電端設備。

二、鐵路信號軌道電路的工作原理

2.1 25Hz相敏軌道電路

這種軌道電路在工作過程中使用特制的25Hz電壓頻率，其不同于50Hz的供電牽引電壓頻率，以此區(qū)分頻率不同的軌道電源和供電牽引電源，這樣可有效避免電路被干擾，保證了電路的穩(wěn)定運行。軌道電源以及局部110伏電源都來自于25Hz相敏軌道電路的電源屏，其中局部110伏電源直接向二元二位繼電器供電，軌道電源向分線盤供電，然后由分線盤輸送到XB箱盒，再流經(jīng)軌道變壓器和扼流變壓器，最后經(jīng)過降壓電阻和限流電阻到達鋼軌端，經(jīng)鋼軌端接受電流信號以后，可以通過扼流變壓器和軌道變壓器升壓，隨后將電源信號傳回到分線盤，最后再流向二元二位繼電器。這樣便完成了一次信號的傳輸和反饋，而電流若想能夠在軌道電源和軌道之間正常流動，其以下幾個條件必須具備：第一是110伏的局部電壓必須能夠正常工作，第二是軌道電壓需要保持在15伏以上，而且信號正常。第三是局部電壓、相敏軌道電壓角度保持超前，應為90度。只有滿足這三個條件軌道電路才能正常運行，也就可以獲取軌道當前的實際情況，進而判斷二元二位繼電器的工作狀態(tài)，如果被吸起，那么證明當前的區(qū)段無車占用，且能夠正常運行，如果二元二位繼電器落下，則表示當前區(qū)段被占用。

2.2 ZPW-2000A型無絕緣移頻自動閉塞軌道電路

這種軌道電路相較于25Hz相敏軌道電路很大不同，其具備兩個主要構(gòu)成部分，分別為主軌道電路和29m調(diào)諧區(qū)小軌道電路。其中在區(qū)間電路上一般采用的絕緣方式為電氣絕緣，主站一離去和三接近區(qū)所使用的絕緣方式為機械絕緣。這種電路發(fā)送的移頻電壓信號首先經(jīng)過站內(nèi)防雷設備、衰耗器、電纜模擬網(wǎng)絡盤等，當傳輸?shù)绞彝獾陌l(fā)送設備后，由室外發(fā)送設備匹配變壓器以及調(diào)節(jié)單元，最后將移頻電壓信號傳輸?shù)街鬈壍篮托≤壍?。當區(qū)段的接收設備接收到移頻電壓信號以后，可以通過電纜將移頻電壓信號向室內(nèi)的接收器進行傳輸，而小軌道接受的信號可以向下一個區(qū)段的接收器傳輸，然后由下一個接收器再繼續(xù)向下傳輸，同時當下一個區(qū)段的接收器接收到信號以后，可對信息進行處理然后再傳回上一個區(qū)段的接收器。也就是說，同一個區(qū)段的接收器既要向上一個區(qū)段傳輸信息，同時也要向下一個區(qū)段傳輸信息，這樣就形成了信號在不同區(qū)段之間的循環(huán)往復，如果信息能夠在不同區(qū)段之間正常傳輸，那么表示區(qū)段可保持正常運行，否則就證明該區(qū)段出現(xiàn)了故障，無法正常使用。

三、鐵路線和軌道電路特點及故障處理辦法

3.1 25Hz相敏軌道電路

以25Hz相敏軌道電路為例，其具備的特點如下：第一，運行穩(wěn)定，25Hz相敏軌道十分可靠，這是因為其具備兩個特點就是可靠的相位選擇和頻率選擇，可為軌道提供保護，促進軌道的安全運行。第二，傳輸穩(wěn)定，25Hz相敏軌道的傳輸性能比較優(yōu)秀，這是因為這種軌道不考慮牽引電流大小，不受工頻電流的影響，可以連續(xù)輸出電壓信號，避免繼電器出現(xiàn)錯誤運行，這樣繼電器所傳回的信號就更加準確，相較于其他頻率的軌道，25H相敏軌道受道砟電阻影響較小，如果外界條件相同，可以有效提升電路傳輸特性，并且軌道電路的維修期還可得到有效延長，減輕了維修工作的壓力。第三，頻率穩(wěn)定，25Hz相明軌道的頻率比較穩(wěn)固，這種軌道的設計原理源自于50Hz相敏軌道，而50Hz相敏軌道其穩(wěn)定性非常高，可以在恒定的頻率下保持連續(xù)工作狀態(tài)，因此25Hz下面軌道也可以保持穩(wěn)定運行。第四，相位固定，25Hz相敏軌道可以將相位集中，這是因為這種軌道工作時的電壓差為90度，因此可有效調(diào)節(jié)電路相位，并且可以將相位集中后進行統(tǒng)一調(diào)節(jié)。第五，定向傳輸，相較于其他頻率的軌道，25Hz相鄰軌道不可逆，因為室內(nèi)獨立分頻器供電控制著軌道的繼電器局部線圈，因此軌道繼電器沒有連接到鋼軌和軌道分頻器，其中的電源信號不流經(jīng)室外電纜，在運行過程中50Hz的干擾電壓不會對其產(chǎn)生任何影響，這樣繼電器就不會產(chǎn)生錯誤電流，進而出現(xiàn)不正常的工作狀態(tài)，而且反饋的信號也會更加準確。

以上特點決定了25Hz相鄰軌道在鐵路運行中的作用重要性，因此接下來主要分析25Hz相鄰軌道的故障以及相應的處理辦法。

3.2 25Hz相敏軌道故障處理辦法

1.軌道電路故障和處理辦法

軌道電路故障分析：25Hz相敏軌道電路導致電路故障的原因主要有以下三點：

第一是鋼軌折斷，受鋼軌折斷影響，軌道電路在折斷區(qū)域院會出現(xiàn)空閑紅光帶，而鋼軌折斷通常是受天氣影響，也就是說當空氣溫度特別低時，鋼軌的脆性會有所提升，此時小半徑曲線（小于500米半徑）如果遭受外力就很容易折斷，進而導致紅光帶一直出現(xiàn)。這種問題很容易被發(fā)現(xiàn)，而且可明確具體的區(qū)域，經(jīng)過及時處理即可排除故障。但另外一種鋼軌折斷的情況是，現(xiàn)場時間為春季或初冬季節(jié)，或者折斷環(huán)境位與大橋位置或隧道內(nèi)，就會出現(xiàn)折斷處還有少部分連接的情況，而在這種情況下并不會出現(xiàn)穩(wěn)定的紅光帶，因此當信號傳遞卻發(fā)生了異常，工作人員無法通過紅光帶的反應及時確定故障區(qū)域，導致不能迅速將故障排除。

第二是絕緣接頭故障，如果絕緣接頭的接觸不良就會很容易導致這一故障發(fā)生，基本講這一故障問題都發(fā)生在一側(cè)，而且一側(cè)的接觸不良會引發(fā)另一側(cè)的短路。如果絕緣接頭處在極性交叉處，那么短路問題也比較容易出現(xiàn)，這兩種短的問題都會產(chǎn)生空閑紅光帶。還有就是接頭部位部分機械絕緣部分絕緣件表面由于長時間裸漏造成鐵的氧化物（鐵銹）附著造成短路形成紅光帶。

第三是25Hz如果位于站臺、道口以及受環(huán)境影響積水道床或污染嚴重的軌道區(qū)段，由于道床泄流較大容易造成機車回流通過該區(qū)段時工頻電流在傳輸過程中形成迷流，造成繼電器誤動和閃紅光帶出現(xiàn)。

第四是軌道電路因為不可抗拒的自然災害（雷擊、機車拉弧等）或者其他因素所導致的短路和設備故障，這些故障一般不發(fā)生在軌道電路的關(guān)鍵位置，但同樣會干擾線路正常運行，并導致空閑時紅光帶的產(chǎn)生。

關(guān)于上述軌道電路故障處理辦法如下：第一，嚴格按照《鐵路信號維護規(guī)則》做好軌道電路的日常巡視維護管理工作。相關(guān)工作人員要定期針對軌道電路開展全面檢查，使其保持穩(wěn)定運行，如果在檢查過程中發(fā)現(xiàn)了隱患或障礙，要立即處理將隱患障礙排除，處理障礙過程中要做好工作記錄，詳細描述隱患障礙發(fā)生的位置和時間，以及處理辦法，以此為今后的維修和維護工作提供參考。另外在一些特殊的環(huán)境下，為了保持軌道電路能夠正常運行，需要對維護管理工作的頻率進行適當提升，比如在空氣環(huán)境溫度較低的季節(jié)，由于容易發(fā)生鋼軌斷裂故障，因此可以通過高頻率的維護維修來排除。相關(guān)工作人員一定要重視各種細節(jié)，如果在維護管理工作過程中發(fā)現(xiàn)軌道出現(xiàn)了螺栓磨損、表面脫落等情況要及時修復，必要的情況下可進行更換，同時要對絕緣接頭進行嚴格檢查，因此避免因街頭所導致的短路故障。第二，開展維護管理工作過程中要對各種設備的質(zhì)量進行詳細檢查，確保每一個設備的質(zhì)量都能夠完全滿足軌道電路的運行要求，這樣才能確保鐵軌的安全運行。另外開展鐵道電路相關(guān)工作時要對監(jiān)制工作予以加強，以施工要求為基礎嚴格篩選各種零件，同時嚴格依據(jù)相應規(guī)定進行施工，保證高質(zhì)量、高效率、零失誤地完成軌道電路的相應工作，完成施工以后要反復檢測和調(diào)試各個部件，確保所有部件都能夠正常運行，并且要詳細記錄施工的整個過程，包括方案制定、施工、驗收、檢測、調(diào)試等。

2.電源供電故障及處理辦法

一般情況下，如果軌道電路故障比較集中，三個或者多個區(qū)段同時發(fā)生故障，證明電源供電出現(xiàn)了問題，此時紅光帶會在多個區(qū)段出現(xiàn)。如果故障在電源屏軌道的主模塊上出現(xiàn)，那么和這一模塊有關(guān)系的區(qū)段內(nèi)都會出現(xiàn)故障，另外如果軌道電源屏電壓超過110伏也會導致和其有關(guān)系的區(qū)段出現(xiàn)故障。因此，當發(fā)軌道電路發(fā)生上述故障時可著重開展電源供電檢查，如果束電壓正常就要考慮是否傳輸途徑中的電纜斷線發(fā)生，按此步驟當確定故障原因后就可相應措施予以排除，進而使軌道電路回到正常工作狀態(tài)。

3.相位角變化故障及處理辦法

25Hz相敏軌道電路的相位角標準為（87±8）度，這種現(xiàn)象多表現(xiàn)在電壓有所降低，如果實際相位角和這一標準之間存在較大誤差，那么繼電器很有可能會落下。因此一旦繼電器出現(xiàn)了不正常的下落，應立即分析是否存在錯誤的相位角，然后才能對相應故障進行處理。處理過程中禁止對相位角進行盲目調(diào)整，避免出現(xiàn)軌道電壓變化引發(fā)相位角錯誤而調(diào)整的情況出現(xiàn)。如果帶適配器的室外25Hz軌道電路區(qū)段如果不能調(diào)整相位角，那么可以同時調(diào)整適配器。和相位角有關(guān)的故障一般發(fā)生在施工和改造階段，另外在維護檢修過程中更換扼流引線也容易發(fā)生這一狀況，因此在正確排除相位角故障時也要在這些階段予以避免。

4.室內(nèi)故障分析

以25Hz相鄰軌道為例，其室內(nèi)故障主要體現(xiàn)在兩個方面，分別為短路和開路故障，地點包括室內(nèi)和室外。前文已經(jīng)對室外故障做了簡單介紹，接下來主要介紹這種軌道電路的室內(nèi)故障。通常來講，室內(nèi)故障是開展軌道電路維護管理工作時首先要檢查的內(nèi)容，工作過程中需要準確判斷故障原因，利用萬用表詳細測量受電端子和送電端子，如果檢查時端子的電壓為110伏和220伏，那么就證明不存在室內(nèi)故障，如果電壓高于正常電壓，那么就證明發(fā)生了室內(nèi)故障。如果低于正常電壓可以先甩開受電端子，然后再重新檢測，當重新檢測時電壓上升，那么就證明故障發(fā)生在室內(nèi)，如果重新檢測的電壓仍然低于正常電，壓那么故障發(fā)生在室外。在檢測室外故障時主要針對的內(nèi)容是軌道電流，如果軌道電流低于正常電流，同時具有較高的軌面電壓，那么就證明存在開路故障，而在開路故障條件下，回路電流會逐漸降低，送電端的電壓會高于正常電壓，在短路故障條件下，送電端電壓會低于正常電壓，而回路電流會逐漸上升，室內(nèi)故障也是鐵路信號軌道電路故障的一部分，在具體工作中可以結(jié)合相應原因開展分析，并對故障進行排除，進而使軌道電路保持在正常的工作狀態(tài)。

四、結(jié)束語

綜上所述，安全是鐵路運行的基礎，因此需充分掌握各故障原理，以此為避免和排除故障提供支持。本文首先簡單介紹了鐵路信號軌道電路，隨后闡述了鐵路信號軌道電路的工作原理，最后分析了鐵路線和軌道電路特點及故障處理辦法，以期本文對相關(guān)工作人員具有一定參考作用，進而幫助其有效排除鐵路信號軌道故障，保障鐵路能夠安全、穩(wěn)定的運行。

參? 考? 文? 獻

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