對鐵路信號領(lǐng)域軌道電路鋼軌銹蝕問題的思考

摘 要：文章首先對鐵路信號軌道電路的作用、工作原理進行了闡述，然后指出鋼軌銹蝕問題對軌道電路、列車安全運行的影響，進而提出了克服軌道電路分路不良問題的兩個新思路并進行了比較，具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：鐵路信號；鋼軌銹蝕；軌道電路

在鐵路信號系統(tǒng)中如何檢查指定的線路上是否有列車占用極其重要。1870年美國人魯賓遜發(fā)明了開路式軌道電路， 1872年又研制成功了閉路式軌道電路，解決了自動、實時檢查列車占用線路問題。用軌道電路將列車運行與信號顯示聯(lián)系起來，誕生了鐵路自動信號，開創(chuàng)了自動信號的新時代。

經(jīng)歷了一百多年的發(fā)展與技術(shù)進步，軌道電路誕生了多種制式，現(xiàn)在它已不僅用來檢查線路空閑，而且還用來向列車傳輸信息，是列車是否行進的關(guān)鍵依據(jù)，因此成為列車安全運行的基礎(chǔ)設(shè)備。

1 軌道電路的定義

軌道電路通常是指利用鐵路線路的兩根鋼軌作為導(dǎo)體構(gòu)成的電路，用于自動、連續(xù)檢測這段線路是否被列車占用，也用于控制信號機或轉(zhuǎn)轍機，以保證列車安全運行的設(shè)備。

2 軌道電路的基本原理

簡化的軌道電路結(jié)構(gòu)形式如圖1、2所示：

圖1 無車狀態(tài)

平時，列車未進入軌道電路，即線路空閑時，電流從軌道電路電源正極→鋼軌→軌道接收器→另一股鋼軌電源負極，軌道接收器中有電，使接收器保持在吸起狀態(tài)，接通信號機的綠燈電路，允許列車進入軌道電路。

圖2 有車占用狀態(tài)

當列車進入軌道電路區(qū)段內(nèi)，即線路被占用時，電流同時流過列車輪對和軌道接收器，由于列車輪對的電阻比軌道接收器的電阻小得多，使電源輸出電流顯著加大，鋼軌線路上自身的壓降隨之增大，送向兩根鋼軌間的電壓則將降低，因而流經(jīng)軌道接收器的電流減小，使軌道接收器落下，其落下條件接通信號機的紅燈電路，向后續(xù)列車發(fā)出停車信號，以保證列車在該段軌道區(qū)段內(nèi)運行的安全。

根據(jù)上述工作原理可知，軌道電路能否正常工作，直接關(guān)系到行車安全和行車效率。為此軌道電路必須做到其任何一點被列車占用時，即使只有一對輪對進入軌道電路內(nèi)，軌道接收器也應(yīng)可靠落下。

3 軌道電路鋼軌銹蝕問題的由來及后果

以鋼軌為導(dǎo)線的軌道電路為我國鐵路信號軌道電路應(yīng)用最普遍的制式，其信息的傳遞通道就是暴露在光天化日下的兩根鋼軌，由于鋼軌將會與周圍介質(zhì)（大氣中的水分、氧氣、污染物）發(fā)生化學反應(yīng)導(dǎo)致生銹，尤其對車站內(nèi)列車長期較少通過的線路區(qū)段，日積月累將使鋼軌軌面嚴重氧化生銹，當列車在這樣的鋼軌區(qū)段上行駛時，雖然列車車輪與鋼軌接觸但不短路兩側(cè)鋼軌，造成軌道接收器無法落下即出現(xiàn)現(xiàn)場軌道區(qū)段有車占用但室內(nèi)控制人員不知道、控制設(shè)備不作為的現(xiàn)象，此現(xiàn)象稱為軌道電路分路不良問題。

軌道電路分路不良是信號設(shè)備故障導(dǎo)向危險側(cè)的重大安全隱患，對列車安全運行的危害極其嚴重，將可能造成列車相撞、翻車等行車事故，因此采取措施克服軌道電路分路不良，是我們需要解決的大問題。

4 克服軌道電路分路不良問題方案探討

4.1 方案一：采用計軸設(shè)備處理方案

利用軌道傳感器、計數(shù)器來記錄和比較駛?cè)牒婉偝鲕壍绤^(qū)段的軸數(shù)，以此確定軌道區(qū)段的占用或空閑。

工作原理為：通過磁場耦合原理，在發(fā)送磁頭與接收磁頭之間形成磁通橋路，從而在調(diào)諧的接收線圈上獲得一定的信號輸出。

無車輪經(jīng)過傳感器時，其產(chǎn)生的磁力線如圖3所示，在接收線圈內(nèi)感應(yīng)的交流電壓相位與發(fā)送電壓相位相同；當軌面有車通過時，輪緣改變了磁力線方向，TX產(chǎn)生的磁力線如圖4所示，這樣在RX中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓相位改變180°。即車輪對載頻信號進行了相位調(diào)制，在接收線圈內(nèi)感應(yīng)的交流電壓相位與發(fā)送電壓相反，這個載有“輪軸”信息的信號由室內(nèi)計軸主機進行判定處理，實現(xiàn)軌道區(qū)段占用或出清檢查。

本方案避開了鋼軌條件的限制，但室內(nèi)外將增加不少設(shè)備及維護工作量。

圖3 圖4

4.2 方案二：采用對鋼軌軌面進行防銹合金處理方案

設(shè)想采用特殊工藝、材料在每根鋼軌表面生成一道連續(xù)的防銹耐磨合金帶，使鋼軌表面獲得耐磨、防銹合金層，要求該合金層導(dǎo)電性好且不損傷鋼軌、不生銹，從而保證車輪與鋼軌始終處于導(dǎo)通狀態(tài)，達到消除軌道電路分路不良的目地。

本方案在鋼軌軌面處理上作文章，不額外增加設(shè)備以及維護工作量，但對工藝材料的要求很高。

以上兩個方案對解決鋼軌生銹導(dǎo)致的軌道電路分路不良問題比較徹底，但方案一與方案二之間各有優(yōu)缺點。因此，對上述方案，鐵路維護部門可結(jié)合現(xiàn)場具體實際開展進一步的論證研究工作，以綜合效價比更優(yōu)的方案為列車安全運行保駕護航。

參考文獻

[1]何文卿.6502電氣集中電路[M].中國鐵道出版社，2001.

[2]孫祖庭.解決分路不良軌道電路區(qū)段的幾點設(shè)想[J].上海鐵道科技，2003（4）.

作者簡介：陳詠鑫（1996-），男，漢族，籍貫為四川省成都市，研究方向：興趣為鐵路技術(shù)。endprint

摘 要：文章首先對鐵路信號軌道電路的作用、工作原理進行了闡述，然后指出鋼軌銹蝕問題對軌道電路、列車安全運行的影響，進而提出了克服軌道電路分路不良問題的兩個新思路并進行了比較，具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：鐵路信號；鋼軌銹蝕；軌道電路

在鐵路信號系統(tǒng)中如何檢查指定的線路上是否有列車占用極其重要。1870年美國人魯賓遜發(fā)明了開路式軌道電路， 1872年又研制成功了閉路式軌道電路，解決了自動、實時檢查列車占用線路問題。用軌道電路將列車運行與信號顯示聯(lián)系起來，誕生了鐵路自動信號，開創(chuàng)了自動信號的新時代。

經(jīng)歷了一百多年的發(fā)展與技術(shù)進步，軌道電路誕生了多種制式，現(xiàn)在它已不僅用來檢查線路空閑，而且還用來向列車傳輸信息，是列車是否行進的關(guān)鍵依據(jù)，因此成為列車安全運行的基礎(chǔ)設(shè)備。

1 軌道電路的定義

軌道電路通常是指利用鐵路線路的兩根鋼軌作為導(dǎo)體構(gòu)成的電路，用于自動、連續(xù)檢測這段線路是否被列車占用，也用于控制信號機或轉(zhuǎn)轍機，以保證列車安全運行的設(shè)備。

2 軌道電路的基本原理

簡化的軌道電路結(jié)構(gòu)形式如圖1、2所示：

圖1 無車狀態(tài)

平時，列車未進入軌道電路，即線路空閑時，電流從軌道電路電源正極→鋼軌→軌道接收器→另一股鋼軌電源負極，軌道接收器中有電，使接收器保持在吸起狀態(tài)，接通信號機的綠燈電路，允許列車進入軌道電路。

圖2 有車占用狀態(tài)

當列車進入軌道電路區(qū)段內(nèi)，即線路被占用時，電流同時流過列車輪對和軌道接收器，由于列車輪對的電阻比軌道接收器的電阻小得多，使電源輸出電流顯著加大，鋼軌線路上自身的壓降隨之增大，送向兩根鋼軌間的電壓則將降低，因而流經(jīng)軌道接收器的電流減小，使軌道接收器落下，其落下條件接通信號機的紅燈電路，向后續(xù)列車發(fā)出停車信號，以保證列車在該段軌道區(qū)段內(nèi)運行的安全。

根據(jù)上述工作原理可知，軌道電路能否正常工作，直接關(guān)系到行車安全和行車效率。為此軌道電路必須做到其任何一點被列車占用時，即使只有一對輪對進入軌道電路內(nèi)，軌道接收器也應(yīng)可靠落下。

3 軌道電路鋼軌銹蝕問題的由來及后果

以鋼軌為導(dǎo)線的軌道電路為我國鐵路信號軌道電路應(yīng)用最普遍的制式，其信息的傳遞通道就是暴露在光天化日下的兩根鋼軌，由于鋼軌將會與周圍介質(zhì)（大氣中的水分、氧氣、污染物）發(fā)生化學反應(yīng)導(dǎo)致生銹，尤其對車站內(nèi)列車長期較少通過的線路區(qū)段，日積月累將使鋼軌軌面嚴重氧化生銹，當列車在這樣的鋼軌區(qū)段上行駛時，雖然列車車輪與鋼軌接觸但不短路兩側(cè)鋼軌，造成軌道接收器無法落下即出現(xiàn)現(xiàn)場軌道區(qū)段有車占用但室內(nèi)控制人員不知道、控制設(shè)備不作為的現(xiàn)象，此現(xiàn)象稱為軌道電路分路不良問題。

軌道電路分路不良是信號設(shè)備故障導(dǎo)向危險側(cè)的重大安全隱患，對列車安全運行的危害極其嚴重，將可能造成列車相撞、翻車等行車事故，因此采取措施克服軌道電路分路不良，是我們需要解決的大問題。

4 克服軌道電路分路不良問題方案探討

4.1 方案一：采用計軸設(shè)備處理方案

利用軌道傳感器、計數(shù)器來記錄和比較駛?cè)牒婉偝鲕壍绤^(qū)段的軸數(shù)，以此確定軌道區(qū)段的占用或空閑。

工作原理為：通過磁場耦合原理，在發(fā)送磁頭與接收磁頭之間形成磁通橋路，從而在調(diào)諧的接收線圈上獲得一定的信號輸出。

無車輪經(jīng)過傳感器時，其產(chǎn)生的磁力線如圖3所示，在接收線圈內(nèi)感應(yīng)的交流電壓相位與發(fā)送電壓相位相同；當軌面有車通過時，輪緣改變了磁力線方向，TX產(chǎn)生的磁力線如圖4所示，這樣在RX中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓相位改變180°。即車輪對載頻信號進行了相位調(diào)制，在接收線圈內(nèi)感應(yīng)的交流電壓相位與發(fā)送電壓相反，這個載有“輪軸”信息的信號由室內(nèi)計軸主機進行判定處理，實現(xiàn)軌道區(qū)段占用或出清檢查。

本方案避開了鋼軌條件的限制，但室內(nèi)外將增加不少設(shè)備及維護工作量。

圖3 圖4

4.2 方案二：采用對鋼軌軌面進行防銹合金處理方案

設(shè)想采用特殊工藝、材料在每根鋼軌表面生成一道連續(xù)的防銹耐磨合金帶，使鋼軌表面獲得耐磨、防銹合金層，要求該合金層導(dǎo)電性好且不損傷鋼軌、不生銹，從而保證車輪與鋼軌始終處于導(dǎo)通狀態(tài)，達到消除軌道電路分路不良的目地。

本方案在鋼軌軌面處理上作文章，不額外增加設(shè)備以及維護工作量，但對工藝材料的要求很高。

以上兩個方案對解決鋼軌生銹導(dǎo)致的軌道電路分路不良問題比較徹底，但方案一與方案二之間各有優(yōu)缺點。因此，對上述方案，鐵路維護部門可結(jié)合現(xiàn)場具體實際開展進一步的論證研究工作，以綜合效價比更優(yōu)的方案為列車安全運行保駕護航。

參考文獻

[1]何文卿.6502電氣集中電路[M].中國鐵道出版社，2001.

[2]孫祖庭.解決分路不良軌道電路區(qū)段的幾點設(shè)想[J].上海鐵道科技，2003（4）.

作者簡介：陳詠鑫（1996-），男，漢族，籍貫為四川省成都市，研究方向：興趣為鐵路技術(shù)。endprint

摘 要：文章首先對鐵路信號軌道電路的作用、工作原理進行了闡述，然后指出鋼軌銹蝕問題對軌道電路、列車安全運行的影響，進而提出了克服軌道電路分路不良問題的兩個新思路并進行了比較，具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：鐵路信號；鋼軌銹蝕；軌道電路

在鐵路信號系統(tǒng)中如何檢查指定的線路上是否有列車占用極其重要。1870年美國人魯賓遜發(fā)明了開路式軌道電路， 1872年又研制成功了閉路式軌道電路，解決了自動、實時檢查列車占用線路問題。用軌道電路將列車運行與信號顯示聯(lián)系起來，誕生了鐵路自動信號，開創(chuàng)了自動信號的新時代。

經(jīng)歷了一百多年的發(fā)展與技術(shù)進步，軌道電路誕生了多種制式，現(xiàn)在它已不僅用來檢查線路空閑，而且還用來向列車傳輸信息，是列車是否行進的關(guān)鍵依據(jù)，因此成為列車安全運行的基礎(chǔ)設(shè)備。

1 軌道電路的定義

軌道電路通常是指利用鐵路線路的兩根鋼軌作為導(dǎo)體構(gòu)成的電路，用于自動、連續(xù)檢測這段線路是否被列車占用，也用于控制信號機或轉(zhuǎn)轍機，以保證列車安全運行的設(shè)備。

2 軌道電路的基本原理

簡化的軌道電路結(jié)構(gòu)形式如圖1、2所示：

圖1 無車狀態(tài)

平時，列車未進入軌道電路，即線路空閑時，電流從軌道電路電源正極→鋼軌→軌道接收器→另一股鋼軌電源負極，軌道接收器中有電，使接收器保持在吸起狀態(tài)，接通信號機的綠燈電路，允許列車進入軌道電路。

圖2 有車占用狀態(tài)

當列車進入軌道電路區(qū)段內(nèi)，即線路被占用時，電流同時流過列車輪對和軌道接收器，由于列車輪對的電阻比軌道接收器的電阻小得多，使電源輸出電流顯著加大，鋼軌線路上自身的壓降隨之增大，送向兩根鋼軌間的電壓則將降低，因而流經(jīng)軌道接收器的電流減小，使軌道接收器落下，其落下條件接通信號機的紅燈電路，向后續(xù)列車發(fā)出停車信號，以保證列車在該段軌道區(qū)段內(nèi)運行的安全。

根據(jù)上述工作原理可知，軌道電路能否正常工作，直接關(guān)系到行車安全和行車效率。為此軌道電路必須做到其任何一點被列車占用時，即使只有一對輪對進入軌道電路內(nèi)，軌道接收器也應(yīng)可靠落下。

3 軌道電路鋼軌銹蝕問題的由來及后果

以鋼軌為導(dǎo)線的軌道電路為我國鐵路信號軌道電路應(yīng)用最普遍的制式，其信息的傳遞通道就是暴露在光天化日下的兩根鋼軌，由于鋼軌將會與周圍介質(zhì)（大氣中的水分、氧氣、污染物）發(fā)生化學反應(yīng)導(dǎo)致生銹，尤其對車站內(nèi)列車長期較少通過的線路區(qū)段，日積月累將使鋼軌軌面嚴重氧化生銹，當列車在這樣的鋼軌區(qū)段上行駛時，雖然列車車輪與鋼軌接觸但不短路兩側(cè)鋼軌，造成軌道接收器無法落下即出現(xiàn)現(xiàn)場軌道區(qū)段有車占用但室內(nèi)控制人員不知道、控制設(shè)備不作為的現(xiàn)象，此現(xiàn)象稱為軌道電路分路不良問題。

軌道電路分路不良是信號設(shè)備故障導(dǎo)向危險側(cè)的重大安全隱患，對列車安全運行的危害極其嚴重，將可能造成列車相撞、翻車等行車事故，因此采取措施克服軌道電路分路不良，是我們需要解決的大問題。

4 克服軌道電路分路不良問題方案探討

4.1 方案一：采用計軸設(shè)備處理方案

利用軌道傳感器、計數(shù)器來記錄和比較駛?cè)牒婉偝鲕壍绤^(qū)段的軸數(shù)，以此確定軌道區(qū)段的占用或空閑。

工作原理為：通過磁場耦合原理，在發(fā)送磁頭與接收磁頭之間形成磁通橋路，從而在調(diào)諧的接收線圈上獲得一定的信號輸出。

無車輪經(jīng)過傳感器時，其產(chǎn)生的磁力線如圖3所示，在接收線圈內(nèi)感應(yīng)的交流電壓相位與發(fā)送電壓相位相同；當軌面有車通過時，輪緣改變了磁力線方向，TX產(chǎn)生的磁力線如圖4所示，這樣在RX中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓相位改變180°。即車輪對載頻信號進行了相位調(diào)制，在接收線圈內(nèi)感應(yīng)的交流電壓相位與發(fā)送電壓相反，這個載有“輪軸”信息的信號由室內(nèi)計軸主機進行判定處理，實現(xiàn)軌道區(qū)段占用或出清檢查。

本方案避開了鋼軌條件的限制，但室內(nèi)外將增加不少設(shè)備及維護工作量。

圖3 圖4

4.2 方案二：采用對鋼軌軌面進行防銹合金處理方案

設(shè)想采用特殊工藝、材料在每根鋼軌表面生成一道連續(xù)的防銹耐磨合金帶，使鋼軌表面獲得耐磨、防銹合金層，要求該合金層導(dǎo)電性好且不損傷鋼軌、不生銹，從而保證車輪與鋼軌始終處于導(dǎo)通狀態(tài)，達到消除軌道電路分路不良的目地。

本方案在鋼軌軌面處理上作文章，不額外增加設(shè)備以及維護工作量，但對工藝材料的要求很高。

以上兩個方案對解決鋼軌生銹導(dǎo)致的軌道電路分路不良問題比較徹底，但方案一與方案二之間各有優(yōu)缺點。因此，對上述方案，鐵路維護部門可結(jié)合現(xiàn)場具體實際開展進一步的論證研究工作，以綜合效價比更優(yōu)的方案為列車安全運行保駕護航。

參考文獻

[1]何文卿.6502電氣集中電路[M].中國鐵道出版社，2001.

[2]孫祖庭.解決分路不良軌道電路區(qū)段的幾點設(shè)想[J].上海鐵道科技，2003（4）.

作者簡介：陳詠鑫（1996-），男，漢族，籍貫為四川省成都市，研究方向：興趣為鐵路技術(shù)。endprint