不對稱高壓脈沖軌道電路與25Hz相敏軌道電路相鄰存在的問題及解決

陳玉泉

不對稱高壓脈沖軌道電路采用不對稱脈沖信號，軌面峰值電壓可達100V，對鋼軌表面的銹蝕可以起到很好的擊穿作用，能在一定程度上有效解決軌道電路分路不良問題，減少行車安全隱患。目前，不對稱高壓脈沖軌道電路與25Hz相敏軌道電路相鄰的情況較為普遍。由于25Hz相敏軌道電路接收端有頻率和相位選擇特性，即使出現(xiàn)絕緣破損的情況，不對稱高壓脈沖信號也不會導致25Hz軌道繼電器誤動；同樣不對稱高壓脈沖軌道電路接收端對25Hz相敏軌道電路及其他軌道電路信號也具有很好的防護性能，不會引起誤動。但是，經(jīng)過多年的應用后，發(fā)現(xiàn)在一些特殊的情況下，不對稱高壓脈沖軌道電路與25Hz相敏軌道電路相鄰時，卻會出現(xiàn)漏解鎖的現(xiàn)象。

1 問題提出

京廣線某站在部分分路不良區(qū)段采用不對稱高壓脈沖軌道電路，運營過程中發(fā)現(xiàn)有2種場景會出現(xiàn)漏解鎖現(xiàn)象。

場景一：單機高速由25Hz軌道區(qū)段進入不對稱高壓脈沖軌道區(qū)段時，在25Hz軌道區(qū)段紅光帶消失后，相鄰的不對稱高壓脈沖軌道區(qū)段才出現(xiàn)紅光帶。由于沒有2個軌道區(qū)段同時紅光帶的時刻，就沒有完成 “三點檢查”，因此出現(xiàn)漏解鎖。

場景二：單機高速由不對稱高壓脈沖軌道區(qū)段進入短小25Hz軌道區(qū)段時，不對稱高壓脈沖軌道區(qū)段先出現(xiàn)紅光帶，25Hz軌道區(qū)段占用后也出現(xiàn)紅光帶。但是25Hz軌道區(qū)段的紅光帶消失以后，不對稱高壓脈沖軌道區(qū)段的紅光帶才消失，同樣無法完成 “三點檢查”，因此出現(xiàn)漏解鎖。

2 原因分析

根據(jù)場景回放初步分析，出現(xiàn)漏解鎖的原因跟2種制式軌道電路的時間特性有關(guān)。

根據(jù) “不對稱高壓脈沖軌道電路暫行技術(shù)條件”規(guī)定，不對稱高壓脈沖軌道電路接收設備的吸起時間為2～2．5s，落下時間為1～1．5s。按最不利條件計算，吸起時間取2．5s，落下時間取1．5s。

對于25Hz相敏軌道電路，則有2種時間特性：①接收端采用二元二位繼電器時，后級軌道繼電器為JWXC－H310型繼電器，緩吸時間為 （0．4±0．1）s，緩放時間為 （0．8±0．1）s，加上二元二位繼電器的動作時間約0．1s，則25Hz相敏軌道電路吸起時間約 （0．5±0．1）s，落下時間為（0．9±0．1）s；②接收端采用微電子相敏接收器時，其應變時間為0．3～0．5s，加上最后執(zhí)行繼電器 （JWXC－1700型）的動作時間，25Hz相敏軌道電路吸起和落下時間均為0．4～0．6s。

由此可知，無論接收端采用二元二位繼電器還是微電子相敏接收器，吸起時間基本一致，均為0．4～0．6s。計算時按最不利因素考慮，取0．4s。

根據(jù)以上2種軌道電路的時間特性，結(jié)合2種場景進行如下分析。

1．如圖1所示，回放場景一，可以說明25Hz相敏軌道電路的恢復時間要比不對稱高壓脈沖軌道電路的延時落下時間短。影響因素主要為不對稱高壓脈沖軌道電路接收端的落下時間、25Hz相敏軌道電路接收端的吸起時間和單機軸距。目前鐵路使用的機車參數(shù)，最小軸距為11m。不對稱高壓脈沖軌道電路接收端的落下時間取1．5s，25Hz相敏軌道電路接收端吸起時間取0．4s；兩者時間差為1．1s。若機車前后輪對通過絕緣節(jié)的時間小于1．1s時，就會出現(xiàn)不對稱高壓脈沖軌道繼電器未落下，而25Hz軌道繼電器卻已吸起的情況，從而導致漏解鎖。

圖1 場景一機車運行示意圖

據(jù)此可計算導致漏解鎖的單臺機車運行速度

V ＝L1／t＝ （11／1．1）＝10m／s＝36km／h。

式中L1為機車最小軸距；t為通過絕緣節(jié)的時間。因此，當單臺機車以大于36km／h的速度，由25Hz相敏軌道區(qū)段進入不對稱高壓脈沖軌道區(qū)段時，就可能出現(xiàn)漏解鎖的現(xiàn)象。

2．如圖2所示，回放場景二，說明在不對稱高壓脈沖軌道電路的延時恢復時間內(nèi)，單機已經(jīng)出清下一個短小25Hz軌道區(qū)段。影響因素主要為不對稱高壓脈沖軌道電路接收端的吸起時間、25Hz相敏軌道電路接收端的吸起時間、單機軸距和25Hz軌道電路長度。

不對稱高壓脈沖軌道電路接收端的吸起時間取2．5s，25Hz相敏軌道電路接收端吸起時間取0．4s；兩者時間差為2．1s。若機車通過25Hz軌道區(qū)段的時間小于2．1s時，就會出現(xiàn)不對稱高壓脈沖軌道繼電器仍未吸起，而25Hz軌道繼電器卻已吸起的情況，從而導致漏解鎖。

圖2 場景二機車運行示意圖

據(jù)此可計算不同速度等級下，與不對稱高壓脈沖軌道電路相鄰的25Hz相敏軌道電路的最小長度。

當機車最高運行速度V為160km／h時，機車通過25Hz軌道區(qū)段時的走行距離L＝L1＋L2＝Vt。式中t為機車通過25Hz軌道區(qū)段的時間；L1為機車最小軸距；L2為25Hz軌道區(qū)段的最小長度。

所以，L2＝L－L1＝Vt－L1＝82．3m。

同理可算出不同速度等級下，與不對稱高壓脈沖軌道電路相鄰的25Hz相敏軌道電路的最小長度，如表1所示。

表1 不同速度等級下25Hz相敏軌道電路的最小長度

3 解決措施

根據(jù)以上的分析和計算，出現(xiàn)漏解鎖的原因是2種不同類型軌道電路的時間特性差異，因此，從根本上解決問題的最好措施是全站采用同一制式的軌道電路。在新建車站或車站聯(lián)鎖設備大修時，建議全站采用同一制式的軌道電路。

但是，短期內(nèi)難以實現(xiàn)全站軌道電路制式的統(tǒng)一，而且出現(xiàn)漏解鎖的情況也是在一些特殊的條件下，因此，可根據(jù)線路實際運營情況，采取必要的特定措施。

由于不對稱高壓脈沖信號是不連續(xù)的脈沖信號，頻率一般為3～4Hz，為防止誤動和輕車跳動，接收設備設計時一般會在收到2個或2個以上的相同脈沖信號后，才會允許軌道繼電器動作。由于，不對稱高壓脈沖軌道電路的時間特性是不可改變的。而改變25Hz相敏軌道電路的時間特性必須考慮不能影響前一個區(qū)段的解鎖，同時不得影響電碼化的上碼時間。因此，需要根據(jù)車站允許單機通過的最高速度和最短單機軸距，計算25Hz相敏軌道電路的延時吸起時間范圍。

以最高速度120km／h （33．33m／s）和最短軸距11m為例，分別計算25Hz相敏軌道延時吸起時間。

1．由25Hz相敏軌道區(qū)段進入不對稱高壓脈沖軌道區(qū)段時，單機通過絕緣節(jié)時間t1＝L1／V＝11／33．33＝0．33s。

因此，當最短軸距11m的單機以最高速度120km／h （33．33m／s）通過絕緣節(jié)時，前一軌道電路接收端的吸起時間與后一軌道電路接收端的落下時間差值不應大于0．3s?？蓪?5Hz相敏軌道電路的軌道繼電器勵磁電路增加電阻和電容，使之延時吸起1．2～1．3s，延時落下時間不變。

2．由不對稱高壓脈沖軌道區(qū)段進入25Hz相敏軌道區(qū)段，假設25Hz軌道區(qū)段長度為40m時，最短軸距11m的單機以最高速度120km／h的通過時間：t2＝L／V ＝ （L1＋L2）／V ＝ （11＋40）／33．33＝1．53s。

因此，當由不對稱高壓脈沖軌道區(qū)段進入25Hz相敏軌道區(qū)段時，前一軌道電路接收端的落下時間與后一軌道電路接收端的吸起時間差值不應大于1s。可將25Hz相敏軌道電路的軌道繼電器勵磁電路增加電阻和電容，使之延時吸起1～1．2s，延時落下時間不變。25Hz相敏軌道電路吸起延時時間不應大于1．5s，否則當下一個區(qū)段為25Hz軌道區(qū)段時，又將出現(xiàn)場景一的漏解鎖現(xiàn)象。

根據(jù)以上計算結(jié)果可知，采取改變25Hz相敏軌道電路的時間特性，來解決不對稱高壓脈沖軌道電路與25Hz相敏軌道電路相鄰的問題，需計算適合的延時時間。這種解決方法只能是權(quán)宜之計，不建議作為常規(guī)做法。

4 結(jié)束語

由于人為改變25Hz軌道電路時間特性解決不對稱高壓脈沖軌道電路與25Hz相敏軌道電路相鄰時出現(xiàn)漏解鎖問題，有可能會導致其他問題；同時需要根據(jù)現(xiàn)場的實際情況來計算25Hz軌道電路延時時間，可操作性不強，不宜大范圍應用。因此，根本解決方法還是建議全站采用同一制式的軌道電路。

［1］ 中華人民共和國鐵道部．鐵運［2012］311號．鐵道部關(guān)于印發(fā)《不對稱高壓脈沖軌道電路暫行技術(shù)條件》的通知［S］．2012．

［2］ 中華人民共和國鐵道部．TB／T 3090－2004．25Hz相敏軌道電路微電子接收器［S］．2004．

［3］ 中國鐵路通信信號總公司研究設計院．鐵路工程設計技術(shù)手冊——信號［S］．1993．