軌道電路在區(qū)間閉塞中的應(yīng)用

張佳興

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各地區(qū)之間的聯(lián)系日益密切，迫切需要安全、經(jīng)濟(jì)、高效的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)來(lái)連接，而鐵路運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)恰好承擔(dān)了這一歷史使命，可以說(shuō)鐵路已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)脈，確保鐵路運(yùn)行安全至關(guān)重要。基于此，該文闡述了閉塞技術(shù)的內(nèi)涵及其發(fā)展史，介紹了軌道電路的工作原理，并分析了各種軌道電路在區(qū)間閉塞系統(tǒng)中的據(jù)其情況，以期為軌道電路在區(qū)間閉塞中的應(yīng)用提供幫助，更好地服務(wù)國(guó)計(jì)民生。

關(guān)鍵詞：軌道電路；區(qū)間閉塞；人工閉塞

中圖分類號(hào)：U284.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 區(qū)間閉塞

鐵路運(yùn)行安全至關(guān)重要，為了確保列車在區(qū)間內(nèi)的運(yùn)行安全，向區(qū)間內(nèi)發(fā)車時(shí)必須確認(rèn)區(qū)間內(nèi)的安全；所謂閉塞，就是為了保證區(qū)間或閉塞分區(qū)在同一時(shí)間內(nèi)只運(yùn)行一個(gè)列車。閉塞的主要目的，就是用來(lái)使防止列車對(duì)撞或追撞等事故。

1.1 閉塞技術(shù)發(fā)展史

19世紀(jì)40年代以前，火車運(yùn)行主要依靠時(shí)間間隔法。所謂時(shí)間間隔法，就是上一班列車發(fā)出后，需要間隔一定的時(shí)間再發(fā)出下一班。雖然這種方法能在一定程度上保障列車安全，但是這種方法也存在不小的弊端，主要缺點(diǎn)是不能確保安全。一旦先行列車發(fā)生故障，后續(xù)列車便有可能發(fā)生追尾事故。

到了1842年，一名叫庫(kù)克的英國(guó)人大膽創(chuàng)新，發(fā)明出了一種全新的閉塞方法—空間間隔法，顧名思義，就是將行駛的兩班列車以一定的空間相間隔的運(yùn)行方法。這種方法可以在很大程度上保證列車運(yùn)行安全，一經(jīng)問(wèn)世，就受到了廣泛青睞，采用的范圍也越來(lái)越廣，隨著空間間隔法逐步發(fā)展成熟，初步形成了區(qū)間閉塞制度，而這也被視為最早的現(xiàn)代閉塞技術(shù)。

1876年，電話發(fā)明不久后就應(yīng)用到了這一領(lǐng)域，發(fā)明出了電話閉塞。電話閉塞就是靠人工通信來(lái)保證行車安全，運(yùn)行區(qū)間還無(wú)法依靠設(shè)備進(jìn)行鎖閉。

我國(guó)鐵路的閉塞起步相對(duì)較晚，最早有據(jù)可查的就是京張鐵路。隨著中國(guó)近現(xiàn)代化的起步，相繼建設(shè)了不少鐵路干線。這一時(shí)期，鐵路行車閉塞主要依靠電氣路簽和電氣路牌機(jī)，可以說(shuō)在相當(dāng)長(zhǎng)的一段歲月里一直占據(jù)著重要比重。1949年，迎來(lái)了新中國(guó)的成立，隨著各項(xiàng)事業(yè)的逐步發(fā)展，加上國(guó)家的大力扶持，鐵路建設(shè)迎來(lái)了黃金機(jī)遇期。區(qū)間閉塞設(shè)備也大量建設(shè)，發(fā)展十分迅速，隨著半自動(dòng)閉塞和自動(dòng)閉塞設(shè)備的建設(shè)應(yīng)用，人工閉塞被逐步取代逐漸退出了歷史舞臺(tái)。

1.2 閉塞分類

按照區(qū)間閉塞的具體實(shí)現(xiàn)方式，可以將其分為人工閉塞、半自動(dòng)閉塞和自動(dòng)閉塞，下面來(lái)簡(jiǎn)要介紹一下。

一是人工閉塞。人工閉塞，就是依靠人工方式來(lái)實(shí)時(shí)記錄列車的行進(jìn)位置，并控制色燈信號(hào)機(jī)的閉塞。在列車發(fā)車前，接發(fā)車雙方站所要先取得聯(lián)系，以便確認(rèn)閉塞區(qū)間處于可用狀態(tài)，并通過(guò)路簽機(jī)、路牌等設(shè)備記錄本段區(qū)間已經(jīng)被占用后，將信息通過(guò)電話、電報(bào)等手段通知到站。需要注意的是，為了確保列車運(yùn)行安全，列車在始發(fā)車站時(shí)要阻止后續(xù)列車的進(jìn)入，而終到站則要確保沒(méi)有反方向列車駛?cè)?，這樣才能確保區(qū)間閉塞。

第二種是半自動(dòng)閉塞。所謂半自動(dòng)，通俗來(lái)說(shuō)就是一半靠人工，一半靠設(shè)備。這種方式依靠人工與設(shè)備共同來(lái)完成區(qū)間閉塞。一般情況下，發(fā)車前先由人工來(lái)確認(rèn)區(qū)間處于空閑狀態(tài)，當(dāng)車輛行駛至區(qū)間后會(huì)將信號(hào)傳遞給軌道電路，這時(shí)設(shè)備會(huì)自動(dòng)將區(qū)間改為占用狀態(tài)。因?yàn)榇诉^(guò)程雖然需要人工辦理閉塞手續(xù)，但出站信號(hào)機(jī)在列車出發(fā)后能自動(dòng)關(guān)閉，所以叫半自動(dòng)閉塞。這種方式雖然較之前先進(jìn)了不少，但是依舊沒(méi)有將人力從區(qū)間閉塞過(guò)程中解放出來(lái)，區(qū)間狀態(tài)的復(fù)原還得依靠人工來(lái)完成。

三是自動(dòng)閉塞。自動(dòng)閉塞的工作原理是通過(guò)計(jì)軸設(shè)備自動(dòng)計(jì)算進(jìn)入和離開(kāi)區(qū)間時(shí)的車軸數(shù)目，從而自動(dòng)判斷區(qū)間空閑狀態(tài)的閉塞法。在這一過(guò)程中，通過(guò)色燈信號(hào)機(jī)可以自動(dòng)變換顯示區(qū)間狀態(tài)，列車按照信號(hào)機(jī)的指示進(jìn)行操作，整個(gè)閉塞過(guò)程全都自動(dòng)控制，不再需要人工參與操作，因此稱之為自動(dòng)閉塞。

2 軌道電路工作原理

我國(guó)軌道電路技術(shù)雖然起步較晚，但是發(fā)展速度很快。隨著傳輸?shù)男畔⒘吭黾樱氖褂梅秶苍絹?lái)越廣，對(duì)鐵路發(fā)展有著重要作用。軌道電路主要由電源、軌道線路、限流裝置、軌道絕緣和接收裝置組成。當(dāng)軌道電路部分空閑時(shí)，一定強(qiáng)度的信號(hào)電流將使用軌道線從軌道電源自動(dòng)傳輸?shù)杰壍离娐返慕邮斩恕＝邮赵O(shè)備的繼電器在電路的作用下激勵(lì)，關(guān)閉前觸點(diǎn)，從而連接彩燈信號(hào)機(jī)的綠燈電路。此時(shí)，將發(fā)送空閑信號(hào)以引導(dǎo)機(jī)車進(jìn)入間隔。一旦機(jī)車駛?cè)雲(yún)^(qū)間時(shí)，由于機(jī)車軸的分流，軌道電路電源的信號(hào)電流只有一小部分可以傳輸?shù)杰壍离娐方邮赵O(shè)備。由于電流不足，接收設(shè)備的繼電器不能繼續(xù)激勵(lì)。前觸點(diǎn)將斷開(kāi)，后觸點(diǎn)將閉合。此時(shí)，信號(hào)的紅光電路被接通，并且顯示禁止信號(hào)。

軌道電路的這一性能，能夠有效防止列車追尾和撞擊事故，保障行車安全。軌道電路具有比較高的安全性，如果軌道電路的任何一部分發(fā)生故障時(shí)，都會(huì)導(dǎo)致接收設(shè)備的繼電器無(wú)法勵(lì)磁，而發(fā)出區(qū)段占用信息報(bào)警。此外，軌道電路對(duì)于保障行車和調(diào)車作業(yè)安全也起著十分重要的作用。利用軌道電路可以監(jiān)督檢查某一固定區(qū)段內(nèi)的線路情況，提前知曉是否有列車運(yùn)行、調(diào)車作業(yè)或車輛占用的情況，從而避免發(fā)生險(xiǎn)情。

3 自動(dòng)閉塞狀態(tài)下的無(wú)絕緣軌道電路

絕緣移頻軌道電路廣泛應(yīng)用在區(qū)間閉塞中，其憑借著傳輸距離長(zhǎng)、室外設(shè)備少等優(yōu)點(diǎn)，一經(jīng)問(wèn)世就受到廣泛青睞，應(yīng)用范圍也十分廣泛。但是這種電路也有自身的弊端，那就是對(duì)于列車行駛速度十分受限，不利于速度的提升，十分不利于鐵路的發(fā)展，無(wú)法適應(yīng)時(shí)代的新要求。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷突破，一個(gè)個(gè)技術(shù)難題被攻克，電氣化鐵路飛速發(fā)展，無(wú)縫線路大量鋪設(shè)，這就為無(wú)絕緣軌道電路的誕生掃清了障礙，無(wú)絕緣電路應(yīng)運(yùn)而生。

按照電路原理可以將無(wú)絕緣軌道電路分為3類，分別是電氣隔離式、自然衰耗式和強(qiáng)制衰耗式。其中，電氣隔離式軌道電路應(yīng)用比較多。它利用諧振槽路，采用不同信號(hào)頻率，實(shí)現(xiàn)相鄰軌道電路間的電氣隔離，因此又被稱作諧振式。主要原理就是利用軌道電路載頻上行線和下行線頻率差構(gòu)成電氣調(diào)諧區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)電氣絕緣。

4 移頻軌道電路

移頻軌道電路是區(qū)間移頻自動(dòng)閉塞的基礎(chǔ)，還可以用來(lái)監(jiān)督閉塞分區(qū)的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)。移頻軌道電路以頻率參數(shù)作為控制信息，利用頻率調(diào)制將低頻調(diào)制信號(hào)移到較高頻率，使幅度不變，頻率隨低頻的幅度有規(guī)律地變化。軌道電路在實(shí)現(xiàn)區(qū)間閉塞的同時(shí)，還可以傳送有關(guān)的行車信息，為列車運(yùn)行控制提供所需的相關(guān)信息。在移頻自動(dòng)閉塞區(qū)間內(nèi)，通常是按照運(yùn)行列車占用閉塞分區(qū)的狀態(tài)來(lái)傳輸移頻信息，按照列車的順行方向，自動(dòng)將相關(guān)信息傳送給下一個(gè)閉塞分區(qū)。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著時(shí)代的發(fā)展進(jìn)步，特別是進(jìn)入高鐵時(shí)代，運(yùn)行速度不斷提高，不但要傳遞行車的速度命令，而且還要傳送詳細(xì)具體的線路參數(shù)，這些無(wú)疑對(duì)軌道電路提出了新的更高的要求，迫切需要發(fā)展基于數(shù)字化軌道電路系統(tǒng)。路漫漫其修遠(yuǎn)，發(fā)展新一代軌道電路系統(tǒng)，任重道遠(yuǎn)，可以有效減少列車安全隱患，為列車的安全運(yùn)行保駕護(hù)航，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]徐特書.簡(jiǎn)談ZPW-2000A無(wú)絕緣移頻軌道電路故障判斷和處理方法[J].鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)，2017，11（2）：71-72.

[2]劉暢.既有鐵路增加區(qū)間邏輯檢查功能的設(shè)計(jì)方案研究[J].鐵路工程造價(jià)管理，2016，31（3）：31-34.

[3]程秋平，羅星.鐵路自動(dòng)閉塞區(qū)間列車占用丟失的處置分析[J].鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)，2016，38（11）：48-51.

[4]王倩倩.自動(dòng)閉塞區(qū)間邏輯檢查設(shè)計(jì)方案研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（35）：38.

[5]尚方寧.簡(jiǎn)析自動(dòng)閉塞區(qū)間列車占用邏輯檢查仿真試驗(yàn)方法[J].鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)，2017，14（2）：14-18.

[6]吉王毅.ZPW-2000A 自動(dòng)閉塞站間聯(lián)系電路改進(jìn)[J].科技與企業(yè)，2015（4）：196.