电子轨道电路在驼峰站场的应用与实践

2011-05-08齐建亚

铁路通信信号工程技术 2011年5期

关键词：分路驼峰轨道电路

齐建亚

（北京全路通信信号研究设计院有限公司，北京 100073）

1 概述

驼峰轨道电路是铁路信号的重要基础设备，目前我国驼峰轨道区段大量采用的是JWXC-2.3型闭路式轨道电路，沿用传统的继电式控制电路，相对而言，器材陈旧，技术落后，主要体现在以下几方面。

1）分路灵敏度低，功耗大，功能单一，安全防护能力差。

2）电缆单线控制距离短。

轨道继电器为电流继电器，工作电流大，为保证电流继电器的正常工作，在轨道电路设计中规定轨道继电器的回路电路电阻必须小于或等于10 Ω，驼峰继电式轨道电路的电缆单线控制距离不大于200 m。

3）维修困难

①轨道继电器要定时检修；

②轨道继电器工作电流要定时测试；

③要及时根据轨道区段漏泄电阻的变化进行调整，以保持轨道电路正常工作。而轨道区段漏泄电阻的大小变化与道床状况、雨晴天气等因素关系极大。现场使用中的轨道电路一般须在雨天将轨道区段送电电压调高，天气转晴后再将轨道区段送电电压调低。不但费事费力，而且存在着安全隐患。

为解决驼峰继电式轨道电路在使用中存在的问题。采用智能化驼峰电子轨道电路替代继电式驼峰轨道电路，取消轨道继电器。以适应我国铁路现代化的建设，提高信号基础设备装备水平的要求。

2 驼峰电子轨道电路技术要求

驼峰电子轨道电路符合TB10007-2006《铁路信号设计规范》中对“驼峰轨道电路”的规定要求。

1）分路道岔应单独划分一个区段，在保证安全的前提下，长度可以缩短，但不得短于在驼峰上溜放的四轴车2-3轴间的最大距离。

2）防止由于轻车跳动的原因而造成的接收设备错误动作。

3）必须采用速动的接收设备，从车辆分路到接收设备停止工作，时间不得大于0.2 s。

4）驼峰直流轨道电路道渣电阻按0.7 Ω·km计算。

5）在符合2）、4）要求的情况下，驼峰轨道电路分路电阻取0.5 Ω，在轨道电路中任一点分路，轨道电路应可靠地表示轨道占用。

3 驼峰电子轨道电路特点及技术指标

驼峰电子轨道电路由电子轨道盒及其电气连接电路和轨道识别模块组成，适用于驼峰分路道岔双区段轨道区段、联锁道岔轨道区段、无岔轨道区段和减速器轨道区段。

3.1 电路构成和工作原理

驼峰电子轨道电路分两种类型：一种适用于驼峰头部分路道岔双区段轨道区段，另一种适用于驼峰其他轨道区段。

工作原理：驼峰电子轨道电路信号发送端的发送设备是一个专为驼峰专用电子轨道电路设计的“WG-Z1型电子轨道电路电源盒”，装在室外变压器箱内。电源盒由恒流值为0.5 A和1 A的直流恒流电源、V/I转换器、低通滤波器和电阻R0组成。电源盒的输出端通过轨道连接线连接到轨道电路发送端，向轨道送出0.5（1）A电流。同时，在电源盒的输出端测量轨端电压变化，变化值经V/I转换器和低通滤波器送到室内轨道模块的接收端，室内轨道模块按输入电压的变化判断轨道电路是否被车辆占用，并将结果通过开关量I/O和CAN总线送到TWYK型驼峰控制系统的主机和其他控制模块。电源盒中的V/I转换器和低通滤波器是为了提高传输通道的抗干扰能力而设计的。为了减少能源消耗，峰下使用0.5 A的直流恒流电源盒，因为峰上区段长而且峰顶道床状况较差，使用1 A的直流恒流电源盒。

分路道岔电子轨道电路的结构是为了满足双区段防止轻车跳动而设计的。电路结构根据车辆在DG1和DG区段上运行，接收端收到的不同的电压值，判断车辆运行在DG1或DG区段上。

这两种轨道电路的原理如图1所示。

采用1 A的直流恒流电源盒时，电阻配置为R0=0.25 Ω，R1=3.25 Ω。

3.2 驼峰电子轨道电路技术指标

驼峰电子轨道电路根据电源盒输出电压值变化判断工作状态，各状态判定条件如下。

1）调整状态电压范围：DC 2.04～4.8 V（分线柜端子电压）。

维修要求的调整状态电压：DC 2.30～4.5 V（分线柜端子电压）。

由分路状态到调整状态电压的判定：分路状态电压上升到原调整状态电压的90％以上且大于DC 2.2 V。

2）分路状态电压：小于调整电压的70％或低于DC 2.04 V。

采用0.5 Ω封接线短路时轨道区段最大残压：分路道岔DG区段最大残压小于等于DC 1.8 V，其他轨道区段最大残压小于等于DC 0.8 V。

3）高压预报警电压：DC 4.5～4.8 V。

4）故障高压报警电压：大于4.8 V，判为轨道电路占用状态。

5）故障断线报警电压：小于0.1 V，判为轨道电路占用状态。

6）泄漏预报警电压：DC 2.04～2.2 V。

7）分路灵敏度：0.5 Ω。

8）占用和出清响应时间小于0.2 s。

9）道床漏泄电阻：不小于0.7 Ω·km。

3.3 驼峰电子轨道电路轨道电压变化举例

车辆通过轨道电路时，轨道模块测得的输入电压波形变化如图3所示。

其中：

a——调整状态电压，2.2 V＜a≤4.5 V；

b——车辆转向架轮轴压入DG1，a×70％或2.04 V≥ b≥0.1 V；

c——车辆转向架轮轴压入DG，但DG1无轮轴分流。c值大致在：1 V＜c≤2.2 V；

t0～t1时间段——轨道电路空闲，处于调整状态；

t1～t2时间段——车辆转向架轮轴压入DG1，轨道电路有车，处于分流状态；

t2～t3时间段——车辆前转向架轮轴出清DG1，压入DG，前后转向架跨接在DG1上。轨道电路有车，处于分流状态；

t3～t4时间段——车辆前转向架轮轴出清DG，后转向架轮轴压入DG1，前后转向架跨接在DG上。轨道电路有车，处于分流状态；

t4～t5时间段——车辆轮轴出清DG1，在 DG上运行。轨道电路有车，处于分流状态；

t5～t6时间段——车辆出清轨道电路区段，轨道电路空闲，回到调整状态；

t6以后时间——后钩车进入，轨道电路有车，处于分流状态；

黑色脉冲——示意车辆轮轴瞬间跳动，轨道电路有车，但瞬间失去分流。

4 安全防护措施

安全可靠是轨道电路设计中首先要考虑的问题，驼峰电子轨道电路在提高分流灵敏度、工作状态的准确判断、信号可靠传输、故障判断等方面设计了以下措施。

1）驼峰分路道岔区段轨道电路可靠分流对解体作业安全至关重要。因此，铁道部规定驼峰轨道电路的分流电阻值要达到0.5 Ω，比站内其他轨道电路允许的分流电阻值0.06 Ω高得多。而驼峰电子轨道电路把轨道送电端电压较调整状态电压小于70％或低于DC 2.04 V判为有车占用（进入分流状态），按电子轨道电路的结构计算，其允许的分流电阻值将明显高于部标准的规定。提高了轨道电路的分流灵敏度和分流可靠性。

2）对轨道电路由分路状态返回到调整状态的判定较继电轨道电路严格。它规定必须在测到的输入电压值上升到原调整状态电压的90％以上且大于DC 2.2 V时，才能判定为轨道电路由分路状态返回到调整状态。提高了系统判定轨道空闲的可靠性。

3）轨道电路电源盒内的V/I转换器将采集到的轨道电路送电端的电压值转换成电流传输，输出端采用了低通滤波器，提高了传输回路的抗干扰能力。

4）电路设计具有可靠判定断线或短路等故障的能力。

驼峰电子轨道电路室外电路设计为闭合回路，回路内任何一处发生断线都将会使电源开路，输入到轨道模块的电压超过4.8 V，将判为故障，同时给出轨道区段有车占用的信息，实现故障导向安全的信号设计原则。

5）为满足防止钩车进入分路道岔轨道区段时跳动，采取在DG1区段延迟0.5 s判定轨道电路由分路状态返回到调整状态。电子轨道电路用一个区段达到了目前使用的继电器双区段轨道电路同样的防跳动功能。在电子轨道电路中延迟时间还能根据情况随意设定。

6）轨道模块对接收到来自轨道电路的信息进行处理后，将轨道电路的状态采用开关量与模拟量多个通道输向主机和其他模块，实现软硬双重冗余处理，确保信息正确传输。

7）驼峰电子轨道电路处于调整状态时，由于轨道内各项参数变化引起调整状态电压变化，系统能通过自学习方式修正轨道模块软件中记录的调整状态电压值，确保轨道电路正确工作。

5 现场使用情况

WG-Z型驼峰电子轨道电路作为TYWK型驼峰自动控制系统的相关配套设备，于2002年9月首先装备在大同西驼峰场，其后的几年里又先后在益阳、沈阳西、武昌东、西安西、湛江等二十多座驼峰站场推广使用。从近10年的应用效果上看，驼峰电子轨道电路较驼峰继电轨道电路在稳定性、可靠性、易维护性等方面均有明显的提高，具体体现在以下几方面。

1）驼峰电子轨道电路较驼峰继电轨道电路对道床要求低，允许轨道区段道渣漏阻有较大的变化。克服了由于天气变化原因致使轨道区段漏泄电阻变化而导致轨道红光带现象的发生，避免了需人工来回调整轨道区段送电端电压的烦恼及由此所产生的安全隐患。

2）驼峰电子轨道电路比驼峰2.3 Ω轨道电路的灵敏度高，实践表明在分路道岔轨道区段，以2.0 Ω分路电阻在轨道电路入口端分路时，轨道电路能可靠工作，提高了分路道岔轨道区段的分路灵敏度。而且使用在分路道岔区段的驼峰电子轨道电路具有双向的防轻车跳动功能。

3）驼峰电子轨道电路由于有自适应功能，因此在安装和使用过程中不需要调整，减少了施工和维修工作量。在这方面，较驼峰继电轨道电路有明显的优势。

4）驼峰电子轨道电路接收端信息单芯电缆传输距离可达到1 km以上，因此不需要像驼峰2.3 Ω继电轨道电路传输距离超过200 m就要增加电缆芯线，节省了工程投资。