高压脉冲轨道电路在铁路专用线建设中的应用

2013-05-11樊学涛

中国新技术新产品 2013年10期

樊学涛

（中铁一院集团新疆铁道勘察设计院有限公司，新疆乌鲁木齐 830011）

1 概述

轨道电路是以钢轨线路作为信号传输的通道，两端加以绝缘或电气绝缘并接上轨道送受电设备所构成的电路。它是列车运行实现自动控制的关键设备，通过发送信号检测列车占用和轨道完整性，同时通过信息接收模块实现向车载列控设备连续传输地面轨道信息，在CTCS（总体结构示意图如图1所示)中占有极其重要的地位，其信号的传输质量直接影响着列车的运行安全。

为了适应不同自然条件的运营需要，出现了多种类别的轨道电路。其中运用最为广泛的是25Hz相敏轨道电路。这种轨道电路工作性能可靠、故障率低、节省电能并且有较好的抗干扰能力，但对于生锈区段或因生锈过车后在轨面黏附黑色固体（氧化铁成分）的区段易造成分路不良。

图1 CTCS总体结构示意图

图2 高压脉冲轨道电路功能实现原理图

对于轨道电路分路不良的问题，目前最根本的方法是提高轨面电压,利用接触焦耳热击穿钢轨锈层氧化膜和半导体膜。

3 V化轨道电路通过提高轨面电压的

方法有效地解决了一般地由于生锈原因造成的轨道电路轻度分路不良的问题。而对于分路不良情况严重的区段则效果不够理想，并且由于3V化轨道电路本身也是25Hz轨道电路的一种，轨面电压的提高会导致轨道电路功率过大。

高压脉冲轨道电路比较全面地解决了轨道电路的分路不良问题。其瞬时电压可达100V，能有效地击穿轨面的锈污、油膜等，显著提高了轨道电路分路灵敏度。

2 高压脉冲轨道电路的基本工作原理及功能实现

2.1 高压脉冲轨道电路的基本工作原理

高压脉冲轨道电路采用幅度较高的脉冲电压，其发送的高压脉冲分正负两部分，正脉冲的幅值远大于负脉冲的幅值，同时正脉冲的宽度远小于负脉冲的宽度。这种高压、高能的脉冲电压对轨面的锈污、油膜具有良好的击穿效果，显著提高了分路灵敏度。

高压脉冲工作时的瞬时高电压使绝缘体内部形成连锁隧道效应，随着高于临界场的电场作用时间的增长而使缺陷群排列形成放电通道，释放电荷载流子，促进电荷传输。列车对轨面的压力则使钢轨绝缘层发生形变，有利于内部形成击穿通道，脉冲信号对锈层造成不可恢复的击穿效果，遏制了钢轨绝缘层的形成。

高压脉冲的能量及功率计算如式1～式3所示。

C=50μf,V=500V 式 1

P=W×N＝6.25×（3～6）=18.75～37.5瓦式3

其中N为电容器每秒充放电的次数。由计算结果可知，高压脉冲轨道电路的功率较小，理论计算值介于18.75～37.5瓦之间。利用这种轨道电路可以不因轨面电压的提高而大幅增加功率。

2.2 高压脉冲轨道电路功能实现

高压脉冲轨道电路的电路是由送电端将轨道电源经高压脉冲发码器变换生成高压脉冲信号，再经扼流变压器降压后由钢轨传输到受电端。受电端则需经扼流变压器升压后送至高压脉冲译码器。译码器将轨面传来的不对称信号转换为两个（头、尾）直流信号供差动继电器工作。其电路功能实现原理图如图2所示。正常情况下，调整状态译码器的输出头、尾电压大于差动继电器工作电压（头DC27伏、尾DC19伏），一般头、尾电压工作在DC50伏左右。分路状态时译码器的输出头、尾电压小于差动继电器释放电压（头DC13.5伏、尾DC9.5伏）。

二元差动继电器和译码器、扼流变压器构成轨道电路的接收端，负责接收钢轨上固定极型的高压脉冲而工作。