对铁路信号领域轨道电路钢轨锈蚀问题的思考
2014-09-29陈咏鑫
摘 要：文章首先对铁路信号轨道电路的作用、工作原理进行了阐述，然后指出钢轨锈蚀问题对轨道电路、列车安全运行的影响，进而提出了克服轨道电路分路不良问题的两个新思路并进行了比较，具有一定的参考价值。
关键词：铁路信号；钢轨锈蚀；轨道电路
在铁路信号系统中如何检查指定的线路上是否有列车占用极其重要。1870年美国人鲁宾逊发明了开路式轨道电路， 1872年又研制成功了闭路式轨道电路，解决了自动、实时检查列车占用线路问题。用轨道电路将列车运行与信号显示联系起来，诞生了铁路自动信号，开创了自动信号的新时代。
经历了一百多年的发展与技术进步，轨道电路诞生了多种制式，现在它已不仅用来检查线路空闲，而且还用来向列车传输信息，是列车是否行进的关键依据，因此成为列车安全运行的基础设备。
1 轨道电路的定义
轨道电路通常是指利用铁路线路的两根钢轨作为导体构成的电路，用于自动、连续检测这段线路是否被列车占用，也用于控制信号机或转辙机，以保证列车安全运行的设备。
2 轨道电路的基本原理
简化的轨道电路结构形式如图1、2所示：
图1 无车状态
平时，列车未进入轨道电路，即线路空闲时，电流从轨道电路电源正极→钢轨→轨道接收器→另一股钢轨电源负极，轨道接收器中有电，使接收器保持在吸起状态，接通信号机的绿灯电路，允许列车进入轨道电路。
图2 有车占用状态
当列车进入轨道电路区段内，即线路被占用时，电流同时流过列车轮对和轨道接收器，由于列车轮对的电阻比轨道接收器的电阻小得多，使电源输出电流显著加大，钢轨线路上自身的压降随之增大，送向两根钢轨间的电压则将降低，因而流经轨道接收器的电流减小，使轨道接收器落下，其落下条件接通信号机的红灯电路，向后续列车发出停车信号，以保证列车在该段轨道区段内运行的安全。
根据上述工作原理可知，轨道电路能否正常工作，直接关系到行车安全和行车效率。为此轨道电路必须做到其任何一点被列车占用时，即使只有一对轮对进入轨道电路内，轨道接收器也应可靠落下。
3 轨道电路钢轨锈蚀问题的由来及后果
以钢轨为导线的轨道电路为我国铁路信号轨道电路应用最普遍的制式，其信息的传递通道就是暴露在光天化日下的两根钢轨，由于钢轨将会与周围介质（大气中的水分、氧气、污染物）发生化学反应导致生锈，尤其对车站内列车长期较少通过的线路区段，日积月累将使钢轨轨面严重氧化生锈，当列车在这样的钢轨区段上行驶时，虽然列车车轮与钢轨接触但不短路两侧钢轨，造成轨道接收器无法落下即出现现场轨道区段有车占用但室内控制人员不知道、控制设备不作为的现象，此现象称为轨道电路分路不良问题。
轨道电路分路不良是信号设备故障导向危险侧的重大安全隐患，对列车安全运行的危害极其严重，将可能造成列车相撞、翻车等行车事故，因此采取措施克服轨道电路分路不良，是我们需要解决的大问题。
4 克服轨道电路分路不良问题方案探讨
4.1 方案一：采用计轴设备处理方案
利用轨道传感器、计数器来记录和比较驶入和驶出轨道区段的轴数，以此确定轨道区段的占用或空闲。
工作原理为：通过磁场耦合原理，在发送磁头与接收磁头之间形成磁通桥路，从而在调谐的接收线圈上获得一定的信号输出。
无车轮经过传感器时，其产生的磁力线如图3所示，在接收线圈内感应的交流电压相位与发送电压相位相同；当轨面有车通过时，轮缘改变了磁力线方向，TX产生的磁力线如图4所示，这样在RX中产生的感应电压相位改变180°。即车轮对载频信号进行了相位调制，在接收线圈内感应的交流电压相位与发送电压相反，这个载有“轮轴”信息的信号由室内计轴主机进行判定处理，实现轨道区段占用或出清检查。
本方案避开了钢轨条件的限制，但室内外将增加不少设备及维护工作量。
图3 图4
4.2 方案二：采用对钢轨轨面进行防锈合金处理方案
设想采用特殊工艺、材料在每根钢轨表面生成一道连续的防锈耐磨合金带，使钢轨表面获得耐磨、防锈合金层，要求该合金层导电性好且不损伤钢轨、不生锈，从而保证车轮与钢轨始终处于导通状态，达到消除轨道电路分路不良的目地。
本方案在钢轨轨面处理上作文章，不额外增加设备以及维护工作量，但对工艺材料的要求很高。
以上两个方案对解决钢轨生锈导致的轨道电路分路不良问题比较彻底，但方案一与方案二之间各有优缺点。因此，对上述方案，铁路维护部门可结合现场具体实际开展进一步的论证研究工作，以综合效价比更优的方案为列车安全运行保驾护航。
参考文献
[1]何文卿.6502电气集中电路[M].中国铁道出版社，2001.
[2]孙祖庭.解决分路不良轨道电路区段的几点设想[J].上海铁道科技，2003（4）.
作者简介：陈咏鑫（1996-），男，汉族，籍贯为四川省成都市，研究方向：兴趣为铁路技术。endprint
摘 要：文章首先对铁路信号轨道电路的作用、工作原理进行了阐述，然后指出钢轨锈蚀问题对轨道电路、列车安全运行的影响，进而提出了克服轨道电路分路不良问题的两个新思路并进行了比较，具有一定的参考价值。
关键词：铁路信号；钢轨锈蚀；轨道电路
在铁路信号系统中如何检查指定的线路上是否有列车占用极其重要。1870年美国人鲁宾逊发明了开路式轨道电路， 1872年又研制成功了闭路式轨道电路，解决了自动、实时检查列车占用线路问题。用轨道电路将列车运行与信号显示联系起来，诞生了铁路自动信号，开创了自动信号的新时代。
经历了一百多年的发展与技术进步，轨道电路诞生了多种制式，现在它已不仅用来检查线路空闲，而且还用来向列车传输信息，是列车是否行进的关键依据，因此成为列车安全运行的基础设备。
1 轨道电路的定义
轨道电路通常是指利用铁路线路的两根钢轨作为导体构成的电路，用于自动、连续检测这段线路是否被列车占用，也用于控制信号机或转辙机，以保证列车安全运行的设备。
2 轨道电路的基本原理
简化的轨道电路结构形式如图1、2所示：
图1 无车状态
平时，列车未进入轨道电路，即线路空闲时，电流从轨道电路电源正极→钢轨→轨道接收器→另一股钢轨电源负极，轨道接收器中有电，使接收器保持在吸起状态，接通信号机的绿灯电路，允许列车进入轨道电路。
图2 有车占用状态
当列车进入轨道电路区段内，即线路被占用时，电流同时流过列车轮对和轨道接收器，由于列车轮对的电阻比轨道接收器的电阻小得多，使电源输出电流显著加大，钢轨线路上自身的压降随之增大，送向两根钢轨间的电压则将降低，因而流经轨道接收器的电流减小，使轨道接收器落下，其落下条件接通信号机的红灯电路，向后续列车发出停车信号，以保证列车在该段轨道区段内运行的安全。
根据上述工作原理可知，轨道电路能否正常工作，直接关系到行车安全和行车效率。为此轨道电路必须做到其任何一点被列车占用时，即使只有一对轮对进入轨道电路内，轨道接收器也应可靠落下。
3 轨道电路钢轨锈蚀问题的由来及后果
以钢轨为导线的轨道电路为我国铁路信号轨道电路应用最普遍的制式，其信息的传递通道就是暴露在光天化日下的两根钢轨，由于钢轨将会与周围介质（大气中的水分、氧气、污染物）发生化学反应导致生锈，尤其对车站内列车长期较少通过的线路区段，日积月累将使钢轨轨面严重氧化生锈，当列车在这样的钢轨区段上行驶时，虽然列车车轮与钢轨接触但不短路两侧钢轨，造成轨道接收器无法落下即出现现场轨道区段有车占用但室内控制人员不知道、控制设备不作为的现象，此现象称为轨道电路分路不良问题。
轨道电路分路不良是信号设备故障导向危险侧的重大安全隐患，对列车安全运行的危害极其严重，将可能造成列车相撞、翻车等行车事故，因此采取措施克服轨道电路分路不良，是我们需要解决的大问题。
4 克服轨道电路分路不良问题方案探讨
4.1 方案一：采用计轴设备处理方案
利用轨道传感器、计数器来记录和比较驶入和驶出轨道区段的轴数，以此确定轨道区段的占用或空闲。
工作原理为：通过磁场耦合原理，在发送磁头与接收磁头之间形成磁通桥路，从而在调谐的接收线圈上获得一定的信号输出。
无车轮经过传感器时，其产生的磁力线如图3所示，在接收线圈内感应的交流电压相位与发送电压相位相同；当轨面有车通过时，轮缘改变了磁力线方向，TX产生的磁力线如图4所示，这样在RX中产生的感应电压相位改变180°。即车轮对载频信号进行了相位调制，在接收线圈内感应的交流电压相位与发送电压相反，这个载有“轮轴”信息的信号由室内计轴主机进行判定处理，实现轨道区段占用或出清检查。
本方案避开了钢轨条件的限制，但室内外将增加不少设备及维护工作量。
图3 图4
4.2 方案二：采用对钢轨轨面进行防锈合金处理方案
设想采用特殊工艺、材料在每根钢轨表面生成一道连续的防锈耐磨合金带，使钢轨表面获得耐磨、防锈合金层，要求该合金层导电性好且不损伤钢轨、不生锈，从而保证车轮与钢轨始终处于导通状态，达到消除轨道电路分路不良的目地。
本方案在钢轨轨面处理上作文章，不额外增加设备以及维护工作量，但对工艺材料的要求很高。
以上两个方案对解决钢轨生锈导致的轨道电路分路不良问题比较彻底，但方案一与方案二之间各有优缺点。因此，对上述方案，铁路维护部门可结合现场具体实际开展进一步的论证研究工作，以综合效价比更优的方案为列车安全运行保驾护航。
参考文献
[1]何文卿.6502电气集中电路[M].中国铁道出版社，2001.
[2]孙祖庭.解决分路不良轨道电路区段的几点设想[J].上海铁道科技，2003（4）.
作者简介：陈咏鑫（1996-），男，汉族，籍贯为四川省成都市，研究方向：兴趣为铁路技术。endprint
摘 要：文章首先对铁路信号轨道电路的作用、工作原理进行了阐述，然后指出钢轨锈蚀问题对轨道电路、列车安全运行的影响，进而提出了克服轨道电路分路不良问题的两个新思路并进行了比较，具有一定的参考价值。
关键词：铁路信号；钢轨锈蚀；轨道电路
在铁路信号系统中如何检查指定的线路上是否有列车占用极其重要。1870年美国人鲁宾逊发明了开路式轨道电路， 1872年又研制成功了闭路式轨道电路，解决了自动、实时检查列车占用线路问题。用轨道电路将列车运行与信号显示联系起来，诞生了铁路自动信号，开创了自动信号的新时代。
经历了一百多年的发展与技术进步，轨道电路诞生了多种制式，现在它已不仅用来检查线路空闲，而且还用来向列车传输信息，是列车是否行进的关键依据，因此成为列车安全运行的基础设备。
1 轨道电路的定义
轨道电路通常是指利用铁路线路的两根钢轨作为导体构成的电路，用于自动、连续检测这段线路是否被列车占用，也用于控制信号机或转辙机，以保证列车安全运行的设备。
2 轨道电路的基本原理
简化的轨道电路结构形式如图1、2所示：
图1 无车状态
平时，列车未进入轨道电路，即线路空闲时，电流从轨道电路电源正极→钢轨→轨道接收器→另一股钢轨电源负极，轨道接收器中有电，使接收器保持在吸起状态，接通信号机的绿灯电路，允许列车进入轨道电路。
图2 有车占用状态
当列车进入轨道电路区段内，即线路被占用时，电流同时流过列车轮对和轨道接收器，由于列车轮对的电阻比轨道接收器的电阻小得多，使电源输出电流显著加大，钢轨线路上自身的压降随之增大，送向两根钢轨间的电压则将降低，因而流经轨道接收器的电流减小，使轨道接收器落下，其落下条件接通信号机的红灯电路，向后续列车发出停车信号，以保证列车在该段轨道区段内运行的安全。
根据上述工作原理可知，轨道电路能否正常工作，直接关系到行车安全和行车效率。为此轨道电路必须做到其任何一点被列车占用时，即使只有一对轮对进入轨道电路内，轨道接收器也应可靠落下。
3 轨道电路钢轨锈蚀问题的由来及后果
以钢轨为导线的轨道电路为我国铁路信号轨道电路应用最普遍的制式，其信息的传递通道就是暴露在光天化日下的两根钢轨，由于钢轨将会与周围介质（大气中的水分、氧气、污染物）发生化学反应导致生锈，尤其对车站内列车长期较少通过的线路区段，日积月累将使钢轨轨面严重氧化生锈，当列车在这样的钢轨区段上行驶时，虽然列车车轮与钢轨接触但不短路两侧钢轨，造成轨道接收器无法落下即出现现场轨道区段有车占用但室内控制人员不知道、控制设备不作为的现象，此现象称为轨道电路分路不良问题。
轨道电路分路不良是信号设备故障导向危险侧的重大安全隐患，对列车安全运行的危害极其严重，将可能造成列车相撞、翻车等行车事故，因此采取措施克服轨道电路分路不良，是我们需要解决的大问题。
4 克服轨道电路分路不良问题方案探讨
4.1 方案一：采用计轴设备处理方案
利用轨道传感器、计数器来记录和比较驶入和驶出轨道区段的轴数，以此确定轨道区段的占用或空闲。
工作原理为：通过磁场耦合原理，在发送磁头与接收磁头之间形成磁通桥路，从而在调谐的接收线圈上获得一定的信号输出。
无车轮经过传感器时，其产生的磁力线如图3所示，在接收线圈内感应的交流电压相位与发送电压相位相同；当轨面有车通过时，轮缘改变了磁力线方向，TX产生的磁力线如图4所示，这样在RX中产生的感应电压相位改变180°。即车轮对载频信号进行了相位调制，在接收线圈内感应的交流电压相位与发送电压相反，这个载有“轮轴”信息的信号由室内计轴主机进行判定处理，实现轨道区段占用或出清检查。
本方案避开了钢轨条件的限制，但室内外将增加不少设备及维护工作量。
图3 图4
4.2 方案二：采用对钢轨轨面进行防锈合金处理方案
设想采用特殊工艺、材料在每根钢轨表面生成一道连续的防锈耐磨合金带，使钢轨表面获得耐磨、防锈合金层，要求该合金层导电性好且不损伤钢轨、不生锈，从而保证车轮与钢轨始终处于导通状态，达到消除轨道电路分路不良的目地。
本方案在钢轨轨面处理上作文章，不额外增加设备以及维护工作量，但对工艺材料的要求很高。
以上两个方案对解决钢轨生锈导致的轨道电路分路不良问题比较彻底，但方案一与方案二之间各有优缺点。因此，对上述方案，铁路维护部门可结合现场具体实际开展进一步的论证研究工作，以综合效价比更优的方案为列车安全运行保驾护航。
参考文献
[1]何文卿.6502电气集中电路[M].中国铁道出版社，2001.
[2]孙祖庭.解决分路不良轨道电路区段的几点设想[J].上海铁道科技，2003（4）.
作者简介：陈咏鑫（1996-），男，汉族，籍贯为四川省成都市，研究方向：兴趣为铁路技术。endprint
