不同类型轨道电路结合时的工程解决方案

谭婧雯

（北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070）

轨道电路作为列车占用检查装置，广泛运用于铁路信号控制系统中。国内铁路路网广阔，站场复杂，为满足特定的运输需求，部分铁路车站存在同时采用多种制式的轨道电路的情况。不同制式的轨道电路，其接收设备动作时间不同，在特定的场景下，相邻轨道区段的轨道继电器动作时机的差异，会导致进路中部分区段无法正常解锁，或者轨道电路无法正常使用的情况。为避免上述问题的出现，工程设计人员需要对不同制式的轨道电路结合部分进行特殊考虑。

1 轨道继电器动作时机可能导致的问题

在国内铁路信号系统中，常采用轨道继电器的吸起和落下反应轨道区段的空闲和占用状态，联锁系统采集轨道继电器的状态参与联锁控制逻辑。车站咽喉区轨道区段长度通常较短，当列车高速通过不同制式的轨道电路结合部时，由于轨道继电器动作时机可能存在以下问题。

1.1 区段占用、出清时间小于轨道电路响应时间

不同制式的轨道电路设备，从列车占用轨道区段至轨道电路给出占用状态表示的时间各不相同，在这个设备响应的时间内，如果列车已经出清了该区段，轨道电路恢复调整状态，则会导致联锁系统不能获取列车占用过该区段的信息。

故轨道区段的最小长度需满足列车以最高运行速度通过该轨道区段时，由列车占用轨道区段至轨道电路给出占用状态表示的时间内列车所走行的距离，区段长度按公式（1）计算。

图1 短车快速通过不同类型轨道电路结合处的运行场景Fig.1 Operation scenario of short vehicle rapidly passing through the junction of different types of track circuits

公式（1）中， L区为轨道区段的长度， L车为列车长度， vmax为列车在该区段最高运行速度， t落为由列车占用轨道区段至轨道电路给出占用状态表示的时间。

1.2 后方区段出清后，前方区段仍未占用

不同制式的轨道电路设备结合时，当列车由当前占用的区段驶入运行方向的下一个轨道区段，如果列车完全进入该区段，后方区段轨道电路给出空闲信息后，该区段还未向联锁提供占用信息，会出现短时间的列车占用丢失。

列车无故丢失，会给车站值班员带来较大困扰，并且如果列车丢失时间超过联锁容许的时间，可能会导致进路无法正常解锁。

相邻不同制式的轨道电路的设备响应时间应该满足公式（2）的要求。

公式（2）中， t落为列车运行前方区段由列车占用轨道区段至轨道电路给出占用状态表示的时间，t吸为列车运行后方区段由列车出清轨道区段至轨道电路给出空闲状态表示的时间， L车为列车长度，vmax为列车在该区段最高运行速度。

1.3 前方区段出清后，本区段仍处于占用状态

当站内区段较短时，由于不同制式的轨道电路设备响应时间的差别，可能出现列车运行通过本区段和前方区段后，前方区段轨道电路已经给出空闲信息，本区段还未向联锁给出空闲信息的情况，运行场景如图1 所示。

这种情况，进路中各区段不满足顺序占用出清的条件，列车通过后会遗留部分区段无法正常解锁，需要值班员通过区段故障解锁的方式来解锁。

要避免上述问题的出现，区段长度需满足公式（3）的要求。

公式（3）中， L区为轨道区段的长度， L车为列车长度， t吸为本区段由列车出清轨道区段至轨道电路给出空闲状态表示的时间， t'吸为本区段列车运行前方相邻区段由列车出清轨道区段至轨道电路给出空闲状态表示的时间， vmax为列车在该区段最高运行速度。

1.4 小结

不同制式轨道电路结合时，由于轨道电路设备响应时间的差异，导致出现上述3 种现象。显示到用户层面是错误显示、进路无法解锁等问题，影响正常运营使用。从设备的时间特性展开分析，研究在工程设计中如何避免上述问题的出现。

2 不同制式轨道电路结合的分析

国内铁路信号系统中，轨道电路常见的类型有25 Hz 相敏轨道电路、高压脉冲轨道电路、移频轨道电路等。本文以25 Hz 相敏轨道电路与高压脉冲轨道电路结合为例，说明轨道电路设备响应时间对联锁设备逻辑的影响以及需要注意的问题。

分析采用的基础数据如下。

最短列车长度按单列机车考虑，根据《铁路技术管理规程》（普速铁路部分）中机车重量和长度表，国内最短的机车换长1.2，按13 m 计算。

列车最高运行速度按160 km/h 考虑，即44 ms；站内调车最高速度40 km/h，即11 m/s。

25 Hz 相敏轨道电路微电子接收器吸起延时和落下延时均小于0.5 s，以微电子接收器动作时间为例说明。

高压脉冲轨道电路的二元差动继电器的吸起延时为2 ～2.5 s，落下延时为1 ～1.5 s。

ZPW-2000A 轨道电路接收器吸起延时为2.3 ～2.8 s，落下延时小于2 s。

2.1 各种类型轨道电路最小可靠落下的区段长度

以运行速度160 km/h 的普速铁路单机运行计算，根据上述各类型轨道电路最不利落下时间，通过公式（1）计算各种类型轨道电路最小可靠落下的区段长度：25 Hz 相敏轨道电路最小区段长度为9 m；高压脉冲轨道电路最小区段长度为54 m；ZPW-2000A 轨道电路最小区段长度为76 m。

在高速铁路中，若动车组以线路最高允许速度运行，动车组最小换长18.2，约200 m，由于车长的原因，轨道电路可靠落下的最小区段长度小于普速铁路最小区段长度。

2.2 25 Hz相敏轨道电路与高压脉冲轨道电路结合

由于高压脉冲轨道电路接收设备吸起和落下的时间均大于25 Hz 相敏轨道电路，当列车顺序通过25 Hz 相敏轨道电路、高压脉冲轨道电路时，需考虑后方区段出清后，前方区段仍未占用的情况；当列车顺序通过高压脉冲轨道电路、25 Hz 相敏轨道电路时，需考虑前方区段出清后，本区段仍处于占用状态的情况，下面分两种情况说明。

1) 25 Hz 相敏轨道电路→高压脉冲轨道电路

单机运行时，通过公式（2）可计算出当列车速度不超过46 km/h 时，不会出现后方区段出清后，前方区段仍未占用的情况。

《铁路技术管理规程》（普速铁路部分）中站内调车的最高允许速度为40 km/h，调车作业满足要求。

对于列车作业，单机高速通过车站时，速度远远超过46 km/h，列车出清后方区段后，会出现短暂的列车丢失，然后前方区段占用。联锁在检查区段解锁条件时，延时3 s 解锁，在3 s 的时间内后方区段判断为占用，前方区段在3 s 内给出占用信息，即认为满足解锁条件。高压脉冲轨道电路接受设备响应时间小于3 s，故不影响正常解锁。

2) 高压脉冲轨道电路→25 Hz 相敏轨道电路

由于高压脉冲轨道电路接收设备吸起时间均大于25 Hz 相敏轨道电路落下时间，如果运行前方25 Hz 相敏轨道电路区段较短，会出现后方区段未出清，前方区段已经出清的情况。通过公式（3）可计算出，当前方25 Hz 相敏轨道电路区段长度大于76 m 时能避免上述情况，否则会影响联锁正常解锁。

上述区段长度基于单机高速通过的数据计算出来，实际上车站正线通常不会采用高压脉冲轨道电路，不经常行车的侧线股道和部分侧线道岔区段采用高压脉冲轨道电路的情况较多，如果采用侧线接发车80 km/h 或者45 km/h 的速度计算，25 Hz相敏轨道电路与高压脉冲轨道电路结合时，其区段最小长度为32 m、12 m 即可满足要求。如果确有单机高速通过的运输需求而轨道区段长度不足的情况，则需要对25 Hz 相敏轨道电路接收设备做延时处理，通过延时电路或继电器将25 Hz 相敏轨道电路吸起时间延时1 ～2 s，或者特殊修改联锁逻辑，在采集到该区段吸起状态后延时1 ～2 s 再参与逻辑判断。采用延时吸起需考虑对下一区段是否有影响，以及对其他系统的影响，例如在延时吸起期间监测采集到轨道电路模拟量已经提示区段空闲，但采集到的开关量为轨道区段仍在占用状态，设备会报警，因此需配合联锁做特殊处理。

3 其他需要考虑的因素

3.1 电码化

电码化发码区段长度设计原则为单区段长度（叠加发码）或总发码区段长度（叠加预发码）大于车载机车信号设备从无码到有码或者不同低频间的解析响应时间。

从电码化的角度考虑，对于轨道电路叠加电码化的区段，轨道区段长度应考虑从列车占用到轨道电路给出占用信息的时间以及机车信号设备解码的时间内列车走行的距离；对于轨道电路叠加电码化预发码的区段，应考虑同时发码的区段长度总和不小于机车信号设备解码的时间内列车走行的距离；对于一体化轨道电路，区段长度应考虑机车信号设备解码的时间内列车走行的距离。

3.2 轨道停电恢复时间

在车站内采用不同类型轨道电路的情况下，轨道停电恢复后需保证各种类型轨道电路均动作完成后才能采用GJ 状态参与联锁逻辑判断，即轨道停电监督继电器延时吸起或者联锁延时时间需满足站内上电恢复最慢的轨道电路类型的响应时间。

4 结束语

根据上述分析，当25 Hz 相敏轨道电路和高压脉冲轨道电路结合时，最高运行速度160 km/h 的线路，建议25 Hz 相敏轨道电路区段长度不小于76 m，高压脉冲轨道电路区段长度不小于54 m；最高运行速度120 km/h 的线路，建议25 Hz 相敏轨道电路区段长度不小于54 m，高压脉冲轨道电路区段长度不小于37 m；侧线区段长度根据实际运行速度计算。

进站口内外方分别为25 Hz 相敏轨道电路以及ZPW-2000 系列轨道电路时，建议有条件时按公式（3）计算站内第一个区段长度。

工程设计人员在进行站内轨道电路设计，尤其是存在不同类型轨道电路结合的情况时，需要从运输需求、轨道电路设备响应时间、电码化、轨道停电恢复时间等方面，并结合联锁设备逻辑综合考虑，合理划分轨道区段并确定轨道区段长度。