鐵路信號軌道電路介紹及故障分析

王衛國

摘 要：鐵路信號軌道電路是鐵路運行控制系統的基礎設備之一，對保障鐵路運輸安全與暢通發揮著重要的作用。軌道電路可以監督檢查某一區段內的線路是否有車占用，并能檢查該區段內的鋼軌是否完整，通過軌道電路可以將地面信號傳輸給機車，進而為列車運行提供條件。鐵路信號現場工作人員在日常作業中會遇到各種各樣的軌道電路故障現象，軌道電路故障導致的信號升級顯示會危及行車安全，軌道電路故障較長延時，會對鐵路運輸效率產生消極影響。文章對鐵路信號軌道電路的作用、組成、分類和基本原理進行研究。結合日常工作經驗和現場所處理的各類故障，并對故障進行分析，對于預防故障發生和及時處理故障具有積極意義。

關鍵詞：鐵路安全；軌道電路；故障處理

中圖分類號：U284.2 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）03-0121-03

Abstract： Railway signal track circuit is one of the basic equipment of railway operation control system， which plays an important role in ensuring the safety and smooth flow of railway transportation. The track circuit can supervise and check whether the line in a certain section is occupied by a vehicle， and can check whether the rail in the section is complete or not. Through the track circuit， the ground signal can be transmitted to the locomotive， thus providing conditions for the train operation. Railway signal field workers will encounter various phenomena of track circuit failure in their daily operations. The signal upgrade caused by track circuit failure will endanger traffic safety， and the track circuit fault will have a long delay. Will have a negative impact on railway transport efficiency. In this paper， the function， composition， classification and basic principle of railway signal track circuit are studied. According to the daily work experience and all kinds of faults dealt with on the spot， it is of positive significance to prevent the occurrence of the faults and deal with the faults in time by analyzing the faults.

Keywords： railway safety； track circuit； trouble shooting

1 軌道電路的作用、組成及分類

1.1 作用

中華人民共和國鐵道行業標準《軌道電路通用技術條件》TB/T2852-2015中軌道電路定義為：利用鐵路線路的鋼軌作為導體傳遞信息，實現區段空閑和占用檢查的電路系統。

鐵路信號軌道電路通過絕緣節（電氣絕緣節或者機械絕緣節）將軌道電路劃分為不同的區段，軌道電路的工作狀態有：正常占用、故障占用、失去分路、出清等。在站內電碼化區段和自動閉塞區間一般根據軌道電路的工作狀態結合其他技術手段處理（例如區間邏輯占用檢查手段）可以反映該軌道電路區段是否正常，有無列車占用。

1.2 組成

導體：軌道電路的導體部分包括：鋼軌、鋼軌接續線、25Hz軌道扼流連接線、ZPW-2000A軌道調諧引接線等。

鋼軌絕緣：25Hz相敏軌道電路軌道絕緣一般采用機械絕緣，ZPW-2000A型軌道電路一般采用電氣絕緣節。需要說明：站內一離去和三接近區段屬于站內與區間的交界，一般采用機械絕緣節。

送電端設備包括：軌道電源（無論站內還是區間軌道電路一般均由特定的電源屏模塊進行供電）、變壓器（扼流變壓器，軌道變壓器/匹配變壓器）、熔斷器、防雷等。

受電端設備包括：扼流變壓器、軌道變壓器、限流電阻、匹配變壓器、調諧單元、空心線圈、防雷、防護盒、接收器、繼電器等。

1.3 軌道電路的分類

本文將按照站內軌道電路和區間軌道電路分別進行介紹。站內著重介紹25Hz相敏軌道電路，區間介紹ZPW-2000A型無絕緣移頻自動閉塞軌道電路。

2 25Hz相敏軌道電路工作原理

25Hz相敏軌道電路工作電壓頻率為25Hz，與供電牽引電壓（50Hz）頻率不同。通過不同的頻率將軌道電源與供電牽引電源加以區分，提高了抗干擾能力。25Hz相敏軌道電路電源屏供電輸出軌道電源和局部110V電源。局部電源直接給二元二位繼電器局部線圈供出110V電壓。軌道電源經由軌道電源屏送至分線盤，分線盤通過室外電纜送至軌道送端XB箱盒，經過軌道電路送端軌道變壓器、扼流變壓器的降壓和限流電阻限流等后將軌道電源電壓信號送至送端鋼軌，經鋼軌傳輸，軌道電壓信號到達軌道電路受端，經過扼流變壓器、軌道變壓器的升壓后，通過電纜將軌道電路受端電壓信號送回機械室分線盤。而后經過組合架軌道電路受端電壓到達二元二位繼電器的軌道側線圈。25Hz相敏軌道電路二元二位繼電器正常工作需要滿足以下幾個條件：（1）局部電壓正常110V；（2）軌道電壓正常（有效電壓不低于15V）；（3）相位角滿足條件，局部電壓超前軌道電壓90度。這三個條件都滿足后軌道區段二元二位繼電器可以正常工作。正常情況無車占用軌道區段二元二位繼電器吸起，表示軌道區段正常，有車時二元二位繼電器落下，表示有車占用。

3 ZPW-2000A型無絕緣移頻自動閉塞軌道電路工作原理

ZPW-2000A型無絕緣移頻自動閉塞軌道電路與站內25Hz相敏軌道電路不同，主要由主軌道電路和29m調諧區小軌道電路兩部分組成。除與站內交界處，區間ZPW-2000A型無自動閉塞軌道電路一般采用電氣絕緣節，站內三接近與一離去區段采用機械絕緣節。ZPW-2000A發送器根據電路編碼產生的移頻電壓信號經過站內橫向、縱向防雷，室內通過衰耗器，電纜模擬網絡盤將移頻信號送至室外發送端，室外發送端經過匹配變壓器和調諧單元后移頻信號分別向主軌道和小軌道傳輸。移頻信號通過主軌道到達本區段的接收端，而后經電纜將移頻信息傳輸至室內接收器。本區段的29m調諧區小軌信息由下一區段的接收器接收后送回至下一區段的接收器，經過下一區段接收器處理后，將處理后的XGJ、XGJH信息送至本區段的接收器。區間ZPW-2000A軌道電路的接收器既接收本區段的主軌道信息又要接收相鄰區段的小軌道信息。ZPW-2000A軌道電路在主軌道電路正常，并且XGJ、XGJH電壓正常的情況下驅動GJ吸起，表示該區段軌道電路正常。ZPW-2000A軌道電路正常工作時，區間空閑GJ吸起，有車占用GJ落下。

4 軌道電路的常見故障分析

本文將對站內25Hz相敏軌道電路和區間ZPW-2000A型無絕緣自動閉塞軌道電路故障分別進行介紹。

4.1 25Hz相敏軌道電路一般故障分析

25Hz相敏軌道電路故障分析一般要區分是發碼區段故障還是非發碼區段故障。故障處理時需要注意檢查是否是電碼化區段發碼干擾。排除電碼化干擾后，發碼區段和非發碼區段故障處理思路大致類似。

4.1.1 25Hz相敏軌道電路發碼區段故障

電碼化區段發生故障時。應該判斷故障區段是否正在發碼，如果故障區段正在發碼，故障處理時，必須考慮電碼化電路發碼的干擾。電碼化區段，股道區段為占用發碼，正線區段為預疊加發碼。電碼化區段發碼時，軌道電路的通道上既有25Hz軌道信息，又有電碼化發碼信息。區段故障處理時應排除電碼化區段發碼干擾。

（1）站內電碼化區段（股道，屬于占用發碼）發生故障后，為避免電碼化干擾應斷開室內電碼化區段發碼發送器。因為電碼化發送器有主備發送器和+1發送兩種模式，處理故障時斷開主發送器同時將備用發送器或者+1發送器也斷開。

（2）正線電碼化區段軌道電路發送故障時，該故障區段發碼電路也在工作，在處理正線區段故障時必須考慮占用發碼和預發碼的干擾。相應故障區段的發送器均應斷開。正線區段故障（預疊加發碼）在軌道電路傳輸通道上既有25Hz軌道電路信息又有電碼化信息，在處理故障時如果斷開發碼電路發送器不方便，也可以用具有頻率選擇功能的移頻在線測試記錄表（CD-96Z）進行測試，測試時注意卡鉗I、II側的選擇，應選擇25Hz檔位進行測試。

發碼區段在排除電碼化干擾后，后續故障處理和非發碼區段思路一樣。

4.1.2 25Hz相敏軌道電路非發碼區段故障

（1）電源供電引起的軌道電路故障

如果某站多個軌道電路區段同時故障，重點檢查是否是電源供電引起。一般電源屏模塊故障會導致多個區段紅光帶。如電源屏軌道主備模塊故障，由該模塊提供電源的所有區段均會故障，軌道電源屏模塊局部110V電壓超標也會導致多個區段故障。多個區段故障，確認故障區段均由一束電源供電時，重點檢查電源屏。

（2）軌道相位角變化引起的故障

97型25Hz相敏軌道電路相位角應滿足軌道超前局部（87±8度）的標準，如果軌道相位角不符合要求，有可能導致GJ落下。在處理軌道相位角變化引起的故障時，必須判斷是由于相位角不符合標準引起的故障時方可進行相位角標調。處理時嚴禁盲目調整相位角，堅決杜絕由于軌道電壓變化導致相位角不符合標準而進行軌道相位角標調。室外帶適配器的25Hz軌道電路區段如果相位角無法實現標調，需要結合適配器一起調整。相位角故障一般發生在施工改造或者檢修更換扼流引接線時上反長短扼流引接線而引起。

（3）判斷故障點是在室內還是在室外

在區分室內外故障時，首先需要判斷室內送出的電壓是否正常，甩開送端電纜測試送端皮線，如果電壓正常，則可以確認送端室內設備正常，如果甩開送端電纜測試皮線電壓不正常，判斷為室內送端發生故障，重點查找室內送端間設備與電纜有無短路或者開路故障。排除室內送端故障后，在分線盤受端進行測試，如果分線盤電壓正常，則可以確認故障在室內，按照室內故障處理流程處理，重點查找分線盤到組合架之間電纜配線；如果分線盤電壓高于正常值，也可以確認故障發生在室內，按照室內故障處理流程處理；如果分線盤電壓低于正常值，需甩線繼續測試，甩開分線盤皮線后測試，若電壓正常或者高于正常值，則故障點在室內，按照室內故障處理流程處理；若甩開皮線后電壓低于正常值或者為零，則故障發生在室外，按照室外故障處理流程處理。分線盤電壓測試是快速定位室內外故障點的有效方法，在進行分線盤測試時，如果電壓低，不可盲目臆斷故障點，還需甩線判斷，才能確認故障究竟發生在室內還是室外。

（4）室內設備故障處理方法

在分線盤測試電壓正常即可判斷為室內故障，一般為室內開路故障。處理室內開路故障時需要順著分線盤到組合側面順次到達軌道二元二位繼電器的3-4線圈，順次測試從分線盤至二元二位繼電器之間配線間的電壓，電壓由有至無即為故障點。如果分線盤至二元二位繼電器之間線纜均正常，則需檢查二元二位繼電器本身是否正常，二元二位繼電器1-2線圈的局部110V電壓是否滿足條件。分線盤電壓無或者電壓值低于正常值，甩開軟皮線后分線盤電壓正常，也可判斷為室內故障，一般為室內短路故障，室內短路故障需要進一步甩線處理，順次甩開從分線盤至二元二位繼電器之間配線，然后測試電壓，電壓由無至有即為故障點。

（5）室外設備故障處理方法

分線盤甩開皮線測試回樓電壓低于正常值即可判斷故障發生在室外。確定為室外故障時，首先在送端XB箱進行測試，測試室內送出的電壓有無，電壓無，檢查分線盤至送端XB箱之間的電纜。在處理室外軌道電路故障時盡量攜帶軌道電路故障診斷儀。處理室外故障時用軌道電路故障測試儀在送端軌面進行測試，如果流經鋼軌的電流高于正常值，可以判斷室外送端至受端存在短路故障，順著鋼軌用軌道電路測試儀進行測試，重點關注軌道電路故障測試儀測試電流突變地點，電流由大突變到小時，檢查兩條鋼軌之間是否存在短路線，關注工務軌距桿，電務引接線等有無破損引起的兩軌條短路。軌道電路故障測試儀測試流經鋼軌的電流低于正常值，則判斷室外存在開路點。處理室外開路需用萬用表順次從送端往受端進行測試，電壓由有到無為開路故障點。

4.2 ZPW-2000A型無絕緣移頻自動閉塞系統的故障處理分析

ZPW-2000A型區間軌道電路發送、接收設備均設有安全可靠的冗余功能，設備相對穩定，故障率低。在發生故障時有冗余功能的設備一般不需要重點考慮（有冗余功能的設備主用發生故障，會倒+1或者備用，兩者同時發生故障的概率很低），重點考慮通道和無冗余功能的設備。當然具有冗余功能的設備之間發生故障也需排除，如果主備之間或者+1之間無法正常切換，主用設備發生故障，也會造成區段紅光帶。

4.2.1 一般移頻故障報警，但是設備正常工作時故障處理方法

ZPW-2000A型無絕緣移頻軌道電路的發送、接受設備都有冗余備用設備，所以一般ZPW-2000A型移頻軌道電路發送器或者接收器故障時，控制臺會有語音報警信息，微機檢測和電務維修機也會有相應的報警信息，對于這類“故障”，不會影響正常行車。但是報警反饋除正在使用的設備存在故障，需要進行處理。發送器故障一般會倒+1，接收器故障會倒備用接收器。這種情況通過查看微機檢測的ZPW-2000A實時值中主備發送器、接收器的工作指示就可以快速定位故障點。同樣，如果是發送器故障，該發送器正常工作指示燈亮紅燈，+1發送器工作指示燈點亮。

對發送：檢查電源、載頻、低頻編碼條件、功出電壓等，當+1發送工作正常，可更換新發送器。

對接收：檢查電源、輸入電壓（主軌道、小軌道）等，并機如果可保證GJ正常工作，則該接收器故障，可更換新接收器。

4.2.2 ZPW-2000A型無絕緣移頻自動閉塞系統發送通道故障時處理方法

ZPW-2000A型無絕緣移頻軌道電路發送通道即指由發送器經過電纜模擬網絡盤，經過電纜模擬網絡盤的橫向和縱向防雷，然后將電源送至室外的匹配變壓器，通過匹配變壓器變壓后將電壓送至鋼軌這條通道。發送通道故障時，反映在控制臺上就是該發送通道控制的軌道區段紅光帶。所以，一般單個區段紅光帶故障時，重點考慮發送通道故障。

判斷小軌道條件。首先到故障區段的前一區段衰耗器“軌出2”測試本區段的小軌道信息。如果小軌道電壓正常，則排除由于小軌道條件不滿足引起的紅光帶故障；如果小軌道電壓為零或者低于正常工作值，則需查找小軌道區段是否發生斷軌，補償電容是否正常，電容與鋼軌的連接釘接觸是否良好。（如果是進站3接近區段，不存在小軌道電路。不考慮小軌道電路工作條件）

在送端分線盤測試送端電壓是否正常。如果分線盤電壓正常，證明發送通道室內設備正常，重點查找分線盤到室外發送通道設備電氣特性有無異常。然后測試送端匹配變壓器E1E2和V1V2端子電壓，若E1E2電壓低于正常值或者為零，則說明分線盤至室外匹配變壓器之間存在虛斷或者開路故障；若E1E2和V1V2端子電壓正常且送端軌面電壓也正常，則說明故障點在送端軌面至受端軌面之間。

如果分線盤無電壓，先甩開室外電電纜再測試。如果甩開室外電纜仍然分線盤無電壓，此時初步判斷該故障點為室內故障，重點查找發送器經電纜模擬網絡盤、衰耗器等至分線盤之間的線纜存在開路故障。如果甩開室外電纜仍然分線盤有電壓，則故障點在室外，然后甩開匹配變壓器的E1E2端子，測試室內送至送端匹配變壓器的E1E2的電纜有電壓，電纜有電，初步判斷匹配變壓器一次短路；甩開匹配變壓器的E1E2端子，測試室內送至送端匹配變壓器的E1E2的電纜無電壓，則說明室內分線盤至室外送端匹配變壓器之間線路短路。

4.2.3 ZPW-2000A型無絕緣移頻自動閉塞系統接收通道故障處理方法

ZPW-2000A型無絕緣移頻軌道電路接受通道既接受本區段的主軌道信息又要接受相鄰區段的小軌道信息。如果接收通道故障，一個區段主軌電壓無，該區段的前一區段小軌電壓無（XGJ 24V電壓無）。這種情況一般反映在控制臺上是相鄰兩個區段紅光帶（3接近區段除外）。對于這種情況，為快速處理故障，建議首先到列車運行的前一區段的分線盤進行測試。通過對分線盤電壓的測試可以快速判斷故障屬于室內故障還是室外故障。如果分線盤有電，則故障位于室內，重點查找室內電纜模擬網絡盤、衰耗器和接收器；如果分線盤無電，則故障位于室外，重點查找室外接收端電纜、匹配變壓器、調諧單元等。

5 結束語

軌道電路是鐵路信號的重要組成部分，對于保障鐵路運輸安全意義重大。對于鐵路信號軌道電路故障的處理，主要是故障處理思路的建立，故障處理時熟練的處理思路是建立在對軌道電路基本工作原理的熟知和現場大量實踐之上。為更好的應對鐵路信號軌道電路故障的應急處置，要求我們必須以現場實際情況為根本，夯實理論基礎，密切注重理論聯系實踐。在實踐中總結經驗，提高自身對設備故障處理水平。

參考文獻：

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