不同制式軌道電路相鄰時存在問題及解決方案

達(dá)興亮

（中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，武漢 430063）

某既有車站大修改造時，運(yùn)營部門審查后要求分路不良區(qū)段采用高壓脈沖軌道電路，因此該站出現(xiàn)正線區(qū)段高壓脈沖軌道電路和25 Hz 相敏軌道電路相鄰的情況。因兩種軌道電路制式存在不一致的時間特性，導(dǎo)致單機(jī)高速運(yùn)行時，存在軌道區(qū)段漏解鎖的情況。同時短車高速通過還會出現(xiàn)短暫“丟車”“掉碼”的現(xiàn)象，對正常行車造成干擾，需采用必要的技術(shù)手段予以規(guī)避。

1 問題提出

參考軌道電路廠家提供的《GMG-GX 型電子化不對稱高壓脈沖軌道電路系統(tǒng)技術(shù)手冊》相關(guān)資料，高壓脈沖軌道電路接收系統(tǒng)的吸起延時為2～2.5 s，落下延時為1～1.5 s，采用的類型為無極繼電器JWXC-1700。97 型25 Hz 相敏軌道電路接收端采用JRJC-70/240 型交流二元二位繼電器，聯(lián)鎖系統(tǒng)接口所用的軌道繼電器為JWXC-H310 型無極緩動繼電器。電碼化發(fā)碼繼電器為JWXC-H340型無極緩放繼電器。國內(nèi)機(jī)車最短中心軸距L為11 m。不同軌道電路相關(guān)繼電器的時間特性如表1所示。

表1 不同軌道電路相關(guān)繼電器時間特性Tab.1 Time characteristics of relays related to different track circuits

1.1 問題一：單機(jī)運(yùn)行漏解鎖

如圖1 所示，該站IIAG，9-11DG 為25 Hz 相敏軌道電路，21DG，7DG 為高壓脈沖軌道電路，IIAG 的長度為66 m。當(dāng)列車以120 km/h 的速度由21DG 駛向IIAG（由高壓脈沖軌道區(qū)段以高速駛?cè)?5 Hz 相敏軌道短區(qū)段）時，列車最后輪對出清21DG 后，21DG 軌道繼電器吸起的時間t1＝2.5＋0.22＝2.72 s(取最不利時間進(jìn)行分析);列車最后輪對出清21DG 至出清IIAG 的時間t2＝IIAG 長度/車速＝66/(120/3.6)＝1.98 s。列車最后輪對從IIAG 出清后，聯(lián)鎖采集IIAG 的軌道繼電器IIAGJ 吸起時間為t3＝0.4＋0.2＝0.6 s（取最不利時間進(jìn)行分析）。由于t1＞t2＋t3，因此IIAG 會先于21DG 吸起，違反信號聯(lián)鎖的“三點(diǎn)檢查”邏輯，導(dǎo)致21DG 漏解鎖。

圖1 車站信號設(shè)備平面局部Fig.1 Partial plan of station signal equipment

1.2 問題二：單機(jī)運(yùn)行占用丟失

同理，如圖1 所示，當(dāng)列車以120 km/h 的速度由9-11DG 駛?cè)?DG（由25 Hz 相敏軌道區(qū)段高速駛?cè)敫邏好}沖軌道區(qū)段）時，9-11DG 空閑吸起的t1＝0.4＋0.2＝0.6 s(取最不利時間進(jìn)行分析)，7DG 占用落下的時間t2＝1.5＋0.03＝1.53 s，兩者的時差為0.93 s。如果單機(jī)高速通過，前后輪經(jīng)過絕緣節(jié)時間小于0.93 s，就會發(fā)生7DG還未落下，9-11DG 已經(jīng)吸起的情況，產(chǎn)生“丟車”的現(xiàn)象。

按照單機(jī)車長為11 m 計(jì)算，當(dāng)車速大于（11/0.93）×3.6＝42.58 km/h 時就會“丟車”。

1.3 問題三：單機(jī)運(yùn)行短暫掉碼

以SII→XF的發(fā)車進(jìn)路為例，當(dāng)列車以100 km/h的速度由9-11DG 駛?cè)?DG（由25 Hz 相敏軌道區(qū)段高速駛?cè)敫邏好}沖軌道區(qū)段）時，9-11DG 空閑吸起的t1＝0.4＋0.2＝0.6 s(取最不利時間進(jìn)行分析)，7DG 占用落下的時間t2=1.5＋0.03＝1.53 s，單機(jī)第一輪軌壓入7DG 至出清9-11DG 的時間為t3＝11/(100/3.6)＝0.396 s，因此7DG 落下與9-11DG 吸起的時間差△t＝t2－t1－t3＝1.53－0.6－0.396＝0.534 s，也即存在0.534 s 的時間7DG，9-11DG同時吸起。除了發(fā)生占用丟失外，由于0.534 s 大于SIIMJ 的緩放時間（0.5 s），會導(dǎo)致SIIMJ 存在0.034 s 的短暫落下，進(jìn)而打斷發(fā)碼通道0.034 s，出現(xiàn)短暫掉碼的情況。SIIMJ 的勵磁原理如圖2 所示。

圖2 SIIMJ電路原理Fig.2 SIIMJ circuit schematic diagram

2 解決方案

2.1 單機(jī)運(yùn)行漏解鎖

方案一：在設(shè)計(jì)前期，通過與運(yùn)營部門的溝通，車站正線區(qū)段統(tǒng)一采用相同制式的軌道電路，保證正線軌道區(qū)段有一致的時間特性。

方案二：對與高壓脈沖軌道電路相鄰的25 Hz相敏軌道電路區(qū)段長度根據(jù)列車運(yùn)行速度進(jìn)行限制。順著問題一的分析方法，計(jì)算出在防止單機(jī)漏解鎖基礎(chǔ)上，與高壓脈沖軌道區(qū)段相鄰的25 Hz 相敏軌道區(qū)段最短長度與列車運(yùn)行速度的對應(yīng)關(guān)系，如公式（1）所示。

公式中：

T1: 高壓脈沖軌道電路接收系統(tǒng)緩吸時間；

T2: 25 Hz 相敏軌道電路接收系統(tǒng)緩吸時間，取值為0.6 s；

LG：與高壓脈沖軌道區(qū)段相鄰的25 Hz 相敏軌道區(qū)段長度；

V車：列車速度。

根據(jù)公式（1），列車運(yùn)行速度與高壓脈沖軌道區(qū)段相鄰的25 Hz 相敏軌道區(qū)段最短長度對應(yīng)關(guān)系如表2 所示。

表2 列車運(yùn)行速度與高壓脈沖軌道區(qū)段相鄰的25 Hz相敏軌道區(qū)段最短長度對應(yīng)關(guān)系Tab.2 Corresponding relationship between train running speed and the shortest length of 25 Hz track circuit section adjacent to high-voltage pulse track circuit section

綜合以上兩家設(shè)備，針對正線存在高壓脈沖軌道電路和25 Hz 相敏軌道電路的車站，為防止問題一的出現(xiàn)，與高壓脈沖軌道區(qū)段相鄰的25 Hz 相敏軌道區(qū)段的長度應(yīng)做如下限制：

當(dāng)車速為100 km/h 時，區(qū)段長度不小于59 m。

當(dāng)車速為120 km/h 時，區(qū)段長度不小于71 m。

當(dāng)車速為160 km/h 時，區(qū)段長度不小于95 m。

方案三：與高壓脈沖軌道電路相鄰的25 Hz 軌道電路增加延時吸起的電路，使兩種軌道電路制式的時間特性保持一致，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖采集增加緩吸之后的繼電器進(jìn)行邏輯運(yùn)算，如圖3 所示。

圖3 增加緩放電路Fig.3 Adding slow release circuit

方案四：與方案三解決思路一致，但改由計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖實(shí)現(xiàn)抵消時差的功能，達(dá)到不同軌道電路時間特性的一致性。

2.2 單機(jī)運(yùn)行占用丟失

方案一：在設(shè)計(jì)前期，通過與運(yùn)營部門的溝通，車站正線區(qū)段統(tǒng)一采用相同制式的軌道電路，保證正線軌道區(qū)段有一致的時間特性。

方案二：與高壓脈沖軌道電路相鄰的25 Hz 相敏軌道電路增加延時吸起的電路，使兩種軌道電路制式的時間特性保持一致，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖采集增加緩吸之后的繼電器進(jìn)行邏輯運(yùn)算，如圖3 所示。

方案三：與方案二解決思路一致，但改由計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖實(shí)現(xiàn)抵消時差的功能，達(dá)到不同軌道電路時間特性的一致性。

2.3 單機(jī)運(yùn)行短暫掉碼

方案一：在設(shè)計(jì)前期，通過與相關(guān)部門的溝通，車站正線區(qū)段采用統(tǒng)一的軌道電路制式，保證正線軌道區(qū)段時間特性的一致性。

方案二：前兩個問題的解決方案主要是對聯(lián)鎖系統(tǒng)采集對應(yīng)的GF2 組合進(jìn)行延時處理，原25 Hz相敏軌道電路二元二位繼電器吸起時間并未改變，而電碼化FMJ 電路中使用GF1 組合中繼電器，因此其吸起、落下時間并未改變，為了防止掉碼現(xiàn)象的產(chǎn)生，需對FMJ 電路進(jìn)行修改。

原FMJ 繼電器采用JWXC-H340 型，延時時間為0.5 s，根據(jù)問題三分析，延時時間需大于0.534 s 才能避免掉碼，因此將原發(fā)碼繼電器型號由JWXC-H340 更換為JWXC-1700 型無極繼電器，同時在繼電器1，4 線圈上并連由阻容元件構(gòu)成的放電電路，實(shí)現(xiàn)延長緩放時間的效果，從而解決該問題，如圖4 所示。

圖4 改進(jìn)SIIMJ電路Fig.4 Improving SIIMJ circuit

綜上所述，要想同時解決問題一、二、三、則需采用以下兩個方案。

方案一：在設(shè)計(jì)前期，通過與運(yùn)營部門的溝通，車站正線區(qū)段統(tǒng)一采用相同制式的軌道電路，保證正線軌道區(qū)段有一致的時間特性。

方案二：與高壓脈沖軌道電路相鄰的25 Hz 相敏軌道電路增加延時吸起的電路，使兩種軌道電路制式的時間特性保持一致，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖采集增加緩吸之后的繼電器進(jìn)行邏輯運(yùn)算如圖3 所示，同時發(fā)碼繼電器采用JWXC-1700 型無極繼電器，并在繼電器1，4 線圈上并接由阻容元件構(gòu)建的放電電路，延長緩放時間如圖4 所示。

3 結(jié)論

為避免對正常運(yùn)營造成不必要的干擾和影響，在同一車站采用不同制式軌道電路的情況下，需要分析不同軌道電路在時間特性方面的匹配性，采用必要的技術(shù)措施，保證軌道繼電器動作能滿足聯(lián)鎖進(jìn)路解鎖條件、地面低頻碼序的連續(xù)性要求。

另外，為規(guī)避上述問題，在設(shè)計(jì)前期將此問題與運(yùn)維部門進(jìn)行充分溝通，盡量采用同種制式的軌道電路，可以降低技術(shù)解決方案帶來的電路復(fù)雜性問題，同時也可降低運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)。