單機運行引起軌道電路之間不匹配的研究

曾 峰

（中鐵通信信號勘測設計院有限公司，北京 100036）

1 概述

軌道電路用于反應列車占用并傳遞列車運行控制信息，對列車的運行安全具有重要作用。普速鐵路車站目前一般采用25 Hz相敏軌道電路，在分路不良區段一般采用脈沖軌道電路，所以在一個普速鐵路的車站中可能存在25 Hz軌道電路和脈沖軌道電路交替使用的情況。列車的正常解鎖一般采用“三點檢查法”。隨著鐵路技術裝備的提升，列車運行速度不斷提高，當單機列車高速通過車站時，由于軌道區段長度、高壓脈沖軌道電路設備反應時間、繼電器動作延時等原因引起的在97型25 Hz相敏軌道電路之間及高壓脈沖軌道電路與97型25 Hz相敏軌道電路之間的不匹配，導致聯鎖進路無法正常解鎖、漏解鎖、聯鎖反應軌道有車無占用等問題。

2 問題分析

根據《不對稱高壓脈沖軌道電路技術條件（暫行）》(鐵運[2012]311號)中6.11規定：軌道電路接收設備的吸起時間2～2.5 s，落下時間1～1.5 s。軌道繼電器采用JWXC-1700型無極繼電器。97型25 Hz相敏軌道電路采用微電子接收單元，系統反應時間為0.3～0.5 s，軌道復示繼電器可采用JWXC-1700型無極繼電器，若軌道繼電器采用JRJC1-70/240，則軌道復示繼電器采用JWXC-H310型緩放繼電器。暫不考慮聯鎖設備反應時間，單機列車按東風7型軸距為14.1 m計算，25 Hz軌道電路采用微電子接收單元，根據《普速鐵路信號維護規則（技術標準）》中11.2.10規定，24 V時繼電器動作時間如表1所示，假定某一站場中存在四段軌道電路AG、BG、CG、DG，AG為25 Hz區段、BG為脈沖區段、CG為25 Hz區段、DG為25Hz區段，如圖1所示。具體情況可分為以下幾種。

圖1 站場平面示意Fig.1 Station layout

表1 繼電器動作時間Tab.1 Relay action times

1）機車由AG向CG運行經過BG，考慮BG長度為L1，車長為L2＝14.1 m，BG占用反應時間為t1＝1.5 s＋0.03 s，列車壓入BG到出清AG的時間為t2＝(L2/v＋0.5＋0.22)s，v為列車運行速度，如果t2＜t1則聯鎖可能出現有車無占用。若要脈沖軌道電路不發生此類情況，則列車速度必須小于62.67 km/h。

2）機車由BG向DG運行經過CG，考慮CG長度為L1，車長為L2＝14.1 m，BG恢復空閑時間為t1＝2.5 s＋0.22 s，CG從占用到恢復時間t2＝s，v為列車運行速度，如果t2＜t1可能導致CG無法正常解鎖或者錯誤提前解鎖。當機車運行速度為40 km/h時，若不發生此類情況相鄰非脈沖區段長度需大于30.4 m；當機車運行速度為80 km/h時，相鄰非脈沖區段長度需大于46.8 m；當機車運行速度為120 km/h時，相鄰非脈沖區段長度需大于63.1 m；當機車運行速度為160 km/h時，相鄰非脈沖區段長度需大于79.4 m。如果不采用微電子單元要求非脈沖區段長度更大。

3）當列車由DG向CG運行且軌道繼電器采用JRJC1-70/240，軌道復示繼電器采用JWXC-H310，考慮車長為L2＝14.1 m，最不利情況下CG占用反應時間為t1＝0.9 s，DG恢復空閑時間t2＝(L2/v＋0.3）s，v為列車運行速度，如果t2＜t1則聯鎖可能出現有車無占用。若要97型25 Hz不發生此類情況，則列車速度必須小于84.6 km/h。

3 解決方案

經理論分析，當97型25 Hz相敏軌道電路之間相鄰使用（不采用微電子接收單元）或脈沖軌道電路與25 Hz相敏軌道電路相鄰使用，導致軌道區段無法正常解鎖、錯誤解鎖、聯鎖反應有車無占用等問題，主要在于軌道電路之間反應占用空閑時間特性不同。解決方案如下：

1）97型25 Hz相敏軌道電路，軌道繼電器采用JRJC1-70/240，軌道復示繼電器采用JWXC-H310時的不匹配，在沖擊電流影響不大的情況下可以采用JWXC-H340型替代JWXC-H310型繼電器，或者采用電容電阻串聯構成緩吸電路使其相匹配。

2）在新建站場設計中考慮脈沖軌道電路和25 Hz相敏軌道電路相鄰使用，應盡可能使25 Hz相敏軌道電路區段加長。

3）在無法滿足加長25 Hz相敏軌道電路區段，如改建鐵路時也可使用電容電阻構成緩吸電路，使軌道電路之間反應占用空閑時間相匹配。

4 應用與結論

在改建京廣線榮家灣站的設計過程中，由于3-5DG（區段長度127 m）、1-7DG（區段長度100 m）分路不良，采用高壓脈沖軌道電路，IAG（區段長度302 m）、9DG（區段長度75 m）、IIAG（區段長度302 m）、15DG（區段長度92 m）、IIG（區段長度412 m）采用97型25 Hz相敏軌道電路，其軌道繼電器采用JRJC1-70/240，軌道復示繼電器采用JWXC-H310，具體站場如圖2所示。在運行試驗時，當單機列車上行高速通過車站，在最不利條件下15DG反應占用時間為0.9 s，IIG恢復空閑時間為0.3 s，兩軌道電路之間存在0.6 s的時間差，導致聯鎖出現有車無占用，因此在設計過程中，采用JWXC-H340型替代JWXC-H310型繼電器，可以將這種時間差減小到0.2 s，只要列車運行速度控制在253.8 km/h以下，便可以有效解決此類問題。當單機列車下行高速通過車站時，在最不利條件下，1-7DG恢復空閑時間為2.72 s，9DG占用和恢復總時間為1.25 s，兩軌道電路之間存在1.47 s的時間差，導致聯鎖出現漏解鎖。在設計過程中，考慮到改建鐵路，在不更改軌道區段長度的條件下，利用電容電阻構成充放電電路原理設計緩吸電路，當9DGGJR吸起時電流從KZ經過R1和C1構成的串聯電路到KF給電容C1充電。當電容C1充滿電后，對直流電為斷開狀態，電流再流經9DGJF繼電器線圈到KF，使9DGJF繼電器的緩吸2.5 s（考慮緩吸電路的衰耗），當9DGGJR落下時電容C1、電阻R2和9DGGJF1第7組接點的后接點構成回路使電容C1放電，電路如圖3所示，減小軌道電路之間的時間差，便可以有效解決此類問題。榮家灣站改建前后對應軌道繼電器吸起/落下時間如表2所示。因此在新建站場中，軌道電路盡量做到統一制式，97型軌道電路盡量采用微電子接收單元，可以避免這類不匹配問題，但在條件無法滿足的情況下，采用JWXC-H340型替代JWXC-H310型繼電器和設計緩吸電路可以有效解決不匹配問題。

圖2 列車運行平面Fig.2 Track layout for train operation

圖3 9DGJF緩吸2.5 s電路原理Fig.3 Circuit principles of 2.5s slow energizing of 9DGJF relay

表2 改造前后對比數據Tab.2 Data comparison before and after retrofitting