25 Hz相敏軌道電路與ZPW-2000A結合處的邏輯檢查故障分析

賈 鴻，馬 櫻，張 祺

(卡斯柯信號有限公司，北京 100070）

軌道電路設備實現列車占用檢查功能，是國內列車運行控制系統的基礎。從25 Hz 相敏軌道電路到ZPW-2000 系列無絕緣軌道電路，軌道電路設備有了巨大的技術進步。當前，國內區間普遍采用ZPW-2000A 無絕緣軌道電路，既有線站內普遍采用25 Hz 相敏軌道電路，高速鐵路站內主要采用一體化ZPW-2000A 型無絕緣軌道電路系統。但在自動閉塞及站內電碼化改造過程中，由于成本、改造難度等原因，普遍采用25 Hz 相敏軌道電路與ZPW-2000A 軌道電路相結合的方案。軌道電路占用檢查結合行車過程實現的邏輯檢查功能在國內廣泛應用，來防護軌道電路分路不良等原因造成的占用丟失。

ZPW-2000A 軌道電路由于接收器特性，軌道繼電器吸起有2.3 ～2.8 s 延時。而25 Hz 相敏軌道電路軌道繼電器吸起僅有0.3 ～0.5 s 延時(在本文分析中忽略不計)。這意味著利用兩種制式軌道電路進行占用檢查時，出清時間有2 ～3 s 的誤差。同時，較短的吸起時間導致25 Hz 相敏軌道電路對于干擾更加敏感，尤其對于不頻繁走車的站內區段，鋼軌形成的鐵銹使輪軌接觸電阻增大，容易發生失去分路故障。兩種軌道電路的上述差異，在結合應用時對邏輯檢查條件判斷造成干擾。

1 結合處在站內

在改造工程中，新舊兩個停車場可能會部署不同制式軌道電路。聯鎖設備進行進路區段順序占用/出清的走車邏輯檢查，對于場間聯系進路，會存在進路無法正常解鎖的可能。

1.1 場聯進路無法正常解鎖

如圖1 所示，II 場使用ZPW-2000A 軌道電路，I 場使用25 Hz 相敏軌道電路。8/202G 長度較短僅有50 m。

圖1 結合處在站內Fig.1 Junction inside station

當列車經由II 場8DG、I 場8/202G 接至I 場7G 過程中，由于8DG 使用的ZPW-2000A 軌道電路的緩吸特性，列車駛離8DG 約3 s 后，聯鎖才采集到8DG 軌道繼電器的吸起。以80 km/h 車速行駛，列車完全進入到出清8/202G 僅需2.25 s。列車駛離8/202G 后聯鎖采集到相應軌道繼電器先于8DG 軌道繼電器吸起，進而判斷8/202G 先于8DG出清，不滿足進路正常解鎖條件，II 場進路無法正常解鎖。

1.2 解決方案討論

對于上述場聯進路無法正常解鎖的故障，可考慮改變8/202G 軌道繼電器的吸起時機。使用JSBXC-850 型時間繼電器，延時3 s 吸起。當列車經由II 場8DG、I 場8/202G 接至I 場7G 過程中，進路區段會按正常順序出清，進路正常解鎖。

當使用此方案時，需充分考慮8/202G 前方區段長度。當前方區段同樣長度較短，則應同步更改其吸起延時。

2 結合處在進站口

對于進站過程的占用邏輯檢查，通常應檢查兩個條件，區段的占用/出清順序，以及進站信號機的開放關閉時機。

站內部署25 Hz 相敏軌道電路，區間部署ZPW-2000A 軌道電路是常見的工程設計方案。對于自動閉塞線路的區間占用邏輯檢查功能，兩種軌道電路的特性差異可能造成在3JG 處的邏輯檢查失敗，在3JG 遺留失去分路。

2.1 3JG及站內首區段占用/出清順序異常

邏輯檢查功能在兩種制式軌道電路結合部的處理邏輯如下所示。

區間2700G、2714G 為ZPW-2000A 軌道電路，IIBG 為25 Hz 相敏軌道電路。IIBG 長度為100 m，如圖2 所示。

圖2 結合處在進站口Fig.2 Junction at station entry

高速鐵路通常利用列控中心實現區間占用邏輯檢查。如圖3 所示，T3-T2 為列車出清2714G 后IIBG出清且IIBG-QGJ 吸起的時間，時速200 km 的高速列車正線通過，僅需約2 s。T4-T3 為列車出清2714G 后2714G-QGJ 吸起時間，至少2.3 s。對于列控中心系統，會采集到IIBG 先于1 274G 出清，不滿足邏輯檢查的順序占用/出清檢查條件。

圖3 進站過程Fig.3 Station entry process

對于普速自動閉塞線路，利用繼電電路或區間綜合監控系統實現區間占用邏輯檢查。以80 km 速度列車正線通過，T3-T2 約為4.5 s。但2714G 有A/B 軌多區段分割，對于 2714G 軌道繼電器電路，普速鐵路與高速鐵路有較大差異。

如圖4 所示，當列車出清2714BG 完全進入2714AG 后，因2714BG 的發送器電路中檢查2714AG 的GJ 狀態，此時2714BG-QGJ 無法吸起。而2714AG 的GJ 因為RC 電路，在QGJ 吸起約3 s 后才會吸起。

圖4 區間軌道電路原理Fig.4 Principles of section track circuit

當列車完全進入站內出清2714AG 后，2714AGQGJ 因其軌道電路特性延時2.3 ～2.8 s 吸起；2714AG-QGJ 吸起后，2714AG-GJ 因RC 電路緩吸特性延時2.3 ～2.8 s 后吸起；當2714AG-GJ 吸起后，2714BG 接收器收到低頻信息，延時2.3 ～2.8 s 后，2714BG-QGJ 吸起。綜上所述，當列車完全進入站內出清2 714AG 延時6.9 ～8.4 s 后，2714BG-QGJ 才能吸起。

邏輯檢查串采2714AG 和2714BG 的QGJ，作為2714G 閉塞分區的QGJ 狀態，故列車完全出清2714G 延時6.9 ～8.4 s 后，才能判定2714G-QGJ吸起。對于普速自動閉塞線路，同樣會采集到IIBG先于2714G 出清，不滿足邏輯檢查的順序占用/出清檢查條件。

2.2 進站信號開放關閉時機異常

25 Hz 相敏軌道電路軌道繼電器吸起延時很短，對于干擾較為敏感，可能在列車途經進站信號機內方首區段過程中，軌道繼電器一直抖動。

計算機聯鎖為防止故障導致的錯誤關閉信號，信號的關閉會有1 ～2 s 的延時，即IIBG 軌道繼電器落下持續1 ～2 s 后，進站信號才會關閉。

當列車跨入IIBG 時，由于軌道電路分路不良，軌道繼電器抖動，無法保持落下狀態。故進站信號無法正常關閉。當列車進入2DG 后，2DG 穩定占用，進站信號關閉。

若IIBG 軌道繼電器落下過并被采集到，判斷列車駛入站內，但并沒有獲取到進站信號正常關閉的信息，不滿足邏輯檢查對于列車正常進站的檢查條件。當2714G 設備狀態從占用變為空閑時，將其判斷為失去分路。

2.3 解決方案討論

依據《列控中心區間占用邏輯檢查暫行技術條件》（TJ/DW 176-2015）規定，邏輯狀態為正常占用的進站信號機外方第一個閉塞分區，設備狀態由占用變為空閑時，且同時滿足如下條件則判斷為空閑。否則判定為失去分路。

1）條件1：列車進入站內，進站信號機正常關閉。

2）條件2：進站信號機內方第一區段保持占用或占用變為空閑。

如圖3 所示，T3-T1 過程中列控中心采集到2714G、IIBG 均占用。在T4，采集到2714G 出清時，也采集到IIBG 為空閑。滿足條件2。

對于條件2，不嚴格要求進站信號機外方、內方閉塞分區的軌道繼電器吸起順序，只要采集到跨壓占用，很大程度上避免了兩種制式軌道電路軌道繼電器吸起延時差異造成的3JG 遺留失去分路故障。

《列控中心技術條件》（Q/CR 817-2021）規定:邏輯狀態為正常占用的進站信號機外方第一個閉塞分區，設備狀態由占用變為空閑時，且同時滿足如下條件則判斷為空閑。否則判定為失去分路。

1）條件1：列車駛入站內，跨壓進站。

2）條件2：進站信號機內方第一區段保持占用或占用變為空閑。

很大程度上避免了進站信號機關閉的時機異常造成的進站過程邏輯檢查失效。

《鐵路信號區間綜合監控系統暫行技術條件》（TJ/DW 210-2018）規定：進站信號機外方第一個閉塞分區的邏輯狀態為正常占用，列車正常進站（進站信號機開放后，內方第一區段占用，進站信號機關閉），設備狀態由占用變為空閑，邏輯狀態判定為空閑。否則判定為占用丟失。

3JG 的邏輯檢查條件為列車正常進站，但并未對區段的占用/出清順序，以及進站信號機的開放關閉時機做明確規定。區間綜合監控系統應充分考慮此場景。

用繼電電路實現區間占用邏輯檢查功能時，對于3JG 正常出清邏輯判斷也只檢查跨壓進站且進站信號機內方第一區段保持占用或占用變為空閑，如圖5 所示。

圖5 繼電邏輯檢查3JG原理Fig.5 Principle diagram of 3JG for relay logic check

1）列車壓入2714G 后，2714G-QGJF 落下，JLJ 繼電器落下。

2）進站信號開放，LXJ/YXJF 吸起。

3）列車壓入IIBG 后約1 s 內，IIBG 落下，但LXJ/YXJ 仍吸起。S-JZJ 勵磁。

4）列車此時跨壓2714G、IIBG，S-JZJ 自保。

5）待列車駛離2714G 后，2714G-QGJF 吸起，JLJ 吸起。

6）2714G-JLJ、2714G-QGJ 吸起后，GJ 延時吸起，2714G 正常出清。

綜上所述，無論靠列控中心系統、區間綜合監控系統還是繼電電路實現邏輯檢查，對于進站過程中3JG 正常出清的判斷均可以統一方法，避免ZPW-2000A 與25 Hz 相敏軌道電路特性不同造成的3JG 遺留失去分路故障。

3 總結

25 Hz 相敏軌道電路和ZPW-2000A 型無絕緣軌道電路的出清判斷時間存在差異， 應用場景不同、結合系統不同，故障表現也不盡相同。在工程設計及應用設計時，應充分考慮其特性差異的影響，避免當兩種制式軌道電路結合應用時發生邏輯檢查失效故障。

結合處在站內時，可選用時間繼電器延遲25 Hz 軌道電路繼電器吸起時間，以滿足聯鎖進路解鎖的邏輯檢查要求。

當結合處在進站口時，存在邏輯檢查設備多樣、接近閉塞分區存在分割等客觀條件，進站過程中區段占用時序、信號機關閉時序復雜。無論靠列控中心系統、區間綜合監控系統還是繼電電路實現邏輯檢查，應明確系統邊界。在判定3JG 正常出清時，檢查條件應在保證安全前提下合理放寬，避免不同制式軌道電路特性造成的干擾。